第八章 土木工程結(jié)構(gòu)體系

1、第八章 土木工程結(jié)構(gòu)體系第一節(jié) 梁、板、柱一、梁梁是將樓板上或屋面上的荷載傳至柱子或墻上的受彎構(gòu)件。梁上作用的荷載一般與梁軸線垂直，在這樣的荷載作用下，梁要受彎，其軸線由原來的直線變成曲線，這種彎曲形式稱為彎曲變形，產(chǎn)生彎曲變形的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件（圖7-1）。梁和板是建筑工程結(jié)構(gòu)中典型的受彎構(gòu)件。圖 7-1 平面彎曲的梁梁的截面高度與跨度之比一般為 1/81/16。高跨比大于1/4 的梁稱為深梁。梁截面高度一般大于其截面寬度，但因工程需要，梁寬大于梁高時(shí)，稱為扁梁。梁截面高度沿梁軸線變化的梁，稱為變截面梁。（一）梁上作用的荷載作用在梁上的荷載常見的有下列幾類：1.集中力 即作用在梁微小局部上的

2、橫向力，圖 7-2 所示。2.集中力偶 即作用在通過梁軸線的平面或與梁軸線平面平行的平面，圖 7-2 中的力偶 m。圖 7-2 作用集中力 P 和集中力偶 m 的梁。3.分布荷載 即沿梁長連續(xù)分布的橫向力，分布荷載可分為均布荷載（沿梁長均勻分布的荷載，圖 7-3a）與非均布荷載（沿梁長非均勻分布的荷載，圖 7-3b）（a）均布荷載（b）非均布荷載圖 7-3 作用分布荷載的梁（二）梁的分類1.建筑工程中，梁按材料分類，常用的有混凝土梁、鋼梁及鋼混凝土組合梁。（1）混凝土梁混凝土梁截面形式常用的有矩形、T 形及花籃形等（圖7-4）?；炷亮悍譃楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁。圖 7-4 混凝

3、土梁的截面類型現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁是目前應(yīng)用最廣泛的梁，是由混凝土、縱向鋼筋和箍筋組成。由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，所以在梁的受拉區(qū)設(shè)置縱向鋼筋以抵抗彎矩引起的拉力，使梁的承載力得以極大提高，并顯著提高梁的變形能力。梁的剪力由混凝土和箍筋共同承擔(dān)。鋼筋混凝土梁的配筋示意圖見圖 7-5。圖 7-5 鋼筋混凝土梁的配筋預(yù)應(yīng)力混凝土梁是在梁的受拉區(qū)對(duì)混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力，如圖 7-6 所示，并使梁產(chǎn)生向上的預(yù)起拱，可有效控制梁的裂縫寬度和撓度。預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土梁一般均為后張預(yù)應(yīng)力，在非地震區(qū)或低烈度地震設(shè)防區(qū)可采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，在高烈度區(qū)宜采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁一般采用高強(qiáng)度的混凝土和高強(qiáng)度鋼筋

4、，可有效節(jié)省材料，減小截面尺寸。因此，當(dāng)梁的跨度達(dá)到 12m 以上時(shí)宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁。圖 7-6 施加預(yù)壓應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力混凝土梁（2）鋼梁鋼梁的材料強(qiáng)度高，塑性好，鋼材便于加工和安裝，因此鋼梁的使用范圍較廣。由于材料強(qiáng)度高，所以鋼梁的截面尺寸較小，其自重較輕。鋼梁可由型鋼直接制作，其截面形式如圖 7-7 所示。圖 7-7 鋼梁的截面類型（3）鋼混凝土組合梁鋼混凝土組合梁通常情況下由鋼筋混凝土翼板、鋼梁、板托和抗剪連接件四個(gè)部分組成，如圖 7-8 所示。在鋼梁上支放混凝土樓板，且在兩者之間設(shè)置一些抗剪連接件，以阻止混凝土與鋼梁在受彎時(shí)的相互錯(cuò)動(dòng)，使之組合成一個(gè)整體，這種組合構(gòu)件稱為鋼混凝土組合

5、梁。組合梁中常用的鋼梁截面形式如圖 7-9 所示。圖 7-8 鋼混凝土組合梁的組成圖 7-9 組合梁中鋼梁的截面形式組合梁的截面高度較小、自重輕、剛度大、延性好。與混凝土梁相比，組合梁具有以下特點(diǎn)：1）可以使混凝土梁的高度降低 1/41/3，自重減輕 40%60%。2）組合梁的強(qiáng)度提高，在組合梁的正彎矩區(qū)，混凝土受壓，鋼梁受拉，兩種不同材料都能充分發(fā)揮各自的特長，且受力合理，節(jié)約材料。3）可節(jié)約施工支模、縮短施工周期。組合梁與鋼梁相比具有以下特點(diǎn)：1）可以使鋼梁的高度降低 1/41/3，剛度增大 1/41/3。2）處于受壓區(qū)的混凝土板剛度較大，對(duì)避免鋼梁的整體穩(wěn)定性和局部失穩(wěn)有明顯的作用，使鋼

6、梁用于防止失穩(wěn)方面的材料大大節(jié)省。3）可利用鋼梁上組合樓板混凝土的受壓作用，增加梁截面的有效高度，提高梁的抗彎承載力和抗彎剛度，從而節(jié)省鋼材和降低造價(jià)。2.梁按支承條件可分為簡支梁、連續(xù)梁和懸臂梁。（1）簡支梁簡支梁的兩端擱置支承物上，一端可視為可動(dòng)鉸支座，可動(dòng)鉸支座表示梁可繞該支座轉(zhuǎn)動(dòng)、也可平移；另一端可視為固定鉸支座，固定鉸支座表示梁可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)但不能平移(圖7-10)。簡支梁是靜定結(jié)構(gòu)，一般用于小跨度結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)的截面高度一般為跨度的 1/81/12。圖 7-10 簡支梁（2）連續(xù)梁連續(xù)梁具有 2 個(gè)以上支座（圖 7-11），為超靜定梁，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性較好。因連續(xù)梁的最大彎矩比簡支梁

