結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)科目（二）輔導(dǎo)：靜定平面桁架(一)

八、靜定平面桁架

    (一)理想平面桁架的假定及其按幾何組成的分類。

    理想桁架應(yīng)滿足下面三個(gè)假定：1．各結(jié)點(diǎn)均為無摩擦的理想鉸；2．各桿件軸線均為    直桿，且各通過鉸的幾何中心；3．荷載都作用在結(jié)點(diǎn)上。如圖2―l0a、b、c所示平面桁架均為理想桁架。

    符合上述假定的理想桁架的各桿只承受軸向力，橫截面上只產(chǎn)生均勻的法向應(yīng)力，與梁相比，受力合理，用料經(jīng)濟(jì)，自重較輕，可跨越較大的跨度。

    不符合上述假定的桁架，在桿件中會(huì)產(chǎn)生彎曲次應(yīng)力，理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)桁架的桿件比較細(xì)長時(shí)，這種次應(yīng)力與由軸力引起的應(yīng)力相比所占比例不大。

    桁架按其幾何組成可分為：

    簡單桁架――從僅由三根桿件組成的三角形鉸接單元出發(fā)，根據(jù)兩元片規(guī)則，逐次擴(kuò)展形成的桁架，如圖2－10a所示。

    聯(lián)合桁架――由兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡單桁架聯(lián)合組成的桁架，如圖2－10b所示。

    復(fù)雜桁架――不屬于上述兩類的桁架，如圖2－10c所示。

桁架的有關(guān)術(shù)語表示在圖2－10a中。

?2009年結(jié)構(gòu)工程師考試時(shí)間：9月19、20日
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圖2－11

    應(yīng)用上述識別零桿的方法，容易看出圖2―12a所示桁架中虛線所示的各桿均為零桿。

    圖2―12b、c分別為對稱桁架承受對稱荷載和反對稱荷載作用。根據(jù)對稱結(jié)構(gòu)在對稱荷載(或反對稱荷載)作用下，其內(nèi)力為對稱(或反對稱)的特點(diǎn)，再根據(jù)上述識別零桿的方法，可知圖中虛線所示的桿件為零桿。

在建立節(jié)點(diǎn)平衡方程時(shí)，對于斜桿軸力N，?？捎闷渌椒至?SPAN lang=EN-US>X或豎向分力Y作為未知數(shù)。再設(shè)斜桿長為l，其水平和豎向投影長度分別為l_x和l_y，則可得

    N／l＝  X／l_x  ＝Y／l_y                                                              (2―9)

    由上式可從任一分力X或Y求出軸力N，也可由一個(gè)分力算出另一分力，以簡化計(jì)算。

    [例2－3]  用節(jié)點(diǎn)法求圖2―13a所示桁架各桿軸力。

[解]   

(1)求支座反力

    由整體平衡條件，得V_A＝80kN，H_A＝0，V_B＝100kN。

    (2)求桁架各桿軸力

    從只含兩個(gè)未知力的節(jié)點(diǎn)A(或節(jié)點(diǎn)B)開始，再依次分析鄰近節(jié)點(diǎn)。

    節(jié)點(diǎn)A(圖2―13b)，設(shè)未知軸力為拉力，并采用N_A2的水平分力X_A2或豎向分力Y_A2作為未知數(shù)，則由

    ΣY＝0，得Y_A2＝－V_A＝―80kN

    再由式(2―9)得

    X_A2＝－60kN

    N_A2＝―100kN

    再由ΣX＝0，得N_Al＝60kN

    節(jié)點(diǎn)1(圖2―13c)，由該節(jié)點(diǎn)的平衡條件可得N₁₄＝60kN(拉力)，N₁₂＝40kN(拉力)。

    依次再考慮節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6、7，每―結(jié)點(diǎn)不超過兩個(gè)未知力。至最后節(jié)點(diǎn)B時(shí)，各桿軸力均為已知，可據(jù)此節(jié)點(diǎn)是否滿足平衡條件作為內(nèi)力計(jì)算的校核。各桿軸力計(jì)算的結(jié)果標(biāo)注在圖2―13a上，拉力為正，壓力為負(fù)。