大跨度房屋結(jié)構(gòu)課件

1、第八章大跨度房屋結(jié)構(gòu)第八章大跨度房屋結(jié)構(gòu) 一、大跨度結(jié)構(gòu)的分類一、大跨度結(jié)構(gòu)的分類1 1、平面結(jié)構(gòu)體系、平面結(jié)構(gòu)體系: : 梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架）梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架） 平面剛架結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu) 拱式結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)2 2、空間結(jié)構(gòu)體系、空間結(jié)構(gòu)體系: : 平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu) 斜拉結(jié)構(gòu)斜拉結(jié)構(gòu) 張拉整體結(jié)構(gòu)張拉整體結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)圖圖1 (a)1 (a)平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；斜拉結(jié)構(gòu)斜拉結(jié)構(gòu)( (圖圖1 1 c)c)大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)常用

2、于常用于公共建筑公共建筑。如大會堂、。如大會堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場育場, ,市場、火車站、航空港等，它們是為了市場、火車站、航空港等，它們是為了滿足人類社會文化生活不斷豐富的需求而產(chǎn)滿足人類社會文化生活不斷豐富的需求而產(chǎn)生的。生的。也用于也用于工業(yè)建筑工業(yè)建筑。特別是在航空工業(yè)和造船。特別是在航空工業(yè)和造船工業(yè)中，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)工業(yè)中，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)庫，造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等。庫，造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等。這些建筑是受裝配機(jī)器這些建筑是受裝配機(jī)器( (如船舶門機(jī)如船舶門機(jī)) )的大型的大型尺寸或工藝

3、過程要求所決定的。尺寸或工藝過程要求所決定的。二、大二、大跨度房屋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用跨度房屋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用三、大跨度結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案：三、大跨度結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案：大大跨度建筑物的跨度建筑物的用途用途、其、其使用條件使用條件以及對其以及對其建筑造型方面要求建筑造型方面要求的差異性，決定了結(jié)構(gòu)方的差異性，決定了結(jié)構(gòu)方案的多樣性案的多樣性梁式的梁式的、框架式的框架式的、拱式的拱式的、空間式的空間式的以及以及懸掛懸掛- -懸索式的懸索式的。1、梁式及框架式體系（1 1）梁式）梁式( (圖圖8.1)8.1)及框架式及框架式( (圖圖8.2)8.2)體系，體系，較較常用于常用于矩形平面的大跨建筑屋蓋；矩形平面的大跨建筑屋

4、蓋；（1 1）梁式）梁式( (圖圖8.1) 8.1) 體系：體系：（1 1）框架式）框架式( (圖圖8.2)8.2)體系：體系：2、拱式體系、拱式體系拱式體系具有建筑造型方面的優(yōu)點(diǎn)，跨度在拱式體系具有建筑造型方面的優(yōu)點(diǎn)，跨度在80m80m和更大時(shí)，這種體系和更大時(shí)，這種體系比較經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì)( (圖圖8.3)8.3)；多用于圓形或矩形的房屋平面多用于圓形或矩形的房屋平面( (平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)見見8.28.2節(jié)節(jié)) )。 3、懸掛結(jié)構(gòu)體系懸掛結(jié)構(gòu)體系懸掛結(jié)構(gòu)體系懸掛結(jié)構(gòu)體系( (見見8.38.3節(jié)節(jié)) )中中主要承重構(gòu)件是用主要承重構(gòu)件是用高強(qiáng)材料制作的受拉索纜高強(qiáng)材料制作的受拉索纜( (

5、鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲束等束等) )，輕巧輕巧是是它的最大優(yōu)點(diǎn)它的最大優(yōu)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系制造和安裝都比較簡單。制造和安裝都比較簡單。 大跨度屋蓋大跨度屋蓋主要具有主要具有矩形平面。但是公共矩形平面。但是公共建筑如影劇院、音樂廳、體育館、展覽館等，建筑如影劇院、音樂廳、體育館、展覽館等，除了矩形平面除了矩形平面，也可能具有圓形也可能具有圓形或或橢圓形平面橢圓形平面。 大跨度結(jié)構(gòu)大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作主要是在自重荷載下工作，因此，因此，減小結(jié)構(gòu)自重減小結(jié)構(gòu)自重自然自然是是工程師們的工程師們的主要任務(wù)主要任務(wù)。所以，大跨結(jié)構(gòu)中所以，大跨結(jié)構(gòu)中宜采用宜采用高強(qiáng)度鋼材或

6、輕質(zhì)高強(qiáng)度鋼材或輕質(zhì)鋁合金材料。鋁合金材料。 1988 1988年建成的上海國際體操中心主體育年建成的上海國際體操中心主體育館，為直徑館，為直徑68m(68m(最寬處直徑最寬處直徑77.3m)77.3m)的穹頂網(wǎng)的穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，也全部采用了鋁合金建筑型材和板殼結(jié)構(gòu)，也全部采用了鋁合金建筑型材和板材材( (圖圖8.4)8.4)。 從從節(jié)約鋼材角度看節(jié)約鋼材角度看，在大跨度屋蓋中，在大跨度屋蓋中應(yīng)應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料。 大跨度結(jié)構(gòu)的大跨度結(jié)構(gòu)的自重大自重大，也常常采用也常常采用預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力承重結(jié)構(gòu)及懸索結(jié)構(gòu)，在這些結(jié)構(gòu)中使用力承重結(jié)構(gòu)及懸索結(jié)構(gòu)，

7、在這些結(jié)構(gòu)中使用高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線等施加預(yù)應(yīng)力非常有效。高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線等施加預(yù)應(yīng)力非常有效。 作為作為承重的承重的屋面板屋面板應(yīng)采用鋼筋泡沫混凝應(yīng)采用鋼筋泡沫混凝土板、鋼絲網(wǎng)水泥板，而作為土板、鋼絲網(wǎng)水泥板，而作為保溫層保溫層應(yīng)采用應(yīng)采用巖棉、纖維板以及其他新型輕質(zhì)高效材料。巖棉、纖維板以及其他新型輕質(zhì)高效材料。 最近最近2020年里，國內(nèi)大跨度結(jié)構(gòu)得到快速發(fā)年里，國內(nèi)大跨度結(jié)構(gòu)得到快速發(fā)展，設(shè)計(jì)與施工手段逐步完善，全國各地陸續(xù)展，設(shè)計(jì)與施工手段逐步完善，全國各地陸續(xù)設(shè)計(jì)建造了一大批反映我國大跨度結(jié)構(gòu)技術(shù)水設(shè)計(jì)建造了一大批反映我國大跨度結(jié)構(gòu)技術(shù)水平的建筑物。平的建筑物。 如四川省體育館如四川省

8、體育館73.7m73.7m79.4m79.4m索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)、哈爾、哈爾濱速滑館濱速滑館85m85ml90ml90m三向桁架結(jié)構(gòu)三向桁架結(jié)構(gòu)、北京奧林匹克、北京奧林匹克中心英東游泳館中心英東游泳館78m78mll8mll8m斜拉組合結(jié)構(gòu)斜拉組合結(jié)構(gòu); ;建筑面積建筑面積38200m238200m2，的中國遠(yuǎn)洋南通船務(wù)三期船體車間，的中國遠(yuǎn)洋南通船務(wù)三期船體車間( (連續(xù)連續(xù)4 4跨跨36m)36m)、建筑面積、建筑面積41000m241000m2的上海外高橋船廠曲形的上海外高橋船廠曲形分段車間（分段車間（4 4跨：跨：48m+45m+42m+36m)48m+45m+42m+36m)和

9、建筑面積和建筑面積29952m229952m2的山東小松山推聯(lián)合廠房的山東小松山推聯(lián)合廠房( (設(shè)置懸掛吊車設(shè)置懸掛吊車7373臺臺) )均采用了均采用了網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)； 四川省體育館四川省體育館73.7m73.7m79.4m79.4m索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)哈爾濱速滑館哈爾濱速滑館85m85ml90ml90m三向桁架結(jié)構(gòu)三向桁架結(jié)構(gòu)北京奧林匹克中心英東游泳館北京奧林匹克中心英東游泳館78m78mll8mll8m斜拉組合斜拉組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如：上海大劇院鋼屋蓋如：上海大劇院鋼屋蓋(100.4m(100.4m94m)94m)采用由采用由箱形和工形截面制成的兩榀縱向主桁架和兩箱形和工形截面制

