管桁架结构分类
管桁架以桁架结构为基础,因此其结构形式与桁架的形式基本相同,外形与其用途有关。
就屋架来说,外形一般为三角形、梯形、平行弦及拱形桁架。桁架的腹杆形式常用的有芬克氏、人字式、豪式(也叫单向斜杆式)、再分式、交叉式。其中前四种为单系腹杆,第五种交叉腹杆又称为复系腹杆。
1.按受力特点和杆件布置分类
根据受力特点和杆件布置不同,分为平面管桁架结构[普拉特(Pratt)式桁架、华伦(Warren)式桥架、芬克(Fink)式桁架和拱形桁架,及其各种演变形式,和空间管桁架结构(通常为三角形截面)。
平面管桁架结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差,一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定,普拉特(Pratt)式桁架、华伦(Warren)式桁架、芬克(Fink)式桁架和拱形桁架,及其他各种演变形式,都可以用作平面管桁架结构。在现有管桁结构的工程中,多采用华伦桁架和普拉特桁架形式,华伦桁架一般是最经济的布置,与普拉特桁架相比华伦桁架只有它一半数量的腹杆与节点,且腹杆下料长度统一,这样可极大地节约材料与加工工时,此外华伦桁架较容易使用有间隙的接头,这种接头容易布置。同样,形状规则的华伦桁架具有更大的空间去满足放置机械、电气及其他设备的需要。
三角形空间管桁架结构截面分正三角形和倒三角形两种,两种截面形式的桁架各有优缺点。倒三角形截面中,上弦有两根杆件,而通常上弦是受压构件,从杆件的稳定性考虑,上弦受压容易失稳,下弦受拉不存在稳定性问题,因而倒三角截面形式是-种比较合理的截面形式。这种截面形式,由两根上弦杆通过斜腹杆与下弦杆连接后,再在节点处设置水平连杆,而且支座支点多在上弦处,从而构成了上弦侧向刚度较大的屋架。另外,这种形式的两根上弦贴靠屋面,下弦只有一根杆件,给人以轻巧的感觉。除此之外,这种倒三角截面形式也会减少檩条的跨度。因此,实际工程中大量采用的是倒三角截面形式的桁架。
正三角截面桁架的主要优点在于上弦是一根杆件,檩条和天窗架支柱与上弦的连接较简单,多用于屋架及输管栈道。