7、小，所以在荷載和跨度相同的情況下，連續(xù)梁的截面高度可比簡支梁小。圖 7-11 連續(xù)梁（3）懸臂梁懸臂梁的一端為固定支座、另一端為自由端（圖 7-12）。懸臂梁廣泛用于陽臺(tái)、雨棚、體育場的看臺(tái)等部位。懸臂梁的根部受力最大，在相同的均布荷載作用下，跨度相同的懸臂梁和簡支梁相比，懸臂梁根部的最大彎矩是簡支梁的 4 倍，最大撓度是簡支梁的 10 倍，因此，一般懸臂梁的懸臂長度不宜超過根部截面高度的 6 倍，當(dāng)懸臂長度較大時(shí)，宜把懸臂梁做成變截面梁。圖 7-12 懸臂梁二、板板是將恒荷載和活荷載通過梁（或直接）傳遞到豎向支撐結(jié)構(gòu)（墻、柱）的主要水平構(gòu)件，板的長、寬兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其厚度，如房屋建筑中

8、的樓蓋，板是典型的受彎構(gòu)件。鋼筋混凝土樓板按其施工方式分為現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓板、裝配整體式鋼筋混凝土樓板。其中應(yīng)用最廣泛的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓板具有整體性好、剛度大、抗震性強(qiáng)、防水性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于樓面荷載大，平面形狀不規(guī)則或有較大集中設(shè)備荷載、振動(dòng)荷載作用、對(duì)防防漏或抗震要求較高的建筑物。（一）現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓板現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓板按受力和支撐條件的不同，分為肋梁樓板、井式樓板、無梁樓板和壓型鋼板組合樓板。1.肋梁樓板肋梁樓板由板、次梁和主梁組成。板被梁分成若干區(qū)格，每一區(qū)格的板一般是支撐在主梁、次梁或者墻上。當(dāng)區(qū)格板的長邊長度l2與短邊長度l1的比值l

9、2/l12 時(shí)，板上荷載主要沿短邊方向傳遞到支撐梁上，而沿長邊方向傳遞的荷載很小，。可以忽略不計(jì)，計(jì)算時(shí)可以僅考慮短邊方向的受彎作用，這種僅沿短邊方向受力的板，稱為單向板肋梁樓板（圖 7-13a）。當(dāng)區(qū)格板的長短邊之比l2/l12 時(shí)，板上荷載將通過兩個(gè)方向傳遞到相應(yīng)的支撐梁或墻上，此時(shí)，板計(jì)算時(shí)要考慮兩個(gè)方向的受力，這種板沿兩個(gè)方向受力，稱為雙向板肋梁樓板。雙向板使板的受力和傳力更加合理，構(gòu)件的材料更能充分發(fā)揮作用（圖 7-13b）(a) 單向板肋梁樓板(b)雙向板肋梁樓板圖 7-13 肋梁樓板肋梁樓板廣泛用于多層及高層房屋的樓、屋蓋結(jié)構(gòu)中，其中雙向板肋梁樓蓋多用于公共建筑的高層建筑，單向板

10、肋梁樓蓋多用于多層廠房和公共建筑中。2.井式樓板井式樓板是雙向板的發(fā)展，是雙向板和交叉梁系組成的樓板。當(dāng)建筑上需要空間較大時(shí)，經(jīng)常將樓板劃分為若干接近正方形的小區(qū)格，兩個(gè)方向的梁截面高度相同，無主、次梁之分，梁格布置呈“井”字，故稱為井式樓板（圖 7-14）。井式樓板可少設(shè)或不設(shè)內(nèi)柱，能跨越較大的空間，頂棚比較美觀，適用于正方形或接近于正方形的公共建筑的門廳、中小型禮堂、餐廳等。但井式樓板與肋梁樓板相比，因井式樓板的梁跨度大，所以其鋼筋用量較多，造價(jià)較高。圖 7-14 井式樓板3.無梁樓板無梁樓板為板柱結(jié)構(gòu)體系，樓板不設(shè)梁，將板直接支撐于柱上，所以稱為無梁樓板（圖 7-15）。無梁樓板所占用的

11、結(jié)構(gòu)高度小，支模簡單，但板厚較大。因無梁樓板除受彎外，在柱邊會(huì)受到較大的沖切，所以在柱網(wǎng)較大時(shí)，柱頂要設(shè)置柱帽，這樣可提高板的抗沖切能力，減小板的計(jì)算跨度。無梁樓板適用于柱網(wǎng)尺寸不超過 6m 的圖書館、倉庫等建筑。圖 7-15 無梁樓板4.壓型鋼板組合樓板壓型鋼板與混凝土組合板是在壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土，且配置適量鋼筋所構(gòu)成的一種板。壓型鋼板利用凹凸相間的壓型薄鋼板作襯板與現(xiàn)澆混凝土澆注在一起支承在鋼梁上構(gòu)成整體型樓板，圖 7-16 所示，壓型鋼板組合板的常用截面形式如圖 7-17。目前，在鋼結(jié)構(gòu)及組合結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋和屋蓋中，尤其是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的樓板中，普遍采用壓型鋼板與混凝土組合板。圖 7-

12、16 壓型鋼板組合樓板圖 7-17 壓型鋼板組合樓板截面壓型鋼板與混凝土組合板與上述的肋梁樓板、井式樓板及無梁樓板相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）壓型鋼板通過與混凝土的組合作用，可以部分代替或全部代替樓板中的受力鋼筋，從而減小了鋼筋的制作與安裝工作量。（2）壓型鋼板可作為澆注混凝土的永久模板，節(jié)省了施工中搭設(shè)腳手架和安裝與拆模的時(shí)間，大大縮短施工工期，節(jié)約成本。（3）壓型鋼板的肋部便于鋪設(shè)水、電、通訊設(shè)施等管線，可以增大室內(nèi)層高或降低建筑總高度，提高建筑設(shè)計(jì)的靈活性。（二）裝配整體式鋼筋混凝土樓板裝配式梁板結(jié)構(gòu)也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最基本的形式之一，裝配式梁板結(jié)構(gòu)主要是鋪板樓蓋，鋪板樓蓋中，常用的構(gòu)件是

