膜构知识库
大跨度膜结构建筑中的桁架设计
大家都知道膜结构具有自重轻、构造形式灵活的特点，所以对于大跨度建筑来说使用膜结构具有巨大的优势，对于大跨度的膜结构建筑我们应该都不会陌生，很多体育场馆都是采用这种形式，比较具有代表性的如：国家体育馆（鸟巢），国家游泳中心（水立方），上海八万人体育场、北京西二旗地铁站、佛山世纪莲体育场等，在大跨度膜结构建筑中桁架的设计直接关系到整体结构的安全性，桁架主要作用是承受建筑覆盖结构的重量，同时承受轴向拉力或压力，可以说对于整个建筑来说起到至关重要的作用，今天我们就来了解下大跨度膜结构建筑中的桁架设计。
桁架由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，称为"桁架"。桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
桁架的种类：
桁架常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。在选择桁架形式时，应综合考虑桁架的用途、材料、支撑方式和施工条件，在满足使用要求的前提下，力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。
桁架受力分析：
1.计算假定：
各杆的轴线在同一平面内，节点均为铰结，所有外荷载作用在桁架平面内，并集中作用于节点上。如果作用在节间杆件上，上、下弦的内力将成为压弯或拉弯构件。解决方法：使节点间距等分一致，或再分，尽量将外荷载作用于桁架节点上。
2.结构计算
根据平衡理论，节点承受汇交力系作用，逐次建立各节点的投影平衡方程：ΣX=0、ΣY=0，可求出所有的未知杆件内力，这种方法称节点法，最适用于简单桁架。求解时，可根据平衡理论先判定零杆，并尽可能避免解联立方程，有时只需求少数杆件内力。对于联合桁架和复杂桁架，节点法无法奏效时，需用截面法，有选择地截断杆件(一般不超过三根)以桁架的局部为平衡对象，由平衡方程即可求得所需杆件轴力。对于某些桁架(如K式桁架)，联合应用节点法和截面法更有效。对于杆件很多的复杂桁架或空间桁架，最好选择电算法。
桁架连接设计：
桁架的连接方式有焊接、普通螺栓连接、高强螺栓连接或铆接。在钢桁架中应用最广的应属焊接；而普通螺栓连接则常用于可拆的结构如输电塔和支撑系统；高强螺栓连接常用于重型钢桁架的工地连接；铆接用于受较大动力荷载的重型钢桁架，目前已逐渐被高强螺栓连接代替。工程应用时，应结合工程特点，施工条件确定连接方式。