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    建筑師不得不知的桁架常識(上)

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    • 來源:
    • 發布時間:2021-07-05 16:57
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    【概要描述】傳統的桁架是由幾何不變的三角形單元組成的剛性結構。 桿件主要承受軸向拉力和壓力,結構效率很高。 對于空間結構的懸垂和跨越主題,桁架結構幾乎無所不能。 今天,小愛從桁架的歷史發展入手,介紹了三角桁架、梁桁架、開腹桁架、空間桁架等。

    建筑師不得不知的桁架常識(上)

    【概要描述】傳統的桁架是由幾何不變的三角形單元組成的剛性結構。 桿件主要承受軸向拉力和壓力,結構效率很高。 對于空間結構的懸垂和跨越主題,桁架結構幾乎無所不能。 今天,小愛從桁架的歷史發展入手,介紹了三角桁架、梁桁架、開腹桁架、空間桁架等。

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    傳統的桁架是由幾何不變的三角形單元組成的剛性結構。 桿件主要承受軸向拉力和壓力,結構效率很高。 對于空間結構的懸垂和跨越主題,桁架結構幾乎無所不能。 今天,小愛從桁架的歷史發展入手,介紹了三角桁架、梁桁架、開腹桁架、空間桁架等。


        

    桁架

    三角桁架


        早在兩千多年前,人類祖先就發現了三角穩定原理,發明了三角桁架,廣泛用于古民居的木屋面。 三角桁架與梁、拱一樣,是古建筑實現跨越的最重要方式。 三角桁架的形狀與簡支梁中間集中荷載的彎矩圖一致。 它比梁結構更有效,并且不會像拱形一樣在支撐上產生推力。 早期的三角桁架只有 2 個傾斜的上弦桿和 1 個水平的下弦桿。 后來根據經驗,人們嘗試在三角形內弦桿的中點處增加3個腹桿,演變成兩種基本形式:單柱桁架(KingPost Truss)和雙柱桁架(QueenPost Truss)。 單柱和雙柱屋架在漫長的歷史中并沒有太大的變化。 直到19世紀中葉,各種現代桁架形式相繼出現,如豪、芬克、沃倫、普拉特等。 桁架材料不再局限于木材,越來越多地使用鐵或鋼。


        梁桁架


        梁桁架又稱平行弦桁架,是19世紀中葉突然出現的一種形式。 當時,隨著美國西部的開發,對鐵路橋梁的需求迅速增加。 木橋是當時橋梁的主流,大多采用歐洲傳統拱橋技術。

        拱橋在均布荷載作用下承載力大,但在列車荷載不均作用下發生較大變形。 因此,木橋一般采用拱橋和加筋剛架相結合的方式。 經過多次實踐發現,只要加固的剛架做得足夠堅固,甚至可以省去拱。 于是,各種新型桁架層出不窮,梁桁架時代正式開始了。

        隨著力平衡理論、分析方法和圖形方法的研究,到1880年代,工程師們已經掌握了簡潔實用的桁架設計方法。 同時,材料也在不斷改進。 工程師們使用鑄鐵制作壓力桿,使用鍛鐵制作拉桿,然后用性能更好的鋼代替它們。 越來越多的大跨度桁架結構出現,尤其是在橋梁領域。


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