13、預(yù)制板，預(yù)制板分為實(shí)心板、空心板、槽形板和 T 形板，如圖 7-18 所示。裝配式樓板的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，多用于多層砌體結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是整體性差，為此，在有抗震設(shè)防要求時(shí)，常在裝配式樓板上現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土，加強(qiáng)其整體性，形成裝配整體式鋼筋混凝土樓板。（a）實(shí)心板（b）空心板（圓孔） （c）正槽形板（d）倒槽形板（e）單 T 形板（f）雙 T 形板圖 7-18 常用預(yù)制板的截面形式1.實(shí)心板實(shí)心板是一種最簡單的預(yù)制板，其主要特點(diǎn)是表面平整、制作簡單、但自重大，適用于跨度較小的走道板、樓蓋板、樓梯平臺(tái)板等。實(shí)心板的跨度一般在 1.22.4m 之間，如采用預(yù)應(yīng)力板其最大跨度也不宜超過 2.7m。常用板

14、厚為 5080mm，板寬一般為 5001000mm?？紤]到板與板之間的灌縫及施工時(shí)便于安裝，板的實(shí)際尺寸比設(shè)計(jì)尺寸小一些，一般板底寬度小 10mm，板面寬度至少要小 2030mm。2.空心板空心板具有剛度大、自重輕、受力性能好、隔熱隔音效果好等優(yōu)點(diǎn)。上下板面平整、因此在預(yù)制樓板中得到廣泛應(yīng)用，缺點(diǎn)是不能在板上隨意開洞。空心板有單孔、雙孔、多孔。其孔洞有圓形、方形、矩形和橢圓形，其中圓孔板因制作簡單而應(yīng)用最多。在施工時(shí)為避免空心板端部被壓壞，在板端孔洞內(nèi)應(yīng)塞混凝土堵頭?？招陌蹇煞譃槠胀ɑ炷量招陌濉㈩A(yù)應(yīng)力空心板。空心板尺寸規(guī)格各地不一，有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖集以供選用。空心板的截面寬度常用的有 500m

15、m、600mm、900mm、1200mm；板長度一般有 3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m、4.8m；板截面高度一般有 120mm、180mm、240mm 等。3.槽形板當(dāng)板的跨度較大時(shí)，為了減輕板的自重，提高板的剛度，可采用槽形板的形式。槽形板由面板、縱肋和橫肋組成，肋向下的稱為正槽形板，肋向上的稱為倒槽形板。正槽形板的優(yōu)點(diǎn)是受力合理，造價(jià)低且開洞自由，但因板下有肋不能形成平整的天花板，一般用于對(duì)天花板要求不高的建筑屋蓋和樓面結(jié)構(gòu)，如廚房、衛(wèi)生間、倉庫及廠房等。倒槽形板的受力性能較差，但可提供較平整的天花板，可與正槽形板組成雙層樓蓋，在兩槽形板之間填充保溫材料，具有較好的保溫性

16、能，可作為寒冷地區(qū)的保溫屋蓋。5.T 形板T 形板有單 T 形和雙 T 形板兩種。這類板的受力性能良好，不知靈活，能跨越較大的空間，開洞自由。但整體剛度不如T其他類型的板。 形板適用于板跨度在 12m 以內(nèi)的樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)。三、柱柱是工程結(jié)構(gòu)中主要承受壓力，有時(shí)也同時(shí)承受彎矩的豎向桿件，用以支承梁、桁架、樓板等。根據(jù)受力情況，柱分為軸心受壓柱和偏心受壓柱，當(dāng)荷載作用于柱截面形心時(shí)為軸心受壓柱(圖 7-19a)；當(dāng)荷載作用方向偏離截面形心時(shí)為偏心受壓柱，此時(shí)柱既受壓又受彎(圖 7-19b)。（a）軸心受壓柱（b）偏心受壓柱圖 7-19 受壓柱柱按所用材料可分為：鋼筋混凝土柱、鋼柱、型鋼混凝土柱及

17、鋼管混凝土柱等。1.鋼筋混凝土柱鋼筋混凝土柱的應(yīng)用最為廣泛，如單層工業(yè)廠房的排架柱，多、高層房屋結(jié)構(gòu)中的框架柱。鋼筋混凝土柱常用的截面形式有正方形、矩形和圓形(圖 7-20)。（a）正方形截面（b）矩形截面（c）圓形截面圖 7-20 鋼筋混凝土柱截面2.鋼柱鋼柱具有承載力高，塑性、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，最常用的截面形式是工字形和箱形(圖 7-21)。（a）工字形截面（b）箱形截面圖 7-21 鋼柱截面鋼柱常用于大型工業(yè)廠房、大跨度公共建筑、高層建筑、輕型活動(dòng)房屋、工作平臺(tái)、棧橋和支架等。3.型鋼混凝土柱型鋼混凝土柱是在混凝土中主要配置型鋼、并配有一定縱向鋼筋和箍筋的結(jié)構(gòu)，其常用截面形式見圖 7-22。

18、型鋼混凝土柱與同截面鋼筋混凝土柱相比，承載力高、延性好，同時(shí)外包的鋼筋混凝土對(duì)型鋼起到防腐、防火的保護(hù)作用。（a）工字形（b）十字形（c）正方形（d）T 形圖 7-22 型鋼混凝土柱界面嗎4鋼管混凝土柱鋼管混凝土柱是在鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的組合柱，在鋼管內(nèi)可以配置鋼筋，也可以只填充混凝土。鋼管混凝土柱按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土柱、方鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土，如圖 7-23 所示。其中以圓鋼管混凝土柱和方鋼管混凝土的應(yīng)用較為廣泛。鋼管混凝土柱可大幅度提高柱的抗壓承載能力，且延性比鋼筋混凝土柱好，施工速度快。（a）圓形（b）正方形（c）多邊形圖 7-23 鋼管混凝土柱截面第二節(jié) 桁架