10、成的兩榀縱向主桁架和兩榀次桁架與十二榀橫向上反拱月牙形桁架和榀次桁架與十二榀橫向上反拱月牙形桁架和連系梁組成連系梁組成空間框架屋蓋結(jié)構(gòu)空間框架屋蓋結(jié)構(gòu)；又：成都雙流國際機(jī)場維修機(jī)庫跨度又：成都雙流國際機(jī)場維修機(jī)庫跨度142m142m87m87m網(wǎng)架張弦梁組合結(jié)構(gòu)、廈門太古維網(wǎng)架張弦梁組合結(jié)構(gòu)、廈門太古維修機(jī)庫跨度修機(jī)庫跨度151.5m151.5m70m70m網(wǎng)架拉桿拱架組合結(jié)網(wǎng)架拉桿拱架組合結(jié)構(gòu)構(gòu)、首都國際機(jī)場維修機(jī)庫兩跨、首都國際機(jī)場維修機(jī)庫兩跨(153m+153m) (153m+153m) 90m90m網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)等等 8.1 8.1 平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)平面承重的大跨屋蓋結(jié)

11、構(gòu)一、梁式大跨結(jié)構(gòu)一、梁式大跨結(jié)構(gòu)適用范圍：適用范圍：在支座不能承受力的情況下在支座不能承受力的情況下，如，如屋蓋支承于墻體、砌體柱或鋼筋混凝柱上時(shí)，屋蓋支承于墻體、砌體柱或鋼筋混凝柱上時(shí)，可采用可采用梁式大跨結(jié)構(gòu)?？缍却髸r(shí)，梁式體系梁式大跨結(jié)構(gòu)?？缍却髸r(shí)，梁式體系比框架體系及拱式體系比框架體系及拱式體系重重，但，但制造和安裝較制造和安裝較為簡單為簡單。 主要用于主要用于公共建筑里，公共建筑里，如如影劇院、音樂廳、影劇院、音樂廳、體育建筑?？缍仍隗w育建筑?？缍仍?05070m70m及更大時(shí)，及更大時(shí)，桁架桁架按按常規(guī)常規(guī)是是梁式體系的梁式體系的主要承重構(gòu)件主要承重構(gòu)件，大跨實(shí)腹，大跨實(shí)腹梁從用

12、鋼量看是不合適的。梁從用鋼量看是不合適的。大跨屋蓋的外形及腹桿體系，大跨屋蓋的外形及腹桿體系，決定于跨度決定于跨度、屋面型式屋面型式及在公共建筑物里通常設(shè)置的及在公共建筑物里通常設(shè)置的吊天吊天棚結(jié)構(gòu)棚結(jié)構(gòu)。 預(yù)應(yīng)力三角形截面的桁架便于制造、運(yùn)輸和預(yù)應(yīng)力三角形截面的桁架便于制造、運(yùn)輸和安裝安裝( (圖圖8.7)8.7)，較適合大跨梁式結(jié)構(gòu)體系。，較適合大跨梁式結(jié)構(gòu)體系。鋪設(shè)于屋架上的鋼筋混凝土屋面板可參與受鋪設(shè)于屋架上的鋼筋混凝土屋面板可參與受壓的共同工作，采用管材壓的共同工作，采用管材( (方管、圓管方管、圓管) )桿件桿件以及施加預(yù)應(yīng)力都使這種結(jié)構(gòu)體系鋼材用量以及施加預(yù)應(yīng)力都使這種結(jié)構(gòu)體系鋼

13、材用量比較經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì).P259.P259二、框架結(jié)構(gòu)二、框架結(jié)構(gòu)覆蓋大跨度覆蓋大跨度常采用兩鉸及無鉸框架常采用兩鉸及無鉸框架。無鉸框架無鉸框架剛度更好，用鋼量省、便于安裝，這種框剛度更好，用鋼量省、便于安裝，這種框架要求強(qiáng)大的基礎(chǔ)和密實(shí)的地基，對溫度作用也較架要求強(qiáng)大的基礎(chǔ)和密實(shí)的地基，對溫度作用也較敏感。敏感?？蚣艿臋M梁高度框架的橫梁高度可取可取比屋架高度小。比屋架高度小。 1 1、框架的體系及形式、框架的體系及形式大跨屋蓋中大跨屋蓋中既采用實(shí)腹式框架既采用實(shí)腹式框架，也采用格構(gòu)式框架也采用格構(gòu)式框架。（1 1）實(shí)腹式框架）實(shí)腹式框架采用采用較少較少且且僅在僅在跨度不太大時(shí)跨度不太大時(shí)(L

14、=50(L=5060m)60m)采用采用。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是是用工量較少用工量較少；可裝運(yùn)性好可裝運(yùn)性好；還能降低房屋還能降低房屋高度高度。實(shí)腹框架。實(shí)腹框架常設(shè)計(jì)成常設(shè)計(jì)成雙鉸的。為了減輕支座結(jié)雙鉸的。為了減輕支座結(jié)構(gòu)，可以在地板水平之下的支座鉸處構(gòu)，可以在地板水平之下的支座鉸處設(shè)置拉桿設(shè)置拉桿，以，以承受框架的橫向水平力承受框架的橫向水平力( (圖圖8.8)8.8)。張緊拉桿可以使。張緊拉桿可以使框架橫梁卸載。由于框架支座彎矩的卸載作用使實(shí)框架橫梁卸載。由于框架支座彎矩的卸載作用使實(shí)腹框架的橫梁高度不大，可取跨度的腹框架的橫梁高度不大，可取跨度的1/301/301/401/40。（2 2）格構(gòu)

15、式框架）格構(gòu)式框架格構(gòu)式框架具有強(qiáng)大的橫梁和立柱、但高度不大格構(gòu)式框架具有強(qiáng)大的橫梁和立柱、但高度不大( (圖圖8.9)8.9)，在飛機(jī)庫建設(shè)中得到應(yīng)用，跨度常設(shè)計(jì)，在飛機(jī)庫建設(shè)中得到應(yīng)用，跨度常設(shè)計(jì)成成100100120m120m。格構(gòu)式框架格構(gòu)式框架可以是可以是雙鉸的雙鉸的鉸鉸設(shè)在設(shè)在橫梁與柱連接橫梁與柱連接處處 圖圖8.9(b)8.9(b)或設(shè)在基礎(chǔ)水平頂部或設(shè)在基礎(chǔ)水平頂部 圖圖8.9(a)8.9(a)，也也可以可以是無鉸的是無鉸的 圖圖8.9(c)8.9(c)。P260P260 鉸設(shè)于橫梁與柱鉸設(shè)于橫梁與柱連接處時(shí)，結(jié)構(gòu)安裝連接處時(shí)，結(jié)構(gòu)安裝較簡單，但是需要很較簡單，但是需要很強(qiáng)大的

16、基礎(chǔ)，并且沒強(qiáng)大的基礎(chǔ)，并且沒有使橫梁卸載的支座有使橫梁卸載的支座負(fù)彎矩。負(fù)彎矩。 格構(gòu)式框架立柱的格構(gòu)式框架立柱的寬度寬度，取等于橫梁節(jié)，取等于橫梁節(jié)間長度，一般為間長度，一般為5 57m7m。P260P260無鉸框架：無鉸框架：當(dāng)跨度在當(dāng)跨度在120120150m150m、特別需要減、特別需要減小橫梁跨中彎矩時(shí)，應(yīng)采用小橫梁跨中彎矩時(shí)，應(yīng)采用無鉸框架無鉸框架 圖圖89(c)89(c)。 為使結(jié)構(gòu)重量最小，格構(gòu)式框架橫梁的為使結(jié)構(gòu)重量最小，格構(gòu)式框架橫梁的高跨比高跨比在在1/121/121/201/20范圍內(nèi)選取。范圍內(nèi)選取。在一些大跨度結(jié)構(gòu)中（如展覽館、加蓋市場、在一些大跨度結(jié)構(gòu)中（如展覽

