桁架结构是一种 由多根小截面杆件组成的“空腹式的大梁”,属于梁式构件,是静定结构。其特点在于截面可以做得较高,从而具备较大的抗弯能力,挠度小,适合跨度比实腹梁更大的场合。由于省料且自重轻,桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中,并且通常也被称作屋架。
桁架结构的核心在于其三角形单元的布置。三角形具有三个顶点和三条边,具有几何稳定性,一旦三个顶点的位置确定,整个三角形的形状和尺寸也就唯一确定,不会发生变形。这种结构能够有效抵抗外力作用,保持整体的几何稳定性,是桁架结构高效承载的基础。桁架的杆件主要承受轴向力,通过合理布置上下弦杆和腹杆,可以适应结构内部的弯矩和剪力分布。
桁架的历史可以追溯到只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系,是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。桁架结构的形式多样,包括三角形、矩形或拱形等,可以根据不同的需要进行设计。
综上所述,桁架结构以其独特的三角形单元组合和受力特性,在建筑、桥梁和机械工程等领域得到了广泛应用。其优点包括重量轻、施工和加工方便、承载能力强和耐用性好。