19、桁架是由若干內(nèi)力以軸力為主的桿件構(gòu)成的平面或空間的格架式結(jié)構(gòu)。桁架的上邊緣的桿件稱為上弦桿，下邊緣桿件稱為下弦桿，上下弦桿之間的桿件稱為腹桿（包括直腹桿和斜腹桿），各桿端的結(jié)合點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，圖 7-24 所示。在荷載作用下，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強(qiáng)度，在跨度較大時(shí)可比實(shí)腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度，故適用于較大跨度的承重結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)，如屋架、橋梁、展覽館、體育館、輸電線路塔、衛(wèi)星發(fā)射塔等。根據(jù)受力特性，桁架結(jié)構(gòu)分平面桁架和空間桁架；按材料不同分為鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架；圖 7-24 桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)是由梁演變而來的，

20、將梁(7-25a)中性軸附近未被充分利用的材料挖空，就得到圖 7-25b 所示的桁架結(jié)構(gòu)。桁架梁和梁相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實(shí)現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無論是抗彎還是抗剪，桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)。更重要的意義還在于，它將橫彎作用下的實(shí)腹梁內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡單的拉壓應(yīng)力狀態(tài)，使我們能夠直觀了解力的分布和傳遞，便于結(jié)構(gòu)的變化和組合。(a)(b)圖 7-25 梁和桁架一、鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土屋架的常見形式有梯形

21、屋架、多邊形屋架及空腹屋架等。根據(jù)是否對(duì)屋架下弦施加預(yù)應(yīng)力，可分為鋼筋混凝土屋架和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架。鋼筋混凝土屋架的適用跨度為 1524m，預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的適用跨度為 1836m或更大。梯形屋架如圖 7-26a，上弦為直線，屋面坡度為 1/121/10，適用于卷材防水屋面。一般上弦節(jié)間為 3m，下弦節(jié)間為 6m，桁架高度與跨度之比為 1/81/6，屋架端部高度為1.82.2m。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，圖 7-26b 所示，梯形屋架自重大，剛度好，其構(gòu)造形式適容易滿足某些工業(yè)廠房的工藝要求，常用于重型、高溫及采用橫向天窗的廠房。(a) 梯形桁架(b) 平行弦桁架(c) 多

22、邊形桁架(d) 空腹桁架圖 7-26 桁架結(jié)構(gòu)類型多邊形屋架如圖 7-26c 所示，當(dāng)上弦各節(jié)點(diǎn)位于同一條拋物線上時(shí)，稱為拋物線形桁架，否則為折線形桁架結(jié)構(gòu)。折線形屋架外形較為合理，結(jié)構(gòu)自重也較輕，屋面坡度為1/41/3，適用于非卷材防水屋面的中型廠房；拋物線桁架的受力合理，上下弦軸力分布均勻，腹桿軸力較小，用料最省，是工程中常用的一種桁架形式。但屋架端部屋面坡度太陡，這時(shí)可在上弦上部加設(shè)短柱而不改變屋面坡度，使之適合卷材防水，拋物線形屋架的高跨比一般為 1/81/6?？崭刮菁苋鐖D 7-26d，空腹屋架的上弦各結(jié)點(diǎn)一般在同一條拋物線上，上下弦之間沒有斜腹桿，因沒有斜腹桿，故結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，便于制

23、作。屋面可以支撐在上弦桿上，也可以支撐在下弦桿上，因此比較適用于采用井式或橫向天窗的廠房，這樣不僅省去了天窗等構(gòu)件，簡化了結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而且降低了廠房屋蓋的高度，減小了建筑物上風(fēng)荷載的作用面積。當(dāng)空腹屋架采用預(yù)應(yīng)力時(shí)，跨度可達(dá) 36m，由于沒有斜腹桿，屋架中的管道穿行和工人檢修均很方便，使屋架高度的空間得以充分利用。二、鋼屋架鋼屋架的典型形式有三角形屋架、梯形屋架和平行弦屋架等。對(duì)屋架外形的選擇、弦桿節(jié)間的劃分和腹桿的布置，考慮的原則：桿件的類型和數(shù)量宜少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，各桿之間的夾角應(yīng)控制在 3060之間；應(yīng)使屋架外形與梁的彎矩圖相近似，這樣桿件受力均勻；短桿受壓，長桿受拉；荷載盡量布置在結(jié)點(diǎn)上

24、，以減少弦桿局部彎矩。1.三角形鋼屋架三角形鋼屋架(圖 7-27)，一般用于屋面坡度較大的屋蓋結(jié)構(gòu)中，在屋面防水材料為各類瓦類塊材時(shí)，其屋架的高跨比為 1/61/4。三角形屋架弦桿內(nèi)力變化較大，弦桿內(nèi)力在支座處最大，在跨中最小，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，一般用于中小跨度的輕屋蓋結(jié)構(gòu)。(a)(b)(c)圖 7-27 三角形鋼屋架2.梯形鋼屋架梯形鋼屋架(圖 7-28)，一般用于屋面坡度較小的屋蓋中，其受力性能比三角形屋架優(yōu)越，適用于大跨度的工業(yè)廠房。當(dāng)上弦坡度為 1/121/8 時(shí)，梯形屋架的高度可?。?/101/6）l，當(dāng)跨度大或屋面荷載小時(shí)取小值，跨度小或屋面荷載大時(shí)取大值。梯形屋架一般都用

25、于無檁體系屋蓋，屋面材料大多用大型屋面板。這時(shí)上弦節(jié)間長度應(yīng)與大型屋面板相配合，使大型屋面板的主肋正好擱置在屋架上弦的節(jié)間上，在上弦中不產(chǎn)生局部彎矩。當(dāng)節(jié)間過長時(shí)，可采用再分式腹桿形式。當(dāng)采用有檁體系屋蓋時(shí)，則上弦節(jié)間可根據(jù)檁條的間距而定，一般為 0.83.0m。(a)(b)(c)圖 7-28 三角形鋼屋架3.平行弦鋼屋架平行弦鋼屋架(圖 7-29)，多用于托架或支撐體系，其上下弦平行，腹桿長度一致，桿件類型少，符合標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化的制造要求。(a)(b)(c)圖 7-29 平行弦鋼屋架普通鋼屋架是用一般型號(hào)的型鋼（L454 或 L56364）和鋼板組成的屋架，桿件截面主要采用熱軋角鋼組成 T形