17、館、加蓋市場、火車站），當(dāng)框架高度在火車站），當(dāng)框架高度在1515 20m 20m、跨度在、跨度在404050m50m時(shí)，時(shí)，可采用可采用具有折線形橫梁的格構(gòu)式具有折線形橫梁的格構(gòu)式框架框架( (圖圖8.11)8.11)。P261P261 這種框架，橫梁及柱通常具有相同的截這種框架，橫梁及柱通常具有相同的截面高度面高度( (一般為跨度的一般為跨度的1/151/151/25)1/25)。 此種框架按普通桁架制造?？蚣苤写怪贝朔N框架按普通桁架制造?？蚣苤写怪焙奢d產(chǎn)生的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力不大內(nèi)力不大，而，而風(fēng)的側(cè)壓力卻有很風(fēng)的側(cè)壓力卻有很重要的影響重要的影響。計(jì)算大跨框架的計(jì)算大跨框架的撓度撓度時(shí)時(shí)只考

18、慮可變荷載進(jìn)行只考慮可變荷載進(jìn)行計(jì)算計(jì)算，而，而永久荷載產(chǎn)生的撓度永久荷載產(chǎn)生的撓度由相應(yīng)的由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)起拱來抵消起拱來抵消。當(dāng)跨度大于。當(dāng)跨度大于50m50m且剛性柱且剛性柱( (支座支座) )不高時(shí)，不高時(shí)，須計(jì)人須計(jì)人框架的框架的溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力。兩鉸框架中，框架柱可以做成沿高度變截面兩鉸框架中，框架柱可以做成沿高度變截面形式形式( (圖圖8.88.8：P260)P260)，這樣能減輕結(jié)構(gòu)自重并，這樣能減輕結(jié)構(gòu)自重并使它具有較好的外觀。使它具有較好的外觀。2 2、框架的計(jì)算原則及構(gòu)造特點(diǎn)框架的計(jì)算原則及構(gòu)造特點(diǎn) 為了簡化靜力計(jì)算為了簡化靜力計(jì)算，格構(gòu)式普通框架，格構(gòu)式普通框架可以折可

19、以折算成算成與其與其等效的實(shí)腹框架等效的實(shí)腹框架。 橫梁與柱連接的框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)角彎折處應(yīng)做橫梁與柱連接的框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)角彎折處應(yīng)做成平緩曲線以避免應(yīng)力集中成平緩曲線以避免應(yīng)力集中( (圖圖8.12)8.12)。為使轉(zhuǎn)。為使轉(zhuǎn)角處腹板不致失穩(wěn)，應(yīng)在其內(nèi)部受壓區(qū)設(shè)置短角處腹板不致失穩(wěn)，應(yīng)在其內(nèi)部受壓區(qū)設(shè)置短加勁肋加勁肋 圖圖8.12(a)8.12(a)。大跨格構(gòu)式框架，其大跨格構(gòu)式框架，其桿件內(nèi)力桿件內(nèi)力2000kN2000kN時(shí)，時(shí)，應(yīng)按應(yīng)按重重型桁架型桁架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。其桿件截面通常設(shè)計(jì)成雙腹板的。其桿件截面通常設(shè)計(jì)成雙腹板的( (圖圖8.14) 8.14) 。 P262P262當(dāng)反力當(dāng)反力250025

20、003000kN3000kN時(shí)，框架的支座時(shí)，框架的支座應(yīng)設(shè)計(jì)成應(yīng)設(shè)計(jì)成輥輥軸式鉸支座軸式鉸支座 圖圖8.18(b);8.18(b);反力較小時(shí)，可采用單面弧形平板式鉸支座反力較小時(shí)，可采用單面弧形平板式鉸支座 圖圖8.18(a)8.18(a)。三、拱式結(jié)構(gòu)三、拱式結(jié)構(gòu)拱的體系及外形多種多樣拱的體系及外形多種多樣( (圖圖8.13)8.13)。當(dāng)用于當(dāng)用于展覽館、體育館、飛機(jī)庫、加蓋的市展覽館、體育館、飛機(jī)庫、加蓋的市場等建筑時(shí)，拱作為屋蓋的主要承重構(gòu)件，場等建筑時(shí)，拱作為屋蓋的主要承重構(gòu)件，比較用鋼量比較用鋼量：拱：拱比梁式體系及框架體系更合比梁式體系及框架體系更合適適。 1 1、拱的體系及

21、形式、拱的體系及形式（1）兩鉸拱：兩鉸拱：是是最常用的體系最常用的體系， 這種拱的優(yōu)點(diǎn)除這種拱的優(yōu)點(diǎn)除經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)外，外，安裝和制造也安裝和制造也較簡單較簡單。因?yàn)殂q可自由轉(zhuǎn)動的特性，兩鉸拱。因?yàn)殂q可自由轉(zhuǎn)動的特性，兩鉸拱易于適應(yīng)變形易于適應(yīng)變形，在溫度作用或產(chǎn)生支座沉降，在溫度作用或產(chǎn)生支座沉降情況下應(yīng)力不會顯著地增加。情況下應(yīng)力不會顯著地增加。（2 2）三鉸拱：三鉸拱： 與兩鉸拱比較與兩鉸拱比較無突出的優(yōu)點(diǎn)無突出的優(yōu)點(diǎn)，在拱結(jié)構(gòu)，在拱結(jié)構(gòu)有足夠的變形適應(yīng)性情況下，其靜定性沒有有足夠的變形適應(yīng)性情況下，其靜定性沒有實(shí)質(zhì)性意義。拱鑰鉸還使拱本身結(jié)構(gòu)及屋面實(shí)質(zhì)性意義。拱鑰鉸還使拱本身結(jié)構(gòu)及屋面設(shè)置復(fù)

22、雜化。設(shè)置復(fù)雜化。 （3 3）無鉸拱：無鉸拱： 由于彎矩沿跨度的分配最為有利，因而由于彎矩沿跨度的分配最為有利，因而也最輕，但是由于也最輕，但是由于支座反力較大，所以支座反力較大，所以必須必須設(shè)置更強(qiáng)大的基礎(chǔ)，而且要計(jì)算溫度的作用。設(shè)置更強(qiáng)大的基礎(chǔ)，而且要計(jì)算溫度的作用。 對處于對處于軟弱地基的軟弱地基的拱拱，可設(shè)置拉桿，讓，可設(shè)置拉桿，讓設(shè)置于地板水平之下的拉桿來承擔(dān)拱的橫向設(shè)置于地板水平之下的拉桿來承擔(dān)拱的橫向水平力可能更為合適。水平力可能更為合適。 設(shè)有拉桿的拱其支座主要承受垂直荷載，設(shè)有拉桿的拱其支座主要承受垂直荷載，此時(shí)支座比較輕巧。此時(shí)支座比較輕巧。 在加蓋的體育場、展覽館及飛機(jī)庫

23、里，在加蓋的體育場、展覽館及飛機(jī)庫里，拱的支座常常是拱的支座常常是房屋的墻體、看臺等。房屋的墻體、看臺等。 拱支承在墻體上時(shí)拱支承在墻體上時(shí)，橫向反力可用在支，橫向反力可用在支座鉸水平處座鉸水平處設(shè)置拉桿的辦法加以解決。設(shè)置拉桿的辦法加以解決。拉桿拉桿同時(shí)還可以用來吊天棚以及給拱施加預(yù)應(yīng)力。同時(shí)還可以用來吊天棚以及給拱施加預(yù)應(yīng)力。 為了在不增加房屋高度的情況下增大房為了在不增加房屋高度的情況下增大房間的有效高度，可將拉桿布置于拱支座鉸水間的有效高度，可將拉桿布置于拱支座鉸水平之上平之上( (圖圖8.14)8.14)。 拱的外形拱的外形要盡量與壓力曲線相適應(yīng)：要盡量與壓力曲線相適應(yīng)：（2 2）對

