大跨度建筑結(jié)構(gòu)

共二十頁一、桁架(héngjià)結(jié)構(gòu)的概述桁架結(jié)構(gòu)是一種由桿件彼此在兩端(liǎnɡduān)用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。共二十頁二、受力特點(diǎn)(tèdiǎn)桁架結(jié)構(gòu)是由上下弦桿和腹桿組成。桁架內(nèi)部是上弦受壓，下弦受拉，由此形成力偶來平衡外荷載所產(chǎn)生的彎矩。桁架結(jié)構(gòu)受力合理、計(jì)算簡單、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)，對支座沒有橫向推力，因而在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在房屋建筑中，桁架結(jié)構(gòu)常用(chánɡyònɡ)來作為屋蓋的承重結(jié)構(gòu)，通常稱為屋架。共二十頁三、桁架結(jié)構(gòu)(jiégòu)的特點(diǎn)1、桁架結(jié)構(gòu)比梁結(jié)構(gòu)具有更多的優(yōu)點(diǎn)：(1)擴(kuò)大了梁式結(jié)構(gòu)的適用跨度；(2)桁架可用各種材料制造，如鋼筋混凝土、鋼、木均可；(3)桁架是由桿件組成的，桁架體型可以(kěyǐ)多樣化，如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等型式；(4)施工方便，桁架可以整體制造后吊裝，也可以在施工現(xiàn)場高空進(jìn)行桿件拼裝。共二十頁2、桁架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)框架節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中顯著；框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)框架，吊裝次數(shù)多，接頭工作量大，工序多，浪費(fèi)人力，施工受季節(jié)、環(huán)境影響較大(jiàodà)；不適宜建造高層建筑。共二十頁四、桁架結(jié)構(gòu)(jiégòu)計(jì)算的假定

1．組成桁架的所有桿件都是直桿，所有桿件的中心(zhōngxīn)線（軸線）都在同一平面內(nèi)，這一平面稱為桁架的中心(zhōngxīn)平面；2．桁架的桿件與桿件相連接的節(jié)點(diǎn)均為鉸接點(diǎn)；3．所有外力（包括荷載及支座反力）都作用在桁架的中心平面內(nèi)，并集中作用于節(jié)點(diǎn)上。共二十頁五、桁架(héngjià)的類型及適用情況根據(jù)材料的不同，可分為木屋(mùwū)架、鋼屋架、鋼一木組合屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、預(yù)應(yīng)力混凝土屋架、鋼筋混凝土-鋼組合屋架等。按屋架外形的不同，有三角形屋架、梯形屋架、拋物線形屋架、折線形屋架、平行弦屋架等。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力的特點(diǎn)和材料性能的不同可分橋式屋架、無斜腹桿屋架、剛接屋架、立體桁架。共二十頁1、木屋(mùwū)架常用的木屋架是方木或原木齒連接的豪式木屋架。一般分三角形和梯形兩種。特點(diǎn)如下：(1)屋架的節(jié)間大小均勻，屋架的桿件內(nèi)力突變不大，比較均勻。(2)這種屋架型式的腹桿長度與桿件內(nèi)力的變化(biànhuà)相一致，兩者協(xié)調(diào)而不矛盾。(3)木屋架的節(jié)點(diǎn)采用齒聯(lián)結(jié)。這種屋架節(jié)點(diǎn)上相交的桿件不多，為齒聯(lián)結(jié)提供了可能性。共二十頁2、鋼—木組合(zǔhé)屋架跨度在15米以上的，因考慮豎腹桿的拉力較大(jiàodà)，常采用豎桿為鋼桿、其余桿件為木的和鋼、木組合豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架、下折式屋架。采用鋼拉桿作為屋架的下弦，每平方米建筑面積的用鋼量僅增加2～4㎏，卻顯著地提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。提高了屋架結(jié)構(gòu)的剛度。共二十頁3、鋼屋架(wūjià)鋼屋架的形式主要有三角形屋架、梯形屋架、矩形(平行弦)屋架；鋼屋架的典型形式是芬克式屋架。芬克式屋架為鋼屋架，鋼材是貴重(guìzhòng)材料，故主要用于大跨度情況，一般適用跨度為36m以上。共二十頁三角形屋架用于陡坡屋面的屋蓋結(jié)構(gòu)中。梯形屋架是由雙梯形合并而成，它的外形和荷載引起的彎矩圖形比較接近，因而弦桿內(nèi)力沿跨度分布比較均勻，材料比較經(jīng)濟(jì)。是目前采用無檁設(shè)計(jì)的工業(yè)廠房屋蓋中應(yīng)用最廣泛的一種屋架形式。平行弦屋架的特點(diǎn)是桿件規(guī)格化，節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造(gòuzào)也統(tǒng)一，因而便于制造，在均布荷載作用下，弦桿內(nèi)力分布不均勻。傾斜式平行弦屋架常用于單坡屋面的屋蓋中，而水平式平行弦屋架多用做托架。平行弦屋架不宜用于桿件內(nèi)力相差懸殊的大跨度建筑中。共二十頁4、混凝土屋架(wūjià)混凝土屋架常見的形式有梯形屋架、折線形(xiànxínɡ)屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架等。根據(jù)對屋架的下弦是否施加預(yù)應(yīng)力，可分為鋼筋混凝土屋架和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架兩種，其跨度為18～36m或更大。共二十頁折線形屋架外形較合理，結(jié)構(gòu)自重較輕，屋面坡度為1／3～1／4，適用于非卷材防水屋面的中型廠房或大中型廠房。折線形屋架屋面坡度平緩，適用于卷材防水屋面的中型廠房。梯形(tīxíng)屋架上弦為直線，屋面坡度為1／10～1／12，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，高跨比一般為l／6～1／8，屋架端部高度為1.8～2.2m。梯形屋架自重較大，剛度好，適用于重型、高溫及采用井式或橫向天窗的廠房。

共二十頁5、鋼筋混凝土--鋼組合(zǔhé)屋架為了(wèile)合理地發(fā)揮材料的作用，屋架的上弦和受壓腹桿可采用鋼筋混凝土桿件，下弦及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。共二十頁常見的鋼筋混凝土—鋼組合屋架有折線形(xiànxínɡ)屋架、三角屋架、兩鉸屋架等。共二十頁6、其他(qítā)形式的桁架1）立體桁架（空間桁架）立體桁架適用(shìyòng)于30~70m的中大跨建筑，對于長寬比超過1.5的矩形平面用立體桁架比平面網(wǎng)架更合適。立體桁架的截面形式可采用矩形、正三角形和倒三角形。提高平面外穩(wěn)定性，更大跨度。共二十頁（2）剛接桁架(héngjià)（空腹桁架）剛接桁架各桿除承受軸力外，還承受較大的彎矩和剪力。剛接桁架可做成梯形、矩形、拱形、梭形、半月形。如上海大劇院的屋架。優(yōu)點(diǎn)：桿件少，構(gòu)造簡單，節(jié)點(diǎn)鋼筋簡單，施工方便，體型美觀等。缺點(diǎn)(quēdiǎn)：未充分利用材料性能，只宜在特殊需要情況下使用。共二十頁四、桁架(héngjià)結(jié)構(gòu)的主要形式與基本尺度共二十頁共二十頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)一、桁架結(jié)構(gòu)的概述。2．桁架的桿件與桿件相連接的節(jié)點(diǎn)均為鉸接點(diǎn)。(2)這種屋架型式的腹桿長度與桿件內(nèi)力的變化相一致，兩者協(xié)調(diào)而不矛盾。鋼屋架的典型形式是芬克式屋架。芬克式屋