26、或十字形截面，在桿件的交匯處用直角焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接。它構(gòu)造簡單、制作安裝方便，與屋蓋支撐形成空間幾何不變體系，使屋蓋的剛度好，工作可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，在單層大跨度結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，但耗鋼量大，適用于跨度 l=1836m。三、輕型鋼屋架用圓鋼直徑不宜小于 12mm（屋架桿件）或直徑不宜小于16mm（支撐桿件）和小角鋼（小于 L454 或小于 L56364）組成的鋼屋架以及用 26mm 薄鋼板或帶鋼冷彎成型的薄壁型鋼，統(tǒng)稱為輕鋼屋架。為了把兩類輕鋼屋架加以區(qū)別，前者稱為輕型鋼屋架，后者稱為薄壁型鋼屋架。輕型鋼屋架常見的形式（圖 7-30）有三角形芬克式屋架、三鉸拱屋架和梭形屋架。(a) 三角形芬克式屋架

27、 (b) 三鉸拱屋架(c) 梭形屋架圖 7-30 輕型鋼屋架1.三角形芬克式屋架三角形芬克式屋架一般為平面桁架，上弦截面常采用雙角鋼（為安放檁條），下弦和腹桿常采用單角鋼或圓鋼，對(duì)于圓鋼不宜采用內(nèi)力較大的受壓腹桿。這種屋架構(gòu)造簡單，制作方便，短桿受壓，長桿受拉，結(jié)構(gòu)合理。這種屋架跨度 918m，屋架間距 46m，有橋式吊車時(shí)，屋架桿件不宜采用圓鋼。2.三鉸拱屋架三鉸拱屋架是由兩根斜梁和一根拉桿組成，三鉸拱屋架的斜梁截面有平面桁架式（圖 7-31b）和空間式桁架（圖 7-31c）兩種。平面桁架式側(cè)向剛度差，一般宜采用空間式桁架（倒三角形）?？臻g式桁架斜梁上弦截面宜用雙角鋼，并在節(jié)間內(nèi)用綴條將兩根

28、綴條相連；斜梁下弦宜采用單角鋼，當(dāng)下弦受拉時(shí)，也可以采用圓鋼；斜梁腹桿通常用連續(xù)彎折的圓鋼；拉桿一般采用單圓鋼。圖 7-31 三鉸拱屋架3.梭形屋架梭形屋架一般采用空間式桁架（三角形），上弦常采用單角鋼，并且開口朝上（V 形），下弦和腹桿常用圓鋼，有時(shí)也用角鋼。與前兩種屋架主要不同點(diǎn)是高度小，坡度小，屋架的高跨比為 1/121/9。常用于有卷材防水無檁屋蓋中，跨度15m，間距隨屋面板長度而定，變動(dòng)范圍一般在 26m。薄壁型鋼屋架除具有型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外，還有剛度好，加工制作簡單，節(jié)點(diǎn)連接一般不需要節(jié)點(diǎn)板，應(yīng)用范圍較大等特點(diǎn)，薄壁型鋼屋架的跨度可達(dá) 1230m，吊車起重量 575t。四、鋼筋混凝土

29、-鋼組合屋架屋架在荷載作用下，上弦主要承受壓力，有時(shí)還承受彎矩，下弦承受拉力。為合理發(fā)揮材料作用，屋架的上弦和受壓腹桿可采用鋼筋混凝土桿件，下弦和受拉腹桿可采用鋼拉桿，這種屋架稱為鋼筋混凝土-鋼組合屋架。常見的鋼筋混凝土-鋼組合屋架形式如圖 7-32 所示。(a) 折線形組合屋架(b)五角形組合屋架(c)三鉸屋架(d) 兩鉸屋架圖 7-32 鋼筋混凝土-鋼組合屋架折線型屋架的屋面坡度約為 1/4，適用于構(gòu)件自防水屋面，若想使屋面坡度均勻一致，可在屋架端部上弦加設(shè)短柱；兩鉸或三鉸組合屋架為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，下弦為型鋼或鋼筋，兩鉸組合屋架頂結(jié)點(diǎn)為剛結(jié)點(diǎn)，三鉸組合屋架為鉸結(jié)點(diǎn)，此類屋架桿

30、件少，自重輕，受力明確，構(gòu)造簡單，施工方便，特別適用于農(nóng)村地區(qū)的中小型建筑，其屋面坡度采用卷材防水為 1/5，采用非卷材防水為 1/4。第三節(jié) 框架框架結(jié)構(gòu)是指梁和柱通過剛接而形成的骨架結(jié)構(gòu)(圖7-33)。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，能夠獲得較大的使用空間；建筑立面易于處理，可以適用于不同房屋的造型?？蚣芙Y(jié)構(gòu)使用廣泛，常用于多層工業(yè)廠房、倉庫、商場、辦公樓等建筑種?？蚣芙Y(jié)構(gòu)平面布置和剖面示意圖如圖 7-34、7-35 所示。圖 7-33 框架結(jié)構(gòu)圖 7-34 框架結(jié)構(gòu)平面布置示意圖圖 7-35 框架結(jié)構(gòu)剖面示意圖一、框架結(jié)構(gòu)的類型框架結(jié)構(gòu)按所用材料的不同，可分為鋼框架和鋼筋混凝土框架。鋼