24、）對自重很大的自重很大的高拱高拱，宜采用，宜采用懸鏈線外形懸鏈線外形。 （1 1）當(dāng)）當(dāng)對稱的、沿拱弦線均布的荷載對稱的、沿拱弦線均布的荷載為主時(shí)為主時(shí)( (在扁在扁平拱中平拱中) )： 最合適的是最合適的是二次拋物線的拱形二次拋物線的拱形。拋物線常用圓。拋物線常用圓弧代替，對扁平拱這不會引起內(nèi)力實(shí)質(zhì)性的變化，弧代替，對扁平拱這不會引起內(nèi)力實(shí)質(zhì)性的變化，但卻可以大大簡化拱的設(shè)計(jì)與制造，因而在圓弧曲但卻可以大大簡化拱的設(shè)計(jì)與制造，因而在圓弧曲率不變的情況下可使拱之構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn)率不變的情況下可使拱之構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn)化?；?。在展覽館、加蓋市場及火車站頂蓋中：拱常設(shè)計(jì)成在拱下有垂直段的

25、(圖8. .15)。當(dāng)拱支承于地面水平標(biāo)高處時(shí)，在構(gòu)造上不便沿拱曲線表面布置填充墻壁，設(shè)門窗困難，房屋外形也不美觀。此外，支座處拱下的房間由于高度不夠而不能充分利用。這種拱按其外形及工作性質(zhì)接近于框架體系，由于轉(zhuǎn)角處彎矩太大，用鋼量會稍費(fèi)一些。 顯然：在多跨拱中，相鄰跨的橫向反力顯然：在多跨拱中，相鄰跨的橫向反力大多會相互抵消掉，中間支座僅因來自單方大多會相互抵消掉，中間支座僅因來自單方面的垂直活荷載及風(fēng)荷載才受彎工作。面的垂直活荷載及風(fēng)荷載才受彎工作。這種拱的支座截面不大，幾乎不占房間的這種拱的支座截面不大，幾乎不占房間的面積，因此，這種方案適宜用于火車站頂蓋、面積，因此，這種方案適宜用于火

26、車站頂蓋、展覽館及其他類似建筑中。展覽館及其他類似建筑中。 2 2、拱的構(gòu)造特點(diǎn)、拱的構(gòu)造特點(diǎn)1 1、如前所述：、如前所述：兩鉸實(shí)腹拱兩鉸實(shí)腹拱一般一般設(shè)計(jì)成設(shè)計(jì)成平行弦平行弦 圖圖8.16(a)8.16(a)，格構(gòu)式拱格構(gòu)式拱則則做成平行弦做成平行弦、或者當(dāng)拱高度、或者當(dāng)拱高度較大時(shí)較大時(shí)做成折線形外弦做成折線形外弦，在支座之上有一垂直段，在支座之上有一垂直段 圖圖816(b)816(b)。 2 2、拱的、拱的截面高度截面高度：（1 1）實(shí)腹式拱的截面高度：一般取跨度的）實(shí)腹式拱的截面高度：一般取跨度的1/501/50 1/801/80；（2 2）格構(gòu)式拱的截面高度：取跨度的）格構(gòu)式拱的截面

27、高度：取跨度的1/301/301/601/60。拱截面高度可以取得這樣小，說明拱的彎矩值不大。拱截面高度可以取得這樣小，說明拱的彎矩值不大。3 3、拱的、拱的截面形式截面形式：（1 1）實(shí)腹式拱實(shí)腹式拱常設(shè)計(jì)成常設(shè)計(jì)成焊接的寬翼緣工字鋼截面焊接的寬翼緣工字鋼截面或軋制或軋制H H型鋼截面，由于在扁平拱中縱向力較大，型鋼截面，由于在扁平拱中縱向力較大，因此拱的因此拱的腹板腹板設(shè)計(jì)比實(shí)腹框架或梁的腹板厚度更厚設(shè)計(jì)比實(shí)腹框架或梁的腹板厚度更厚一些。一些。（2 2）格構(gòu)式拱的構(gòu)造：）格構(gòu)式拱的構(gòu)造：類似于類似于輕型桁架。輕型桁架。拱的拱的弦桿弦桿可由可由角鋼、角鋼、T T型鋼、輕型槽鋼、圓鋼管或型鋼、

28、輕型槽鋼、圓鋼管或方鋼管構(gòu)成。方鋼管構(gòu)成。腹桿：腹桿：當(dāng)內(nèi)力較大時(shí)當(dāng)內(nèi)力較大時(shí)采用雙腹壁截面，腹桿的截面采用雙腹壁截面，腹桿的截面可按可按長細(xì)比確定（長細(xì)比確定（剪力不大），可剪力不大），可選用選用角鋼或小角鋼或小槽鋼構(gòu)成。槽鋼構(gòu)成。格構(gòu)式拱的格構(gòu)式拱的腹桿體系腹桿體系，可設(shè)計(jì)成可設(shè)計(jì)成有附加豎桿的三角有附加豎桿的三角形體系形體系 圖圖8.17(a)8.17(a)（見下葉）、無附加豎桿的三（見下葉）、無附加豎桿的三角形體系及斜腹桿體系角形體系及斜腹桿體系 圖圖8.17(b)8.17(b)。豎桿豎桿設(shè)計(jì)成與弦桿正交設(shè)計(jì)成與弦桿正交 圖圖8.17(a)8.17(a)，或者垂直布，或者垂直布置置 圖

29、圖8.17(b)8.17(b)。 支座鉸及拱鑰鉸：與框架一樣支座鉸及拱鑰鉸是拱支座鉸及拱鑰鉸：與框架一樣支座鉸及拱鑰鉸是拱式結(jié)構(gòu)中最復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。式結(jié)構(gòu)中最復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。格構(gòu)式拱在支座處總要過渡到實(shí)腹截面，因此實(shí)腹格構(gòu)式拱在支座處總要過渡到實(shí)腹截面，因此實(shí)腹式拱與格構(gòu)式拱的支座鉸具有相同的結(jié)構(gòu)。式拱與格構(gòu)式拱的支座鉸具有相同的結(jié)構(gòu)。支座鉸有好幾種形式：常用的形式見圖支座鉸有好幾種形式：常用的形式見圖8.188.18（或見（或見有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料）。有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料）。3 3、拱的計(jì)算特點(diǎn)、拱的計(jì)算特點(diǎn)1 1、荷載特點(diǎn)：、荷載特點(diǎn)：風(fēng)荷載風(fēng)荷載是是拱結(jié)構(gòu)計(jì)算中一項(xiàng)拱結(jié)構(gòu)計(jì)算中一項(xiàng)非常重非常重要

30、的荷載要的荷載。洞口（為采光和通風(fēng)設(shè)計(jì)的洞口（為采光和通風(fēng)設(shè)計(jì)的( (如窗戶等如窗戶等) ) ） 對風(fēng)壓對風(fēng)壓值值影響很大影響很大。當(dāng)拱端部開敞時(shí)當(dāng)拱端部開敞時(shí)( (如火車站的頂蓋、棚蓋如火車站的頂蓋、棚蓋) )，平行于，平行于端部吹的風(fēng)從兩面繞過建筑物，使內(nèi)部形成真空，端部吹的風(fēng)從兩面繞過建筑物，使內(nèi)部形成真空，因而拱上的壓力增大，吸力減小因而拱上的壓力增大，吸力減小; ;當(dāng)風(fēng)經(jīng)過寬闊的洞口進(jìn)人屋蓋下在建筑物內(nèi)部作用當(dāng)風(fēng)經(jīng)過寬闊的洞口進(jìn)人屋蓋下在建筑物內(nèi)部作用時(shí)，時(shí)，會造成負(fù)壓會造成負(fù)壓；除此之外，還應(yīng)考慮側(cè)風(fēng)壓或端；除此之外，還應(yīng)考慮側(cè)風(fēng)壓或端風(fēng)壓作用在建筑物上的情況。風(fēng)壓作用在建筑物上的

