桁架 (工程)

桁架是梁等构件的组合，通过节点连接，形成刚性结构。

在工程中，桁架是一种仅由双力成员组成的结构，其中成员的组织方式使组合作为一个整体表现得像一个单一的对象。 双力构件是仅在两个点上施加力的结构组件。 尽管这个严格的定义允许构件以任何稳定配置连接任何形状，但桁架通常包含五个或更多三角形单元，这些单元由直构件构成，直构件的端部在称为节点的接头处连接。

在这种典型情况下，外力和对这些力的反作用力被认为仅作用于节点，并在构件中产生拉伸或压缩力。 对于直杆件，力矩（扭矩）被明确排除在外，因为且仅因为桁架中的所有关节都被视为旋转，这是双力杆件所必需的。

平面桁架是所有杆件和节点都位于二维平面内的桁架，而空间桁架的杆件和节点延伸至三维。 桁架中的顶梁称为上弦，通常处于受压状态，底部梁称为底弦，通常处于受拉状态。 内部梁称为腹板，腹板内的区域称为面板，或来自图形静态多边形。

桁架通常（但不一定）由在接头处连接的直杆组成，传统上称为面板点。 桁架（工程）es 通常（但不一定）由三角形组成，因为该形状和设计的结构稳定性。 三角形是最简单的几何图形，边长固定时形状不会改变。 相比之下，四边形的角度和长度都必须固定才能保持其形状。

最简单的桁架形式是一个三角形。 这种类型的桁架常见于由椽子和天花板托梁组成的框架屋顶，以及其他机械结构，如自行车和飞机。 由于这种形状的稳定性以及用于计算其中的力的分析方法，完全由三角形组成的桁架被称为简单桁架。 然而，一个简单的桁架通常被定义得更严格，要求它可以通过连续添加成对的构件来构造，每个构件连接到两个现有的节点并相互连接以形成一个新的节点，并且这个定义不需要简单的桁架 只包括三角形。 传统的菱形自行车车架采用两个相连的三角形，是简单桁架的一个例子。

平面桁架位于单个平面中。 平面桁架通常平行使用以形成屋顶和桥梁。

桁架的深度，或上下弦杆之间的高度，使其成为一种有效的结构形式。 与桁架相比，同等强度的实心梁或梁将具有相当大的重量和材料成本。 对于给定的跨度，更深的桁架需要较少的弦杆材料，而需要更多的竖杆和对角线材料。 桁架的最佳深度将使效率最大化。

空间框架桁架是固定在其末端的构件的三维框架。 四面体形状是最简单的空间桁架，由在四个节点处相交的六个构件组成。 大型平面结构可以由具有公共边的四面体组成，它们也被用于大型独立式电力线塔的基础结构中。

有关更多桁架类型，请参阅桥梁中使用的桁架类型。

有两种基本类型的桁架：

• 斜桁架或普通桁架的特点是呈三角形。 它最常用于屋顶建筑。 一些常见的桁架是根据其网络配置命名的。 弦长和腹板配置由跨度、载荷和间距决定。
• 平行弦桁架或扁平桁架因其平行的上弦杆和下弦杆而得名。 它通常用于地板施工。

两者的组合是截断桁架，用于四坡屋顶结构。