組合桁架

將桁架中的一根或者幾根桿件用具有桁架形式的構件來代替，這樣所得到的桁架即為組合桁架。

基本介紹

• 中文名：組合桁架
• 外文名：Composite truss
• 別名：複式桁架
• 優點：減少縱梁長度
• 學科：力學
• 套用領域：建築機械

簡介

在建築機械中，當桁架必須承受非結點荷載時，為了消除直接承受荷載的桿件的附加彎矩，可以採用圖1（a）所示的桁架結構。這種結構，是用靜定而幾何不變形的小桁架（或稱複雜桿件）來代替原桁架中的一根或幾根桿件，得到一種構造上比較複雜的桁架，即所謂組合桁架。

由於採用小桁架代替棄陵付了原桁架中的某些桿件，非結點荷載在原桁架中對桿件的彎曲作用，在小桁架中就得以避免。小桁架的節間很小，非結點荷載被認為作用在結點上，只引起軸力。

圖1組合桁架結構

基本力學特徵

設圖1（b）的簡單桁架受非結點荷載作用。現將AB桿單獨分離出來，則AB桿和剩下的原桁架形成了兩個隔離體，如圖1（c）。顯然，這兩個隔霸甩察離體將分別在荷載和內部約束力的作用下維持平衡。如果將AB桿換成小桁架如圖1（d），在原有荷載及內部約束力均不改變的條件下，小桁架及剩下的原桁架仍應各自維持平衡。因此，可以得出這樣的結論：如將桁架中的一根或幾根桿件作構造變換，其餘桿件的內力不變。這一特徵，對於靜定結構均適用。

因此，對於組合桁架進行內力分析時，首先仍將代替整盼才船原有桿件的小桁架視為鏈桿（凡是未作構造變換的桿件，所得內力就是這些桿件的真實內力）；然而對小桁架單獨作內力分析。由圖1（d）可知，分析時需將原有荷載及內部約朵重影束力（軸力與反力）均視為小桁架的外力，運用數解法或圖解法來求解。

圖2為一門座起重機察趨的上部臂架結構示意圖。該臂架機構可視為組合桁架。作內力分析時，小桁架EF用一根鏈桿來代替。計算先從桁架CDE開始，求得的反力即作為外力加於小桁架的端部，據此計算出小桁架的內力。

圖2起重機上部臂架示意圖

計算

套用了小桁架可使大桁架上承受外荷截的節間長度減小，也就是減小縱梁的長度，同時可維持大桁架上為經濟所需要的桿件布置；因此，這種桁架通常套用在跨度比較大的梁式桁架上。

小桁架既然代備趨巴良替了大桁架的簡單桿件，當荷載加在大桁架的結點上時，例如圖3上的A、E、F等結點，則大桁架各桿內力可套用結點法或截面法來確定，而小桁架作為大桁架的一個桿件，只會在聯接大桁架有關結點的直線方向承受一對平衡力的作用。例如，當結點F上有豎向荷載P，作用在E4F65小桁架上的平衡力係為拉力，其值等於 （圖4），小桁架串的桿件、E4及4F各承受拉力 ，其他桿件的內力按照靜定結構的第二特性均等於零。

圖3

圖4

若荷載加在小桁架的節點上，例如圖4的1、4、7等結點，則小桁架作為大桁架的一根桿件，它的平衡是由大桁架的相鄰結點來維持，也就是小桁架上的荷載傳遞到大桁架的相鄰結點上，同時大桁架的相鄰結點給予小桁架以等值臘希察而方向相反的反力。例如，當結點4上有豎向荷載P（圖5）時，則對於大桁架的結點E及F將有向下而各為 的豎向載荷，同時對於小桁架則有向上各為 的豎向反力。上述向下的豎向荷載將在大桁架各桿中引起內力，包括作為大桁架的一根簡單桿件的小桁架，而向上的豎向反力與荷載P則組成一平衡力系作用在小桁架上。

圖5

內力影響線

組合桁架桿件的內力影響線是按靜力法來繪製的。繪製各桿件的影響線時，必須首先要區分所討論的桿件是屬於哪一種類型。現具體說明如下：

圖6為平行弦的組合桁架。由圖6可知，IG、FG為基本桁架的桿件。它們的影響線見圖6（b）、（c）。

圖6組合桁架桿件內力影響線

組合桁架中桿件FC既屬於基本桁架，亦屬於小桁架。小桁架部分的FC桿件內力影響線和FE桿件相同（圖6f），基本桁架部分的FC桿件內力影響線和FG桿件內力影響線相同。所以FC桿件內力影響線為二者之和（圖6g）。它是由基本桁架的影響線aceba和小桁架的影響線cde相加而成。根據幾何關係，可以證明相加後d點在bc的延長線上。

利用上述分析方法，亦可同樣來求出其他各桿件內力影響線。

圖5

內力影響線

組合桁架桿件的內力影響線是按靜力法來繪製的。繪製各桿件的影響線時，必須首先要區分所討論的桿件是屬於哪一種類型。現具體說明如下：

圖6為平行弦的組合桁架。由圖6可知，IG、FG為基本桁架的桿件。它們的影響線見圖6（b）、（c）。

圖6組合桁架桿件內力影響線

組合桁架中桿件FC既屬於基本桁架，亦屬於小桁架。小桁架部分的FC桿件內力影響線和FE桿件相同（圖6f），基本桁架部分的FC桿件內力影響線和FG桿件內力影響線相同。所以FC桿件內力影響線為二者之和（圖6g）。它是由基本桁架的影響線aceba和小桁架的影響線cde相加而成。根據幾何關係，可以證明相加後d點在bc的延長線上。

利用上述分析方法，亦可同樣來求出其他各桿件內力影響線。