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。
    首先我们要说明下什么是桁架：

    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。
    通过本篇文章相信大家对于大跨度膜结构建筑中的桁架设计会有简单的了解，对于膜结构建筑所用的桁架来说，不仅要求结构安全，而且还要具有美感，只有这样才能完美表达出膜结构建筑的独特风采。