31、筋混凝土框架結(jié)構(gòu)根據(jù)施工方法的不同可分為整體式、裝配式和裝配整體式三種。整體式框架是現(xiàn)場支模，梁、板、柱整體現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)，其抗震能力強(qiáng)、整體性好，因泵送混凝土和組合鋼模板的應(yīng)用，改變了現(xiàn)場攪拌費(fèi)工費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)，使整體式框架得到了廣泛的應(yīng)用。裝配式框架的梁、柱等構(gòu)件均為預(yù)制，施工時(shí)把預(yù)制構(gòu)件吊裝就位，并通過節(jié)點(diǎn)連接形成裝配式框架結(jié)構(gòu)，這種框架的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化程度高、施工速度快，但因整體性差導(dǎo)致抗震性能差，所以在工程中應(yīng)用的不多。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)一般采用梁、柱現(xiàn)澆，板預(yù)制，后在預(yù)制板上澆注混凝土整澆層，裝配整體式框架比裝配式框架的整體性能好，在抗震設(shè)防烈度不高的地區(qū)應(yīng)用較廣。二、框架結(jié)構(gòu)的承重方案

32、框架結(jié)構(gòu)根據(jù)荷載傳遞途徑的不同可分為橫向承重、縱向承重和縱橫向承重三種方案，如圖 7-36 所示。(a)橫向承重方案 (b)縱向承重方案 (c)縱橫向承重三種方案在橫向承重方案中，豎向荷載主要由橫向框架承擔(dān)，樓板為預(yù)制時(shí)應(yīng)沿橫向布置，樓板為現(xiàn)澆時(shí)，一般需設(shè)次梁將荷載傳至橫向框架。除承受豎向荷載外，橫向框架還要承受橫向的水平風(fēng)荷載和地震作用。在縱向承重方案中，豎向荷載主要由縱向框架承擔(dān)，預(yù)制樓板布置方式和次梁布置方式與橫向承重框架相反?？v向框架還要承受縱向的水平風(fēng)荷載和縱向地震作用，而在房屋的橫向設(shè)置的連系梁與柱形成橫向框架，以承受房屋的橫向水平風(fēng)載和橫向地震作用。當(dāng)柱網(wǎng)為正方形或接近正方形布置

33、時(shí)，或者在樓面荷載較大情況下，可采用縱橫向承重方案，兩個(gè)方向的框架同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載，此時(shí)樓板為現(xiàn)澆雙向板，框架結(jié)構(gòu)成為雙向抗側(cè)力體系，縱橫向承重方案的受力比橫向承重、縱向承重等單向承重方案合理。三、框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下，其側(cè)向變形如圖 7-37 所示?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的側(cè)向變形由兩部分組成：第一部分的側(cè)向變形是由梁和柱的彎曲變形產(chǎn)生，框架下部的梁、柱內(nèi)力大，層間變形也大，愈到上部層間變形愈小(圖 7-37a)；第二部分的側(cè)向變形由柱的軸向變形產(chǎn)生，在水平荷載作用下，柱的拉伸和壓縮使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移，這種側(cè)移在上部各層較大，愈到下部層間變形愈小(圖 7-37b)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中的第

34、一部分側(cè)移是主要的，隨著建筑高度的增大，第二部分變形比例逐漸增大，但綜合后框架的側(cè)向變形仍以第一部分的變形為主。圖 7-37 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，。第四節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu)體系我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）規(guī)定，10 層及 10 層以上或房屋高度大于 28m 的建筑物為高層建筑。1972 年國際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為 4 類：第一類為 916 層（最高 50 米） 第二類為 1725 層（最高 75 米)，第三類為 2640 層（最高 100 米），第四類為 40 層以上(高于 100 米）一、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展在當(dāng)前的發(fā)展趨勢中，高層建筑結(jié)構(gòu)更為合理的結(jié)構(gòu)形式是同時(shí)

35、采用鋼和鋼筋混凝土材料的混合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使兩種材料互相取長補(bǔ)短，取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果。目前，這種混合結(jié)構(gòu)有以下兩種組合方式：（1）用鋼材加強(qiáng)混凝土構(gòu)件。鋼材放在構(gòu)件內(nèi)部，外部用鋼筋混凝土做成，稱為鋼骨（型鋼）混凝土構(gòu)件；也可在鋼管內(nèi)部填充混凝土，做成外包鋼構(gòu)件，稱為鋼管混凝土。前者可充分利用外包混凝土的剛度和耐火性能，又可利用鋼骨減小構(gòu)件斷面和改善抗震性能，現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍。（2）一部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)）。多數(shù)情況下是用鋼筋混凝土做筒（剪力墻），用鋼材做框架梁、柱。例如，上海靜安希爾頓飯店就是這種混合結(jié)構(gòu)。香港中國銀行則

36、是另一種混合方式，它采用鋼骨混凝土角柱，而橫梁及斜撐都采用鋼結(jié)構(gòu)。二、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)高層建筑結(jié)構(gòu)同時(shí)承受垂直荷載和水平荷載，還要抵抗地震作用。在層數(shù)較少的結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移很小，通?？梢院雎?；在多層結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移逐漸增大；而在高層建筑中，水平荷載和地震作用將成為控制因素。圖 7-38 表示建筑物高度與荷載效應(yīng)的關(guān)系，從圖中可以看到，隨著高度增加，側(cè)向位移增加最快，彎矩次之。高層建筑設(shè)計(jì)不僅需要較大的承載能力，而且需要較大的剛度，使水平位移產(chǎn)生的側(cè)向變形限制在一定的范圍內(nèi)，原因如下：圖 7-38 建筑物高度對(duì)內(nèi)力、位移的影響（1）過大的側(cè)向變形會(huì)使人不舒服，影

37、響使用。主要是在風(fēng)荷載作用下，必須保證建筑物內(nèi)正常的工作與生活，當(dāng)然對(duì)于發(fā)生地震時(shí)，人的感覺是次要的。（2）過大的側(cè)向變形會(huì)使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會(huì)使電梯軌道變形。在地震作用下，雖然可以比風(fēng)荷載作用下適當(dāng)放寬變形限制，但這些非結(jié)構(gòu)性的損壞會(huì)增加修復(fù)費(fèi)用，且填充墻等的倒塌也會(huì)威脅人的生命及設(shè)備安全，因此，對(duì)地震作用下產(chǎn)生的側(cè)向變形也要加以限制。（3）過大的側(cè)向變形會(huì)使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，甚至損壞。限制變形也就是限制結(jié)構(gòu)的裂縫寬度及破損程度。由于上述特點(diǎn)，高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵。欲使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力和剛度，又要有好的抗震性能，還要盡可能提高材料利用率，

