桁架是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，它通過(guò)一系列垂直和水平的桿件來(lái)支撐載荷。在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，桁架的應(yīng)用非常廣泛，特別是在大跨度空間結(jié)構(gòu)和高層建筑中。以一個(gè)具體的案例為例：一座位于上海的摩天大樓采用了桁架結(jié)構(gòu)作為其主要支撐體系。這座摩天大樓的總高度達(dá)到了300米，其獨(dú)特的設(shè)計(jì)包括了12個(gè)桁架單元，每個(gè)單元都由4根桁條組成，總長(zhǎng)度達(dá)到1.6公里。這種設(shè)計(jì)不僅確保了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了良好的美學(xué)效果。為了適應(yīng)風(fēng)荷載和其他動(dòng)態(tài)載荷的影響，建筑師還對(duì)桁架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高其抗震性能。這個(gè)案例展示了桁架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的廣泛應(yīng)用及其在滿足功能需求的同時(shí)，也注重美學(xué)和環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)原則。

一、桁架的基本概念

1. 定義與組成
   • 桁架是由若干直桿在兩端通過(guò)焊接、鉸接、鉚接所構(gòu)成的幾何形狀不變的工程承載結(jié)構(gòu)。組成桁架的桿件的軸線都在同一平面內(nèi)的桁架稱為平面桁架，否則為空間桁架。在工程桁架中，假設(shè)所有外力（包括荷載及支座約束力）都作用在節(jié)點(diǎn)上。以基本三角形為基礎(chǔ)，每增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，需要增加兩根軸線不平行的桿件，依次類推所構(gòu)成的桁架稱為簡(jiǎn)單平面桁架。
2. 在建筑中的作用及意義
   • 桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，桁架通常也被稱作屋架。桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過(guò)對(duì)上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實(shí)現(xiàn)了自身平衡，整個(gè)結(jié)構(gòu)不對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。與實(shí)腹梁（一般所見(jiàn)的梁）相比，在抗彎方面，將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，能以同樣的材料用量實(shí)現(xiàn)更大的抗彎強(qiáng)度；在抗剪方面，通過(guò)合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座，使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結(jié)構(gòu)。更重要的是，它將橫彎作用下的實(shí)腹梁內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡(jiǎn)單的拉壓應(yīng)力狀態(tài)，便于了解力的分布和傳遞以及結(jié)構(gòu)的變化和組合。

二、桁架的受力分析方法

1. 節(jié)點(diǎn)法
   • 假想地截取平衡桁架的一部分為分離體，若分離體只包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)，稱為節(jié)點(diǎn)法。節(jié)點(diǎn)處的平衡力系為平面匯交力系。例如在求解桁架桿件內(nèi)力時(shí)，可以先計(jì)算約束反力，再?gòu)哪硞€(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始分析受力情況，逐步求解各桿受力。
2. 截面法
   • 可以通過(guò)作截面截取桁架的一部分，考慮這部分的平衡來(lái)求解桿件內(nèi)力。例如在桁架上作截面，考慮截面一側(cè)的平衡來(lái)求桿件內(nèi)力，在已知一些荷載和尺寸的情況下，可求出特定桿件所受力。

三、桁架施工相關(guān)問(wèn)題

1. 鋼筋桁架樓承板施工問(wèn)題
   • 人員安全方面
     • 施工人員在上崗前需做好三級(jí)安全教育，進(jìn)行安全技術(shù)交底；操作人員應(yīng)持證上崗。施工作業(yè)時(shí)，施工人員應(yīng)穿膠底鞋、帶好安全帽、掛好安全帶。鋼筋桁架樓承板施工樓層下方禁止人員穿行；工作人員不得在未固定牢靠或未按設(shè)計(jì)要求設(shè)臨時(shí)支撐的板材上行走。樓承板鋪設(shè)后應(yīng)及時(shí)封閉洞口，設(shè)護(hù)欄并作明顯標(biāo)識(shí)。
   • 施工環(huán)境方面
     • 施工時(shí)應(yīng)對(duì)周邊及下面進(jìn)行清理檢查，防止火險(xiǎn)發(fā)生，并配置有效滅火設(shè)施及有專人進(jìn)行監(jiān)督。

四、桁架相關(guān)的特殊概念

1. 零桿
   • 在桁架結(jié)構(gòu)分析中存在零桿的概念，即受力為零的桿件。通過(guò)特定的分析方法（如節(jié)點(diǎn)法、截面法等）在分析桁架桿件內(nèi)力時(shí)可以確定哪些桿件是零桿。
2. 桁架在成語(yǔ)中的含義
   • 在成語(yǔ)中，“桁架”是指用木材或金屬制成的支撐結(jié)構(gòu)，比喻穩(wěn)定的基礎(chǔ)或支持?？梢杂糜诿枋鍪挛锏姆€(wěn)定和可靠的基礎(chǔ)，適用于各種正式和非正式場(chǎng)合，如在演講或?qū)懽髦?，可以用桁架比喻一個(gè)理論的基礎(chǔ)或一個(gè)計(jì)劃的支持；在日常生活中，也可以用桁架來(lái)形容一個(gè)人的支持或依靠。

桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理是什么？

桁架與實(shí)腹梁比較優(yōu)勢(shì)在哪？

桁架施工中的安全措施有哪些？

桁架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用案例