桁架設(shè)計(jì)需考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)前需分析載荷類型和大小，確定支撐方式，并選擇合適材料如鋼或鋁。設(shè)計(jì)時(shí)需計(jì)算各桿件長(zhǎng)度、截面尺寸及連接方式，確保整體結(jié)構(gòu)符合力學(xué)原理。還需注意制造與安裝的可行性，以及后期維護(hù)成本。合理設(shè)計(jì)桁架能提高承載力、剛度和穩(wěn)定性，降低維護(hù)難度，延長(zhǎng)使用壽命。

建筑桁架合理設(shè)計(jì)的原則

一、明確設(shè)計(jì)目標(biāo)與要求

桁架設(shè)計(jì)首先要滿足建筑的使用和功能需求，明確結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度和耐久性等要求，同時(shí)兼顧建筑造型、空間和美觀等因素，使設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求。

二、合理選取材料

• 考慮材料特性：常見材料有鋼材、木材和混凝土等。要充分考慮材料的強(qiáng)度、耐久性、施工可行性以及經(jīng)濟(jì)性等因素來選擇合適的材料用于桁架設(shè)計(jì)。

三、優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

• 節(jié)點(diǎn)功能與連接方式：節(jié)點(diǎn)是桁架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，起連接桿件和傳遞荷載的作用。應(yīng)根據(jù)桿件連接方式及受力情況，采用適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)形式和連接方法，如焊接、螺栓連接等。
• 保證節(jié)點(diǎn)性能：要保證節(jié)點(diǎn)的剛性和可靠性，防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生變形和松動(dòng)，從而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。

四、合理布置荷載路徑

• 均勻分散荷載：荷載傳遞路徑應(yīng)合理布置，使荷載能夠均勻分散和傳遞，避免荷載集中或引起局部應(yīng)力過大。
• 特殊結(jié)構(gòu)的荷載考慮：對(duì)于大跨度的桁架結(jié)構(gòu)，還應(yīng)考慮荷載在橫向和縱向的分布以及側(cè)向位移的限制。

五、考慮施工和維護(hù)

• 施工因素：在設(shè)計(jì)過程中需要考慮施工的可行性、難易程度以及施工過程中的安全性等因素。
• 維護(hù)因素：要考慮桁架結(jié)構(gòu)的維護(hù)和檢修，以便日后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的維護(hù)和修復(fù)工作。

不同類型桁架的特殊設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、木結(jié)構(gòu)桁架

• 高跨比：桁架跨度中央的高度h與跨度l的比值稱為高跨比。應(yīng)保證桁架具有足夠的剛度，不同外形的木桁架、鋼木桁架高跨比有最小限值要求，符合要求則不必再核算其撓度。
• 預(yù)起拱度：為消除桁架可見的撓度，木桁架或鋼木桁架在制造時(shí)應(yīng)預(yù)先向上起拱，起拱度通常取為桁架跨度的1/200。
• 節(jié)間劃分：根據(jù)荷載、跨度及所用木材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的大小進(jìn)行節(jié)間劃分，要充分利用上弦的承載能力，避免因節(jié)間劃分不當(dāng)增加桁架撓度或制造工作量。對(duì)于無下弦荷載的鋼木桁架，應(yīng)盡量擴(kuò)大下弦節(jié)間長(zhǎng)度，減少下弦節(jié)點(diǎn)數(shù)。
• 桁架自重：桁架自重可按經(jīng)驗(yàn)公式估算，且由于桁架自重在全部荷載中所占比率小，設(shè)計(jì)完畢后若實(shí)際自重與估算自重略有出入，一般不必重算。同時(shí)要根據(jù)荷載情況合理考慮桁架自重的分配方式。
• 荷載組合：求桁架桿件內(nèi)力時(shí)，恒荷載按全跨分布，要考慮不同活荷載作用下桿件內(nèi)力的變化情況，屋面活荷載與雪荷載取二者較大者與恒荷載進(jìn)行組合。
• 內(nèi)力計(jì)算：可假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，將荷載集中于各個(gè)節(jié)點(diǎn)上計(jì)算各桿件軸向力，節(jié)間荷載對(duì)上弦桿引起的彎矩在選擇桿件截面時(shí)再考慮。
• 壓桿計(jì)算長(zhǎng)度：在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，弦桿及腹桿取節(jié)點(diǎn)中心間的距離；在結(jié)構(gòu)平面外，上弦取錨固檁條間的距離，腹桿取節(jié)點(diǎn)中心間的距離。
• 上弦計(jì)算原則：當(dāng)檁條布置在節(jié)點(diǎn)處時(shí)，除按軸心受壓桿件計(jì)算外，還要驗(yàn)算支座偏心對(duì)上弦的不利影響；當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間布置有檁條時(shí)，上弦因節(jié)間荷載承受彎矩，應(yīng)按壓彎構(gòu)件計(jì)算，并且上弦彎矩計(jì)算要考慮相關(guān)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果。

二、鋼桁架（以跨度在40m以內(nèi)為例）

• 軟件輔助設(shè)計(jì)：可利用PKPM或者M(jìn)IDAS等軟件，一般PKPM可滿足要求。通過PKPM模型，由于均為軸力，所有節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為鉸接節(jié)點(diǎn)。
• 桿件選擇：桿件可以全為角鋼或者上下弦桿為H型鋼、腹桿為方鋼管。
• 荷載取值：恒荷載根據(jù)具體情況取值（如一般取值1.0KN/m2），走道板活荷載取值2.0KN/m2，風(fēng)荷載對(duì)鋼桁架提供橫向作用力使水平撐受力，三種荷載均轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)荷載輸入。
• 參數(shù)取值：拉桿長(zhǎng)細(xì)比可取350，強(qiáng)度應(yīng)力和穩(wěn)定應(yīng)力可取0.85，凈毛截面在螺栓連接或焊縫連接時(shí)可取0.85。還要按PKPM結(jié)果查看穩(wěn)定應(yīng)力和強(qiáng)度應(yīng)力。
• 桁架對(duì)支座影響考慮：要考慮桁架對(duì)支座有豎向和側(cè)向的作用力，尤其是桁架跨度較大時(shí)，側(cè)向作用力會(huì)很大。

桁架設(shè)計(jì)中如何優(yōu)化節(jié)點(diǎn)？

木結(jié)構(gòu)桁架設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

鋼桁架設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)用

桁架荷載路徑的合理布置