31、情況。 2 2、穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算：（1 1）拱）拱平面內(nèi)的穩(wěn)定：平面內(nèi)的穩(wěn)定：拱本身為一拱本身為一受壓曲桿受壓曲桿需要驗(yàn)算需要驗(yàn)算穩(wěn)定。穩(wěn)定。（2 2）拱）拱出平面的穩(wěn)定出平面的穩(wěn)定，由橫向支撐及檁條體，由橫向支撐及檁條體系提供保證。系提供保證。3 3、內(nèi)力計(jì)算方法內(nèi)力計(jì)算方法：拱頂結(jié)構(gòu)可分解成單個(gè)的平面：拱頂結(jié)構(gòu)可分解成單個(gè)的平面構(gòu)件構(gòu)件( (拱、主檁等拱、主檁等) )，用，用普通結(jié)構(gòu)力學(xué)方法普通結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行內(nèi)力進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。計(jì)算。 對于對于超靜定拱式體系超靜定拱式體系，用，用力法力法計(jì)算內(nèi)力，一般計(jì)算內(nèi)力，一般用計(jì)算機(jī)專用程序處理。用計(jì)算機(jī)專用程序處理。8.2 8.2 空間網(wǎng)架屋蓋

32、結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu) P264P264空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：是以大致相同的格子或尺寸是以大致相同的格子或尺寸較小的單元較小的單元( (重復(fù)重復(fù)) )組成的組成的。 目前，我國空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展最目前，我國空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展最快，應(yīng)用最廣。在近年來興建的大型公共建快，應(yīng)用最廣。在近年來興建的大型公共建筑特別是體育建筑中，大多數(shù)都采用了網(wǎng)架筑特別是體育建筑中，大多數(shù)都采用了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架網(wǎng)架一般是雙層的一般是雙層的( (以保證必要的剛度以保證必要的剛度) )，有，有時(shí)時(shí)也可做成三層也可做成三層，而而網(wǎng)殼網(wǎng)殼有單層有單層和和雙層兩種雙層兩種。網(wǎng)架網(wǎng)架人們常常將平板型的空間網(wǎng)格

33、結(jié)構(gòu)人們常常將平板型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)簡稱為簡稱為網(wǎng)架。網(wǎng)架。 平板網(wǎng)架平板網(wǎng)架無論在無論在設(shè)計(jì)、計(jì)算、構(gòu)造還是施工設(shè)計(jì)、計(jì)算、構(gòu)造還是施工制作等方面都較簡便，因此是近乎制作等方面都較簡便，因此是近乎 全能全能 地地適用于適用于大、中、小跨度屋蓋體系的一種良好大、中、小跨度屋蓋體系的一種良好的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼網(wǎng)殼將曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)將曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)簡稱為簡稱為網(wǎng)網(wǎng)殼。殼。一、空間結(jié)構(gòu)的特性一、空間結(jié)構(gòu)的特性傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系屋蓋受力特點(diǎn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系屋蓋受力特點(diǎn)：（：（1）屋頂?shù)暮奢d）屋頂?shù)暮奢d傳傳遞路線遞路線是順著椽子、檁條、屋架的順序最后傳至基是順著椽子、檁條、屋架的順序最后傳至基礎(chǔ)

34、。支撐不作為在承重構(gòu)件之間重分配荷載之用。礎(chǔ)。支撐不作為在承重構(gòu)件之間重分配荷載之用。 （2）每一構(gòu)件每一構(gòu)件在傳遞荷載過程中在傳遞荷載過程中的任務(wù)的任務(wù)是從比自是從比自己次要一級的構(gòu)件接過荷載，再向比自己重要一級己次要一級的構(gòu)件接過荷載，再向比自己重要一級的構(gòu)件傳過去。的構(gòu)件傳過去。（3）各類構(gòu)件所負(fù)擔(dān)荷載的大小和范圍都是隨上）各類構(gòu)件所負(fù)擔(dān)荷載的大小和范圍都是隨上述傳遞順序增加，它們的截面大小、分擔(dān)職能的輕述傳遞順序增加，它們的截面大小、分擔(dān)職能的輕重，相互間形成了鮮明的主次關(guān)系。重，相互間形成了鮮明的主次關(guān)系。1 1、優(yōu)越的力學(xué)性能、優(yōu)越的力學(xué)性能空間結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)：空間結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)：

35、（1 1）每一構(gòu)件分擔(dān)承受荷載任務(wù)：每一構(gòu)件分擔(dān)承受荷載任務(wù)： 空間結(jié)構(gòu)或者是由一整塊連續(xù)空間體構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)或者是由一整塊連續(xù)空間體構(gòu)成的或者是由許多桿件擴(kuò)展而成的，不論何種構(gòu)成方式，或者是由許多桿件擴(kuò)展而成的，不論何種構(gòu)成方式，它們它們都是以整個(gè)結(jié)構(gòu)的形體來承受外來荷載都是以整個(gè)結(jié)構(gòu)的形體來承受外來荷載。空間?？臻g結(jié)構(gòu)里結(jié)構(gòu)里每一構(gòu)件均是每一構(gòu)件均是整體結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)的一部分一部分，按照按照空間空間的幾何特性的幾何特性分擔(dān)承受分擔(dān)承受荷載任務(wù)，荷載任務(wù)，沒有平面結(jié)構(gòu)體沒有平面結(jié)構(gòu)體系系中構(gòu)件之間中構(gòu)件之間那種主次關(guān)系那種主次關(guān)系( (例如，薄殼將傳力結(jié)構(gòu)例如，薄殼將傳力結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)合二為

36、一，內(nèi)力傳遞簡捷，結(jié)構(gòu)整體性和承重結(jié)構(gòu)合二為一，內(nèi)力傳遞簡捷，結(jié)構(gòu)整體性好；網(wǎng)架屬多次超靜定體系，即使在其中某些桿件好；網(wǎng)架屬多次超靜定體系，即使在其中某些桿件 退出工作退出工作 情況下也能完成預(yù)定功能情況下也能完成預(yù)定功能) )。（2 2）桿件截面小桿件截面?。嚎臻g結(jié)構(gòu)：空間結(jié)構(gòu)不僅具有三度空不僅具有三度空間的結(jié)構(gòu)體形間的結(jié)構(gòu)體形，而且而且在荷載作用下是在荷載作用下是三向受三向受力力，呈空間工作狀態(tài)并以面內(nèi)力或軸力為主。，呈空間工作狀態(tài)并以面內(nèi)力或軸力為主。 這一鮮明特征這一鮮明特征使得空間結(jié)構(gòu)的桿件使得空間結(jié)構(gòu)的桿件截面截面遠(yuǎn)較平面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)較平面結(jié)構(gòu)的小小。（3 3）大多數(shù)空間結(jié)構(gòu)還具有）

37、大多數(shù)空間結(jié)構(gòu)還具有良好的抗震性能良好的抗震性能。（4 4）結(jié)構(gòu)剛度會降低結(jié)構(gòu)剛度會降低：桿件截面較小，當(dāng)桿件截面較小，當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度大到一定程度時(shí)，結(jié)構(gòu)跨度大到一定程度時(shí)，有些空間結(jié)構(gòu)有些空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度會降低，的結(jié)構(gòu)剛度會降低， 必須必須考慮考慮輕型結(jié)構(gòu)所輕型結(jié)構(gòu)所特有的特有的大變形問題大變形問題，即設(shè)計(jì)時(shí)必須，即設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮考慮此類此類結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的整體屈曲或共振現(xiàn)象整體屈曲或共振現(xiàn)象。2 2、良好的經(jīng)濟(jì)性、安全性與適用性、良好的經(jīng)濟(jì)性、安全性與適用性 因其三維結(jié)構(gòu)體形和多向受力計(jì)算特征，因其三維結(jié)構(gòu)體形和多向受力計(jì)算特征，空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)將將平面結(jié)構(gòu)體系的受力桿件與支撐平面結(jié)構(gòu)體