38、降低材料消耗、節(jié)約造價(jià)，必須從選擇結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)形式等各方面進(jìn)行綜合考慮。三、高層建筑的結(jié)構(gòu)類型高層建筑常用結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)體系等。（1）框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系是以梁、柱組成的框架作為豎向承重和抵抗水平作用的結(jié)構(gòu)體系。墻體采用非承重構(gòu)件既可使立面設(shè)計(jì)靈活多變，又可降低房屋自重，節(jié)省材料；通過合理設(shè)計(jì)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)可以獲得良好的延性，具有較好的抗震性能。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小，對(duì)建筑高度有較大的限制；地震時(shí)側(cè)向變形較大，容易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。常見的框架柱網(wǎng)形式有方格式與內(nèi)廊式兩類，見圖 7-39。(a) 方格式柱網(wǎng)(b

39、) 內(nèi)廊式柱網(wǎng)圖 7-39 框架結(jié)構(gòu)體系常見柱網(wǎng)布置（2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系（圖 7-40）?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，承載力要求也容易滿足，因此這種結(jié)構(gòu)體系適合建造較高的高層建筑。其缺點(diǎn)是：由于樓板的支撐是剪力墻，剪力墻的間距不能太大，因此剪力墻的結(jié)構(gòu)平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求。圖 7-41 為剪力墻結(jié)構(gòu)體系的平面布置示意圖。圖 7-40 剪力墻結(jié)構(gòu)體系圖 7-41 剪力墻結(jié)構(gòu)體系平面布置示意圖，（3）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是由框架和剪力墻結(jié)合而共

40、同工作的結(jié)構(gòu)體系（圖 7-42） 兼有框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)?？蚣芎图袅f(xié)同工作，可以取長補(bǔ)短，既可獲得良好的抗震性能，又可取得良好的適用性。多用于 1020 層的房屋。圖 7-43 為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系平面布置示意圖。圖 7-42 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)圖 7-43 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置示意圖（4）筒體結(jié)構(gòu)體系隨著建筑物層數(shù)、高度的增加，高層建筑結(jié)構(gòu)承受的水平荷載和地震作用也大大增加，框架、剪力墻和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系往往不能滿足要求，此時(shí)可將剪力墻在平面內(nèi)圍合成箱形，形成一個(gè)豎向布置的空間剛度很大的薄壁筒體；再由加密柱和剛度較大的裙梁形成空間整體受力的框筒構(gòu)成具有很好的抗風(fēng)和抗震

41、性能的筒體結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)筒的布置、組成和數(shù)量等，筒體結(jié)構(gòu)體系（圖 7-44）又可分為框架-筒體結(jié)構(gòu)體系、多筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、成束筒結(jié)構(gòu)體系等。框架-筒體結(jié)構(gòu)體系：一般中央布置剪力墻薄筒、周邊布置大柱距的框架，或周邊布置框筒、中央布置框架，其受力特點(diǎn)類似于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)體系：由內(nèi)外幾層筒體組合而成，通常內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，可集中布置電梯、樓梯及管道豎井；外筒是框筒，可以解決通風(fēng)、采光問題。成束筒結(jié)構(gòu)體系，又稱為組合筒體結(jié)構(gòu)體系，在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)筒體組合在一起，形成整體剛度很大的一種結(jié)構(gòu)形式，其抗風(fēng)和抗震性能優(yōu)越，適用于建造50 層以上的辦公建筑。圖 7-44 筒體結(jié)構(gòu)體系

42、的多種形式第五節(jié) 空間結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)一般是指結(jié)構(gòu)的跨度比較大，或者結(jié)構(gòu)受力體系是空間的，既受到三維作用的力，又是三維的傳力結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)是相對(duì)于平面結(jié)構(gòu)而言的，主要是因設(shè)計(jì)分析時(shí)的假設(shè)不同。在平面結(jié)構(gòu)中，力是經(jīng)過次要構(gòu)件傳到主要構(gòu)件，逐步地有順序地傳到基礎(chǔ)，在傳遞過程中，荷載逐步增加，構(gòu)件內(nèi)力也在增加，因此在平面結(jié)構(gòu)中，各種構(gòu)件的最大特點(diǎn)就是具有主次之分。與此相反，空間結(jié)構(gòu)就不存在荷載的傳遞順序，按照結(jié)構(gòu)的三維幾何狀態(tài)，所有構(gòu)件共同分擔(dān)屋面上的荷載。在實(shí)際的三維世界里，任何結(jié)構(gòu)物本質(zhì)上都是空間性質(zhì)的，有時(shí)處于分析計(jì)算的方便而簡化為平面結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)良好的工作性能不僅僅表現(xiàn)在三維受力，而且還由

43、于它們通過合理的曲面形體來有效抵抗外荷載的作用。事實(shí)上，當(dāng)跨度達(dá)到一定程度后，再按照平面結(jié)構(gòu)去計(jì)算分析已經(jīng)不合理，隨跨度增大，空間結(jié)構(gòu)就愈能顯示出其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。大跨空間結(jié)構(gòu)常用于展覽館、體育館、飛機(jī)機(jī)庫等，其結(jié)構(gòu)體系有很多，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等，同時(shí)近年來采用不同受力體系結(jié)構(gòu)組合而成的組合空間結(jié)構(gòu)，如在平面中央附設(shè)索拱、索桁架或大拱架等形式為主的主要承重結(jié)構(gòu)、兩邊采用索網(wǎng)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式，也有采用懸吊或斜拉形式組合的空間結(jié)構(gòu)。一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由許多桿件按照一定規(guī)律布置、通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖 7-45，圖 7-46）。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按外形可分為平板型網(wǎng)架和殼

