一、钢结构平面桁架的定义

平面桁架是由直杆（上弦杆、下弦杆、腹杆）组成的二维几何不变体系，所有杆件轴线位于同一平面内，节点为铰接或刚接，主要承受平面内的轴向力（拉力或压力）。其核心功能是通过杆件的轴向受力高效传递荷载，实现大跨度覆盖。

一、按结构形式分类

简支桁架

特点：两端简支，跨度适中，适用于中小型桥梁、屋架等。优点：构造简单，受力明确，施工方便。缺点：跨度较大时易产生较大挠度。

连续桁架

特点：多跨连续布置，适用于大跨度桥梁或工业厂房。优点：跨中弯矩小，材料利用率高。缺点：对基础沉降敏感，节点构造复杂。

悬臂桁架

特点：一端或两端悬挑，常见于大跨度桥梁（如悬臂桥）。优点：无需中间支撑，跨越能力强。缺点：悬臂端易产生较大变形，需加强局部

二、钢结构平面桁架的核心特点

受力特性

杆件以轴力为主，弯矩和剪力较小，材料利用率高。节点设计需满足铰接或刚接的力学假定（如焊接或螺栓连接）。

几何形式

上下弦杆平行、倾斜或呈曲线（如拱形），腹杆可为三角形、K形、菱形等排列。

经济性与轻量化

相比实腹梁，节省钢材30%~50%，适合大跨度场景。

施工便利性

可分段预制后现场组装，缩短工期。

三、平面桁架的分类及典型形式

四、设计关键要点

荷载分析

明确恒载、活载、风载、地震作用，重点关注节点集中力与杆件稳定性。

杆件截面选择

受压杆需验算长细比（λ≤150），受拉杆控制应力比（≤0.9）。常用截面：圆管（抗压性能好）、H型钢（便于连接）、角钢（轻型桁架）。

节点设计

铰接节点：采用螺栓连接或销轴，允许转动。刚接节点：焊接或高强螺栓，需验算弯矩传递能力。避免偏心连接，减少附加弯矩。

支撑系统

设置水平支撑与垂直支撑，防止平面外失稳。长细比超限时，增设缀板或减小计算长度。

优缺点对比

五、选型建议

中小跨度（<30m）：优先选择三角形或平行弦桁架，经济性最佳。

大跨度（>50m）：采用拱形桁架或组合桁架（如张弦桁架），降低挠度。

动态荷载（桥梁）：选用疲劳性能好的焊接节点或高强度螺栓连接。

美观需求：空腹桁架或曲线形桁架，结合建筑造型设计