2025年桁架结构分析.pdfVIP

以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

2025-2026年度学生研究计划（SRP）

“桁架结构模型结构优化及试验”

结题论文

姓名骆辉军

学院土木与交通学院

专业土木工程（卓越全英班）

学号201230221450

指导老师范学明

时间2014年10月

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

一.实验背景

随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用，应用相关的软件来进行桁架结构模型的

优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架

结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖

结构，桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中，桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的

等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。

合理地设计桁架结构，就能够最大限度地利用材料的强度，起到减轻桁架重量，节省材料的

目的，从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。

但桁架的结构模型形式千变万化，仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征，而不

进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则，我们需要在理论

研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型，在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的

结构，最大限度地使材料的强度得以利用。

研究桁架结构模型优化的意义

桁架结构中，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可

适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不

对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见

的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，

使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将

剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，

从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部

复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和

传递，便于结构的变化和组合。

由于杆件之间的互相支撑作用，且刚度大，整体性好，抗震能力强，所以能够承受来自

多个方向的荷载。而且具有结构简单，运输方便等优点，其应用于各个工程领域。古代木构

建筑，而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢；太空中的大型可展天线，地面上的跨海大

桥，随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化，不同的桁架结构形式对桥梁

或者屋架的受力特征有很大的影响，因而，研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。

二．实验的相关资料

1.桁架结构的常见构造方式

桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而

成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴

向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重

和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被