桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。杆件间的结合点称为节点(或结点)。根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况,桁架可分为平面桁架和空间桁架。屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。若它们主要承受的是平面载荷,可简化为平面桁架来计算。
从力学方面分析,桁架外形与简支梁的弯矩图相似时,上下弦杆的轴力分布均匀,腹杆轴力小,用料省;从材料与制造方面分析,木桁架做成三角形,钢桁架采用梯形或平行弦形,钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或梯形为宜。
桁架的高度与跨度之比,通常,立体桁架为1/12~1/16,立体拱架为1/20~1/30,张拉立体拱架为1/30~1/50,在设计手册和规范中均有具体规定。桁架的使用范围很广,在选择桁架形式时应综合考虑桁架的用途、材料和支承方式、施工条件,其形式的选择原则是在满足使用要求前提下,力求制造和安装所用的材料和劳动量为小。
梯形桁架
梯形桁架和三角形桁架相比,杆件受力情况有所改善,而且用于屋架中可以更容易满足某些工业厂房的工艺要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架,杆件受力情况较梯形略差,但腹杆类型大为减少,多用于桥梁和栈桥中。
工程用的桁架节点,一般是具有一定刚性的节点而不是理想的铰接节点,由于节点刚性的影响而出现的杆件弯曲应力和轴向应力称为次应力。计算次应力需考虑杆件轴向变形,可用超静定结构的方法或有限元法求解。
空间桁架由若干个平面桁架所组成,可将荷载分解成与桁架同一平面的分力按平面桁架进行计算,或按空间铰接杆系用有限元法计算。