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空間桁架,在建築和結構工程中,是一種剛性,輕質,桁架狀結構,構造組成一個幾何樣式,由幾何圖案中的互鎖支柱構成。空間桁架通常運用一個多向間距,是由張力桿和壓力桿組成的結構,結構處在三度空間的受力狀態下,無論哪一類桁架,能承受來自各個方向的載荷,對抗震大垮距的建築物更能發揮功用。
種類有平面桁架,曲面式空間桁架,平頂式空間桁架等三種,優點重量輕,可做成各種造型。
平面桁架是一個讓所有成員和節點屬於平面,而空間桁架的成員節點可以延伸到立體層面。[1]
空間桁架通常使用剛性矩陣設計。建築空間桁架中剛度矩陣的特殊特徵是角度因素的獨特性。如果接頭剛性足夠,則可以忽略角度偏轉,從而簡化計算。
基本單元常用的如四角錐單元和三角錐單元,由這些基本單元組成完整的空間桁架系統。[2]
平面桁架系統 | 四角錐系統 | 三角錐系統 |
---|---|---|
兩向正交正放桁架 | 正放四角錐系 | 三角錐系 |
兩向正交斜放桁架 | 正放抽空四角錐系 | 抽空三角錐系 |
兩向斜交斜放桁架 | 棋盤形四角錐系 | 蜂巢形三角錐系 |
三向桁架 | 斜放四角錐系 | |
單向折線形桁架 | 星形四角錐系 |
最常見的幾何形狀是根據正多面體。最簡單的形式是鋁或鋼管三角形。在許多方面,這看起來像是一個水平三角形正反,反復多次,使之更廣泛。更強的純形式是由相互關聯的四面體金字塔中,所有的支柱有單位長度。技術上更是被稱為各向同性向量矩陣或一個單位寬度的八向桁架。更為複雜的變化改變長度的支柱,以曲線的整體結構或可能納入其他幾何形狀。
主要概分為兩大構件,平板式與圓球式。主要概分為四大系統,德國MERO;新加坡RAMCO-YKK;日本NIPPON STEEL;美國STARNRT[4]
現今橋梁、體育館、機場航廈、車站等大尺寸及特殊造型建物上廣泛使用。空間桁架,是一個越來越普遍的建築技術,尤其適用於大型屋頂覆蓋,例:商業和工業廠房大門屋簷。現今容量更大的可攜式階段和照明支架,也經常建造空間桁架和八向桁架。管式空間桁架也被廣泛用於生產現代摩托車和汽車,但單體車身已較為常見,用在最新的化身自行車設計。
建築物空間桁架顯著的例子是:
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