38、系的受力桿件與支撐體系體系有機(jī)融合在一起有機(jī)融合在一起，整體性好整體性好， 能適應(yīng)能適應(yīng)各種均布荷載、局部集中荷載、各種均布荷載、局部集中荷載、非對稱荷載以及懸掛吊車、地震力等動力荷非對稱荷載以及懸掛吊車、地震力等動力荷載，傳力路線簡捷、可靠，故可節(jié)約大量建載，傳力路線簡捷、可靠，故可節(jié)約大量建筑材料，大大減輕結(jié)構(gòu)自重，提高整體經(jīng)濟(jì)筑材料，大大減輕結(jié)構(gòu)自重，提高整體經(jīng)濟(jì)效果。效果。 空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)一般是一般是高次超靜定結(jié)構(gòu)，良好高次超靜定結(jié)構(gòu)，良好的內(nèi)力重分布能力的內(nèi)力重分布能力使其具有使其具有額外的安全儲備，額外的安全儲備，可靠程度較高?？煽砍潭容^高。適用范圍：（適用范圍：（1 1）能適應(yīng)

39、不同跨能適應(yīng)不同跨度、度、不同支承不同支承條件的條件的各種建筑要求。（各種建筑要求。（2 2）形狀上形狀上也能適應(yīng)也能適應(yīng)正方形、矩形、多邊形、圓形、扇形、三角正方形、矩形、多邊形、圓形、扇形、三角形以及由此組合而成的各種形狀的建筑平面，形以及由此組合而成的各種形狀的建筑平面，同時(shí)，（同時(shí)，（3 3）又有建筑造型輕巧、美觀、便于）又有建筑造型輕巧、美觀、便于建筑處理和裝飾等特點(diǎn)。建筑處理和裝飾等特點(diǎn)。如深圳機(jī)場新航站樓如深圳機(jī)場新航站樓135m135m195m195m曲形鋼管空曲形鋼管空間桁架屋蓋結(jié)構(gòu)，其造型像一只展翅飛翔的間桁架屋蓋結(jié)構(gòu)，其造型像一只展翅飛翔的大鵬鳥，恰當(dāng)?shù)叵笳髦i城的騰飛與

40、發(fā)展。大鵬鳥，恰當(dāng)?shù)叵笳髦i城的騰飛與發(fā)展。二、平板式空間網(wǎng)架的形式二、平板式空間網(wǎng)架的形式二、平板式空間網(wǎng)架的形式二、平板式空間網(wǎng)架的形式1 1、按結(jié)構(gòu)組成分按結(jié)構(gòu)組成分：通常分為雙層或三層網(wǎng)架；：通常分為雙層或三層網(wǎng)架； 3 3、按網(wǎng)架組成情況按網(wǎng)架組成情況：可分為由兩向或三向平：可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間桁架角錐體系等等四角錐體組成的空間桁架角錐體系等等 ； 2 2、按支承情況分按支承情況分：有周邊支承、點(diǎn)支承、周：有周邊支承、點(diǎn)支承、周邊支承與點(diǎn)支承混合、三邊支承一邊開口等邊支承與點(diǎn)支承混合、三邊支

41、承一邊開口等形式；形式； 1 1、按結(jié)構(gòu)組成分類、按結(jié)構(gòu)組成分類(1) (1) 雙層網(wǎng)架雙層網(wǎng)架 由上、下兩個(gè)由上、下兩個(gè)平放的平放的平面桁架作表層，平面桁架作表層，上、下兩個(gè)表層之間上、下兩個(gè)表層之間設(shè)有設(shè)有層間桿件相互聯(lián)系。層間桿件相互聯(lián)系。 上、下表層的桿件上、下表層的桿件稱為稱為網(wǎng)架的網(wǎng)架的上弦桿、上弦桿、下弦桿下弦桿，位于兩層之間的桿件，位于兩層之間的桿件稱為腹桿稱為腹桿。網(wǎng)。網(wǎng)架架通常采用雙層通常采用雙層。(2) (2) 三層網(wǎng)架三層網(wǎng)架 由三個(gè)平放的平面桁架及層間桿件組成。三由三個(gè)平放的平面桁架及層間桿件組成。三層網(wǎng)架的采用依據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)的要求而定。層網(wǎng)架的采用依據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)的要

42、求而定。2 2、按支承情況分類、按支承情況分類 (1) (1) 周邊支承網(wǎng)架周邊支承網(wǎng)架P265P265周邊支承網(wǎng)架周邊支承網(wǎng)架( (圖圖8.19)8.19)的的所有節(jié)點(diǎn)均擱置在所有節(jié)點(diǎn)均擱置在柱或梁上。傳力直接、受力均勻，是柱或梁上。傳力直接、受力均勻，是采用較采用較多多的的一種形式一種形式 當(dāng)網(wǎng)架周邊支承于柱頂時(shí)，網(wǎng)格寬度可與當(dāng)網(wǎng)架周邊支承于柱頂時(shí)，網(wǎng)格寬度可與柱距一致柱距一致 圖圖8.19(a)8.19(a)。(2) (2) 點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架 點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架( (圖圖9.20)9.20)可置于可置于四個(gè)或多個(gè)支承四個(gè)或多個(gè)支承上。圖上。圖8.20(a)8.20(a)稱為稱為四點(diǎn)

43、支承網(wǎng)架，圖四點(diǎn)支承網(wǎng)架，圖8.20(b) 8.20(b) 稱為稱為多點(diǎn)支承網(wǎng)架。多點(diǎn)支承網(wǎng)架。 點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架主要用于主要用于大柱距工業(yè)廠房、倉大柱距工業(yè)廠房、倉庫以及展覽廳等大型公共建筑。庫以及展覽廳等大型公共建筑。 這種網(wǎng)架由于支承點(diǎn)較少，這種網(wǎng)架由于支承點(diǎn)較少，支點(diǎn)反力支點(diǎn)反力較大較大。為使為使通過支點(diǎn)的主桁架及支點(diǎn)附近的通過支點(diǎn)的主桁架及支點(diǎn)附近的桿件桿件內(nèi)力不致過大內(nèi)力不致過大，宜在宜在支承點(diǎn)處支承點(diǎn)處設(shè)置設(shè)置柱帽柱帽以擴(kuò)散反力以擴(kuò)散反力。通常通常將柱帽將柱帽設(shè)置于設(shè)置于下弦平面之下弦平面之下下 圖圖8 821(a)21(a)，或設(shè)置于下弦平面之上，或設(shè)置于下弦平面之上 圖圖

44、8 821(b)21(b)。也可將上弦節(jié)點(diǎn)通過短鋼柱直接。也可將上弦節(jié)點(diǎn)通過短鋼柱直接擱置于柱頂擱置于柱頂 圖圖8 821(c)21(c)。(3) (3) 周邊支承與點(diǎn)支承混合網(wǎng)架周邊支承與點(diǎn)支承混合網(wǎng)架 在點(diǎn)支承網(wǎng)架中，當(dāng)周邊設(shè)有維護(hù)結(jié)構(gòu)和抗在點(diǎn)支承網(wǎng)架中，當(dāng)周邊設(shè)有維護(hù)結(jié)構(gòu)和抗風(fēng)柱時(shí)，風(fēng)柱時(shí)，可采用可采用周邊支承與點(diǎn)支承周邊支承與點(diǎn)支承混合混合的形的形式式( (圖圖8.22)8.22)。 這種支承方式這種支承方式適用適用于于工業(yè)廠房和展覽廳等工業(yè)廠房和展覽廳等公共建筑。公共建筑。(4) (4) 三邊支承或兩邊支承網(wǎng)架三邊支承或兩邊支承網(wǎng)架 在有些矩形平面建筑中，在有些矩形平面建筑中，由于考

45、慮由于考慮擴(kuò)建擴(kuò)建的可能性或由于建筑功能的要求，需要在一的可能性或由于建筑功能的要求，需要在一邊或兩對邊上開口，因而使網(wǎng)架僅在三邊或邊或兩對邊上開口，因而使網(wǎng)架僅在三邊或兩對邊上支承，另一邊或兩對邊處理成自由兩對邊上支承，另一邊或兩對邊處理成自由邊邊( (圖圖823)823)。自由邊的存在對網(wǎng)架的受力是自由邊的存在對網(wǎng)架的受力是不利的不利的，為此為此一般應(yīng)對自由邊一般應(yīng)對自由邊作出特殊處理作出特殊處理。 普遍的做法普遍的做法是：在自由邊附近增加網(wǎng)架是：在自由邊附近增加網(wǎng)架的層數(shù)的層數(shù) 圖圖8.24(a)8.24(a)，或者在自由邊加設(shè)托梁、，或者在自由邊加設(shè)托梁、托架托架 圖圖8.24(b)8