44、形網(wǎng)架。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是目前大跨度結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最普遍的一種結(jié)構(gòu)形式，如廣州天河體育館，采用三向網(wǎng)架，其平面呈正六邊形，對(duì)角線跨度為 107m；北京首都機(jī)場的四機(jī)位飛機(jī)庫網(wǎng)架，雙跨，跨度為 153m，進(jìn)深 90m。圖 7-45 廣州天河體育中心卡丁車賽場圖 7-46 珠海機(jī)場侯機(jī)廳1.平板型網(wǎng)架平板型網(wǎng)架的構(gòu)造、設(shè)計(jì)、制造、安裝都比較簡單，建筑上也容易處理。常用的平板型網(wǎng)架由平面桁架系組成的交叉梁系網(wǎng)架、由四角椎體或三角錐體組成的角錐體系網(wǎng)架。交叉梁系網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿同在一個(gè)豎向平面內(nèi)的平行弦桁架相互交叉組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。常用形式如兩向正交正放網(wǎng)架、三向網(wǎng)架，當(dāng)兩個(gè)方向的桁架垂直交叉、弦桿垂直或平

45、行于建筑平面邊界時(shí)稱為兩向正交正放網(wǎng)架（圖7-47），兩向正交正放網(wǎng)架適用于正方形或接近正方形的建筑物，這種網(wǎng)架受力較為合理，其上下弦的網(wǎng)格尺寸相同，且在同一方向的桁架長度一致，使制作安裝較為方便。若三個(gè)方向的豎向平面桁架互成 60斜向交叉，就稱為三向網(wǎng)架（圖7-46），三向網(wǎng)架適用于三角形、六邊形、多邊形且跨度較大的建筑平面，這種網(wǎng)架受力性能好，空間剛度大，并能把力均勻地傳至支撐系統(tǒng)。7-47 兩向正交正放網(wǎng)架圖 7-48 三向網(wǎng)架，2.角錐體系網(wǎng)架角錐體系網(wǎng)架是由三角錐、四角錐或六角椎單元組成的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，比交叉桁架體系等網(wǎng)架剛度大，受力性能好。角錐體系網(wǎng)架常用的有正放四角錐網(wǎng)架和斜放四

46、角錐網(wǎng)架。正放四角錐網(wǎng)架是以倒四角椎體為組成單元，椎體的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，各錐頂相連即為下弦桿，它的上、下弦桿均與相應(yīng)邊界平行（圖 7-49）；斜放四角錐網(wǎng)架是指四角錐單元的底邊與建筑平面周邊夾角為 45（圖 7-50）斜放四角錐網(wǎng)架結(jié)點(diǎn)匯集的桿件數(shù)目少，構(gòu)造簡單，比正放四角錐網(wǎng)架受力更為合理，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好。圖 7-49 正放四角錐網(wǎng)架圖 7-50 斜放四角錐網(wǎng)架網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：網(wǎng)架是多向受力的空間結(jié)構(gòu)，比單向受力的平面桁架適用的跨度大；結(jié)構(gòu)整體空間剛度大，穩(wěn)定性和抗震性好；適用于大柱網(wǎng)的工業(yè)廠房，可靈活布置工藝流程，并可做成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廠房提供給用戶；方便采光和通風(fēng)等。二、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

47、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)即為網(wǎng)狀的殼體結(jié)構(gòu)，其外形為殼，構(gòu)成網(wǎng)格狀，是格構(gòu)化的殼體，也是殼形的網(wǎng)架。20 世紀(jì) 5060 年代，鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)因其具有良好的受力性能，既能承重、又起圍護(hù)作用，在防火和便于維修方面的優(yōu)勢而得到了較大的發(fā)展，然而，多年來的實(shí)踐證明，薄殼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用上還存在一些問題，如曲面形殼體的模板制作困難，耗費(fèi)的勞動(dòng)力大；其次，薄殼結(jié)構(gòu)在高空進(jìn)行澆筑或拼裝也耗工、耗時(shí)，這些因素成為鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)的致命弱點(diǎn)，從而限制了其推廣使用，所以近 30 年來，以鋼結(jié)構(gòu)為代表的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)得到了很大的發(fā)展。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有薄殼結(jié)構(gòu)和平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，是一種很有競爭力的大跨度空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按桿件的布置方式，

48、有單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)殼和局部雙層網(wǎng)殼等形式。一般情況下，中小跨度（40m 以下）時(shí)，可采用單層網(wǎng)殼；跨度較大時(shí)，則采用雙層網(wǎng)殼或局部雙層網(wǎng)殼。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按曲面形式有：圓。柱面網(wǎng)殼；球面網(wǎng)殼；橢圓拋物面網(wǎng)殼（又稱雙曲扁殼）1.圓柱面網(wǎng)殼圓柱面網(wǎng)殼由沿著單曲柱面布置的桿件組成。柱面曲線主要采用圓弧線，有時(shí)也可用拋物線、橢圓線或懸鏈線。單層圓柱面網(wǎng)殼支撐在兩端橫墻時(shí)，其跨度不宜大于 30m；當(dāng)沿縱向邊緣落地支撐時(shí)，其跨度不宜大于 25m。單層圓柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式如圖 7-51 所示。（a）單向斜交正方網(wǎng)格（b）三向網(wǎng)格圖 7-51 單層圓柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式2.球面網(wǎng)殼球面網(wǎng)殼宜于覆蓋跨度較大的房屋，其關(guān)鍵在于球面的劃分，球面劃分的基本要求：桿件規(guī)格盡可能少，以便制作和裝配；形成的結(jié)構(gòu)必須是幾何不變體。目前常用的網(wǎng)格布置有：肋環(huán)形；肋環(huán)斜桿形；三向網(wǎng)格等，圖 7-52 所示。3.橢圓拋物面網(wǎng)殼橢圓拋物面是一種平移曲線，它是以一條豎向拋物線作為母線，沿著另一相同上凸的拋物線平行移動(dòng)而形成。這種曲面與水平面相交截出橢圓曲線，所以稱為橢圓拋物面，如圖 7-53 所示。圖 7-53 橢圓拋物面網(wǎng)殼三、懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)是以受拉鋼索作為主要承重構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系，受拉鋼索按照一定規(guī)律組成各種不同的形式，是充分發(fā)揮高效能鋼材受拉作用的一種大跨度結(jié)構(gòu)。一般承重方向的鋼索稱為承重索，保證屋