組成桁架的桿件的軸線和所受外力都在同一平面上(圖1)。平面桁架可視為在一個基本的三角形框上添加桿件構成的。每添加兩個桿,須形成一個新節(jié)點才能使結構的幾何形狀保持不變。這種能保持幾何堅固性的桁架叫作無余桿(或叫無冗桿)桁架。如果只添加桿件而不增加節(jié)點,就不能保持桁架的幾何堅固性,這種桁架叫作有余桿(或叫有冗桿)桁架。
平面桁架一般按理想的鉸接桁架進行計算,即假設荷載施加在桁架節(jié)點上(如果荷載施加在節(jié)間時,可按簡支梁換算為節(jié)點荷載),并和桁架的全部桿件均在同一平面內,桿件的重心軸在一直線上,節(jié)點為可自由轉動的鉸接點。理想狀態(tài)下的靜定桁架,可以將桿件軸力作為未知量,按靜力學的數(shù)解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力(見桿系結構的靜力分析)。
工程用的桁架節(jié)點,一般是具有一定剛性的節(jié)點而不是理想的鉸接節(jié)點,由于節(jié)點剛性的影響而出現(xiàn)的桿件彎曲應力和軸向應力稱為次應力。計算次應力需考慮桿件軸向變形,可用超靜定結構的方法或有限元法求解。
空間桁架由若干個平面桁架所組成,可將荷載分解成與桁架同一平面的分力按平面桁架進行計算,或按空間鉸接桿系用有限元法計算。
桁架可按不同的特征進行分類。
一、根據(jù)桁架的外形分為:
1.平行弦桁架(便于布置雙層結構;利于標準化生產,但桿力分布不夠均勻);
2.折弦桁架(如拋物線形桁架梁,外形同均布荷載下簡支梁的彎矩圖,桿力分布均勻,材料使用經濟,構造較復雜);
3.三角形桁架(桿力分布更不均勻,構造布置困難,但斜面符合屋頂排水需要)。
二、以桁架幾何組成方式分:
1.簡單桁架(由一個基本鉸結三角形依次增加二元體組成);
2.聯(lián)合桁架(由幾個簡單桁架按幾何不變體系的簡單組成規(guī)則聯(lián)合組成);
3.復雜桁架(不同于前兩種的其它靜定桁架)。
三、按所受水平推力分:
1.無推力的梁式桁架(與相應的實梁結構比較,掏空率大,上下弦桿抗彎,腹桿主要抗剪,受力合理,用材經濟);
2.有推力的拱式桁架(拱圈與拱上結構聯(lián)為一體整體性好,便于施工,跨越能力強,節(jié)省鋼材料)。