46、.24(b)。對中、小型網(wǎng)架亦可選擇。對中、小型網(wǎng)架亦可選擇增加網(wǎng)架高度或局部加大桿件截面等方法給增加網(wǎng)架高度或局部加大桿件截面等方法給予改善和加強(qiáng)。予改善和加強(qiáng)。 網(wǎng)架豎向平面桁架的形式與一般平面桁架相似：網(wǎng)架豎向平面桁架的形式與一般平面桁架相似：腹桿的布置腹桿的布置一般應(yīng)使斜腹桿受拉、豎腹桿受壓，斜一般應(yīng)使斜腹桿受拉、豎腹桿受壓，斜腹桿與弦桿的夾角宜在腹桿與弦桿的夾角宜在40406060之間之間。桁架的節(jié)。桁架的節(jié)間長度即為網(wǎng)格尺寸。間長度即為網(wǎng)格尺寸。 這些平面桁架可沿兩個(gè)方向或三個(gè)方向布置，這些平面桁架可沿兩個(gè)方向或三個(gè)方向布置，當(dāng)為兩向交叉對其交角可為當(dāng)為兩向交叉對其交角可為9090

47、 ( (正交正交) )或任意角或任意角度度( (斜交斜交););當(dāng)為三向交叉對其交角為當(dāng)為三向交叉對其交角為6060。這些相。這些相互交叉的豎向平面桁架當(dāng)與邊界方向互交叉的豎向平面桁架當(dāng)與邊界方向平行平行( (或垂直或垂直) )時(shí)稱為時(shí)稱為正放正放，與邊界方向斜交時(shí)，與邊界方向斜交時(shí)稱為稱為斜放斜放。見下圖：。見下圖：3 3、按網(wǎng)格組成分類、按網(wǎng)格組成分類(1) (1) 交叉桁架體系：這種網(wǎng)架由若干相互交交叉桁架體系：這種網(wǎng)架由若干相互交叉的豎向平面桁架所組成。叉的豎向平面桁架所組成。1 1、構(gòu)成特點(diǎn)構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向的豎向平面桁架是：兩個(gè)方向的豎向平面桁架垂直交叉垂直交叉，且且分別與邊界方

48、向平行分別與邊界方向平行。上、下弦的網(wǎng)格尺寸相同，上、下弦的網(wǎng)格尺寸相同，而且在同一方向的平面桁架長度一致，使制作、安裝較而且在同一方向的平面桁架長度一致，使制作、安裝較為簡便。為簡便。這種網(wǎng)架的上、下弦平面呈正方形的網(wǎng)格，它的基本單這種網(wǎng)架的上、下弦平面呈正方形的網(wǎng)格，它的基本單元為一不全由三角形組成的六面體，屬幾何可變。為保元為一不全由三角形組成的六面體，屬幾何可變。為保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性以及增加空間剛度使網(wǎng)架能有效地證結(jié)構(gòu)的幾何不變性以及增加空間剛度使網(wǎng)架能有效地傳遞水平荷載，傳遞水平荷載，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置應(yīng)適當(dāng)設(shè)置水平支撐。對周邊支承網(wǎng)架，水平支撐。對周邊支承網(wǎng)架，水平支撐宜在上弦或下弦網(wǎng)格

49、內(nèi)沿周邊設(shè)置水平支撐宜在上弦或下弦網(wǎng)格內(nèi)沿周邊設(shè)置; ;對點(diǎn)支承對點(diǎn)支承網(wǎng)架，水平支撐則應(yīng)在通過支承的主桁架附近的四周設(shè)網(wǎng)架，水平支撐則應(yīng)在通過支承的主桁架附近的四周設(shè)置。置。 兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架( (圖圖8 825)25)兩向正交正放網(wǎng)架的兩向正交正放網(wǎng)架的受力情況受力情況與其平面尺寸與其平面尺寸及支承情況關(guān)系很大。及支承情況關(guān)系很大。對于對于周邊支承、正方形平面的網(wǎng)架周邊支承、正方形平面的網(wǎng)架，其受力，其受力類似于雙向板。兩個(gè)方向的桿件內(nèi)力差別不類似于雙向板。兩個(gè)方向的桿件內(nèi)力差別不大，受力比較均勻。但隨著邊長比的變化，大，受力比較均勻。但隨著邊長比的變化，單向傳力作用漸趨明

50、顯，兩個(gè)方向的桿件內(nèi)單向傳力作用漸趨明顯，兩個(gè)方向的桿件內(nèi)力差別也隨之加大。力差別也隨之加大。對于對于點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架，支承附近的桿件及主桁架，支承附近的桿件及主桁架跨中弦桿的內(nèi)力最大，其他部位桿件的內(nèi)力跨中弦桿的內(nèi)力最大，其他部位桿件的內(nèi)力很小，兩者差別較大。很小，兩者差別較大。 兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架適用于適用于正方形或接近正方形或接近正方形的建筑平面。正方形的建筑平面。 兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架( (圖圖8 826)26) 兩向正交斜放網(wǎng)架的兩向正交斜放網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向是：兩個(gè)方向的豎向平面桁架垂直交叉，且與邊界成的豎向平面桁架垂直交叉，且與邊界成

51、4545夾角。夾角。兩向正交斜放網(wǎng)架中兩向正交斜放網(wǎng)架中平面桁架與邊界斜交平面桁架與邊界斜交，各片桁架長短不一，而其高度又基本相同，各片桁架長短不一，而其高度又基本相同，因此，靠近角部的因此，靠近角部的短桁架短桁架相對剛度較大，相對剛度較大，對對與其垂直的與其垂直的長桁架有一定的彈性支承作用，長桁架有一定的彈性支承作用，從而減小了長桁架中部的正彎矩。從而減小了長桁架中部的正彎矩。在周邊在周邊支承情況下，它較兩向正交正放網(wǎng)架支承情況下，它較兩向正交正放網(wǎng)架剛度大剛度大、用料省用料省，對矩形平面其，對矩形平面其受力也比較均勻受力也比較均勻。三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架( (圖圖8 827)27)三向網(wǎng)架的三向

52、網(wǎng)架的構(gòu)成特構(gòu)成特點(diǎn)點(diǎn)是：三個(gè)方向的是：三個(gè)方向的豎向平面桁架互成豎向平面桁架互成6060角斜向交叉。角斜向交叉。受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)：在三向網(wǎng)架中，上、下弦平面的在三向網(wǎng)架中，上、下弦平面的網(wǎng)格網(wǎng)格均為均為正三角形，因此，這種網(wǎng)架是由若正三角形，因此，這種網(wǎng)架是由若干以穩(wěn)定的三棱體作為基本單元所組成的幾干以穩(wěn)定的三棱體作為基本單元所組成的幾何不變體系。三向網(wǎng)架何不變體系。三向網(wǎng)架受力性能好受力性能好，空間剛空間剛度大度大，并能把力，并能把力均勻地傳至支承系統(tǒng)均勻地傳至支承系統(tǒng)。不過。不過其匯交于一個(gè)節(jié)點(diǎn)的桿件可多達(dá)其匯交于一個(gè)節(jié)點(diǎn)的桿件可多達(dá)1313根，使根，使節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較復(fù)雜點(diǎn)構(gòu)造比較復(fù)雜

53、，一般以采用圓鋼管桿件和，一般以采用圓鋼管桿件和焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接為好。焊接空心球節(jié)點(diǎn)連接為好。三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架適用于適用于三角形、六邊形、多邊形和三角形、六邊形、多邊形和圓形并且跨度較大的建筑平面。當(dāng)用于圓形圓形并且跨度較大的建筑平面。當(dāng)用于圓形平面時(shí)，周邊將出現(xiàn)一些不規(guī)則網(wǎng)格，需另平面時(shí)，周邊將出現(xiàn)一些不規(guī)則網(wǎng)格，需另行處理。三向網(wǎng)架的節(jié)間一般較大，有時(shí)可行處理。三向網(wǎng)架的節(jié)間一般較大，有時(shí)可達(dá)達(dá)6m6m以上。以上。這類網(wǎng)架以四角錐為其組成單元。網(wǎng)架的上、這類網(wǎng)架以四角錐為其組成單元。網(wǎng)架的上、下弦平面均為正方形網(wǎng)格，下弦平面均為正方形網(wǎng)格，上、下弦網(wǎng)格相上、下弦網(wǎng)格相互錯開半格使下弦平面

54、正方形的四個(gè)頂點(diǎn)對互錯開半格使下弦平面正方形的四個(gè)頂點(diǎn)對應(yīng)于上弦平面正方形的形心應(yīng)于上弦平面正方形的形心，并以腹桿連接，并以腹桿連接上、下弦節(jié)點(diǎn)，即形成若干四角錐體。上、下弦節(jié)點(diǎn)，即形成若干四角錐體。改變上、下弦錯開的平行移動量或相對地旋改變上、下弦錯開的平行移動量或相對地旋轉(zhuǎn)上、下弦轉(zhuǎn)上、下弦( (一般旋轉(zhuǎn)一般旋轉(zhuǎn)4545) )并適當(dāng)?shù)爻槿ヒ徊⑦m當(dāng)?shù)爻槿ヒ恍┫覘U和腹桿，即可獲得各種形式的四角錐些弦桿和腹桿，即可獲得各種形式的四角錐網(wǎng)架。網(wǎng)架。這類網(wǎng)架的腹桿一般不設(shè)豎桿，只有斜桿。這類網(wǎng)架的腹桿一般不設(shè)豎桿，只有斜桿。僅當(dāng)部分上、下弦節(jié)點(diǎn)在同一豎直直線上時(shí)，僅當(dāng)部分上、下弦節(jié)點(diǎn)在同一豎直直線上

55、時(shí)，才需要設(shè)置豎腹桿。才需要設(shè)置豎腹桿。 (2) (2) 四角錐體系四角錐體系 正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架 ( (圖圖8 828)28)1 1、構(gòu)成特點(diǎn)構(gòu)成特點(diǎn)：以倒四角錐體為組成單元，錐：以倒四角錐體為組成單元，錐底的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，各底的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，各錐頂相連即為下弦桿，上、下弦桿均與相應(yīng)錐頂相連即為下弦桿，上、下弦桿均與相應(yīng)邊界平行。正放四角錐網(wǎng)架的上、下弦節(jié)點(diǎn)邊界平行。正放四角錐網(wǎng)架的上、下弦節(jié)點(diǎn)均分別連接八根桿件。均分別連接八根桿件。當(dāng)取腹桿與下弦平面夾角為當(dāng)取腹桿與下弦平面夾角為4545時(shí)，網(wǎng)架的時(shí)，網(wǎng)架的所有桿件所有桿件( (上、下弦桿和腹桿

56、上、下弦桿和腹桿) )等長，便于制等長，便于制成統(tǒng)一的預(yù)制單元，制造、安裝都比較方便。成統(tǒng)一的預(yù)制單元，制造、安裝都比較方便。 正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架 ( (圖圖8 828)28)2 2、受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)：桿件：桿件受力比較均勻受力比較均勻，空間剛度空間剛度比其他類型四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架比其他類型四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架好好。當(dāng)采用鋼筋混凝土板作屋面板時(shí)，板的規(guī)格當(dāng)采用鋼筋混凝土板作屋面板時(shí)，板的規(guī)格單一，單一，便于起拱便于起拱，屋面排水相對容易處理，屋面排水相對容易處理，但因但因桿件數(shù)目較多桿件數(shù)目較多其其用鋼量用鋼量可能可能略高略高些。些。3 3、正放四角錐網(wǎng)架一般、正放四角錐網(wǎng)架一般適

57、用于適用于建筑平面呈正建筑平面呈正方形或接近于正方形的周邊支承、點(diǎn)支承方形或接近于正方形的周邊支承、點(diǎn)支承( (有有柱帽或無柱帽柱帽或無柱帽) )大柱距、以及設(shè)有懸掛吊車的大柱距、以及設(shè)有懸掛吊車的工業(yè)廠房與有較大屋面荷載的情況。工業(yè)廠房與有較大屋面荷載的情況。 正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架( (圖圖8.29)8.29)構(gòu)成特點(diǎn)構(gòu)成特點(diǎn)是：在正放四是：在正放四角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格不動外，周邊網(wǎng)格不動外，適當(dāng)適當(dāng)抽掉一些抽掉一些四角錐單元中四角錐單元中的的腹桿腹桿和和下弦桿下弦桿，使，使下下弦網(wǎng)格弦網(wǎng)格尺寸比上弦網(wǎng)格尺寸比上弦網(wǎng)格尺寸大一倍尺寸大一倍。如果將一

58、。如果將一列錐體視為一根梁，則列錐體視為一根梁，則其受力與正交正放交叉其受力與正交正放交叉梁系相似。梁系相似。正放抽空四角錐網(wǎng)架的正放抽空四角錐網(wǎng)架的桿件數(shù)目較少桿件數(shù)目較少，構(gòu)造構(gòu)造簡單，經(jīng)濟(jì)效果好，起拱比較方便簡單，經(jīng)濟(jì)效果好，起拱比較方便。不過抽。不過抽空以后，下空以后，下弦桿內(nèi)力的均勻性較差弦桿內(nèi)力的均勻性較差，剛度比，剛度比未抽空的正放四角錐網(wǎng)架小些，但能夠滿足未抽空的正放四角錐網(wǎng)架小些，但能夠滿足工程要求。工程要求。正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架適用于適用于中、小跨度或屋中、小跨度或屋面荷載較輕的周邊支承、點(diǎn)支承以及周邊支面荷載較輕的周邊支承、點(diǎn)支承以及周邊支承與點(diǎn)支承混合等

59、情況。承與點(diǎn)支承混合等情況。 斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架( (介紹介紹) () (圖圖8 830)30)斜放四角錐網(wǎng)架的斜放四角錐網(wǎng)架的構(gòu)成構(gòu)成特點(diǎn)特點(diǎn)是：以倒四角錐體是：以倒四角錐體為組成單元，由錐底構(gòu)為組成單元，由錐底構(gòu)成的上弦桿與邊界成成的上弦桿與邊界成4545夾角，而連接各錐夾角，而連接各錐頂?shù)南孪覘U則與相應(yīng)邊頂?shù)南孪覘U則與相應(yīng)邊界平行。這樣，它的上界平行。這樣，它的上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格呈正交正放。弦網(wǎng)格呈正交正放。受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)：斜放四角錐網(wǎng)架上弦桿長度比下弦桿長：斜放四角錐網(wǎng)架上弦桿長度比下弦桿長度小，在周邊支承的情況下，通常是上弦桿受壓，度小，在周

60、邊支承的情況下，通常是上弦桿受壓，下弦桿受拉，因而桿件受力合理。此外，節(jié)點(diǎn)處匯下弦桿受拉，因而桿件受力合理。此外，節(jié)點(diǎn)處匯交的桿件交的桿件( (上弦節(jié)點(diǎn)六根，下弦節(jié)點(diǎn)八根上弦節(jié)點(diǎn)六根，下弦節(jié)點(diǎn)八根) )相對較少，相對較少，用鋼量較省。用鋼量較省。但是，當(dāng)選用鋼筋混凝土屋面板時(shí)，因上弦網(wǎng)格呈但是，當(dāng)選用鋼筋混凝土屋面板時(shí)，因上弦網(wǎng)格呈正交斜放使屋面板的規(guī)格較多，屋面排水坡的形成正交斜放使屋面板的規(guī)格較多，屋面排水坡的形成較為困難較為困難; ;若采用金屬板材如彩色壓型鋼板、壓型若采用金屬板材如彩色壓型鋼板、壓型鋁合金板作屋面板，則相對好一些。鋁合金板作屋面板，則相對好一些。 斜放四角錐網(wǎng)架一般斜放