建筑結構選型 桁架屋架結構

建筑結構選型2第二章桁架結構第一節(jié)桁架結構的受力特點第二節(jié)屋架結構的型式第三節(jié)屋架結構的選型與布置教學要求了解桁架結構的受力特點及其型式，掌握屋架結構選型與布置第四節(jié)立體桁架第五節(jié)張弦結構第六節(jié)屋架結構的其他型式3第二章桁架結構桁架（truss）:由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結構。在房屋建筑中,桁架常用來作為屋蓋承重結構,又稱為屋架。掏空的梁----桁架可以看成是從梁衍化而來桁架結構的發(fā)展5第二章桁架結構桁架（truss）:由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結構。在房屋建筑中,桁架常用來作為屋蓋承重結構,又稱為屋架。理想桁架簡圖假設：理想光滑鉸接；

直桿且過鉸心；

力只作用在結點。只受結點荷載作用的直桿鉸接體系桁架結構計算的假定72.1桁架結構的受力特點組成桁架的所有各桿都是直桿，所有各桿的中心線(軸線)都在同一平面內。桁架結構計算的假定82.1桁架結構的受力特點桁架結構計算的假定桁架的桿件與桿件相連接的節(jié)點均為鉸接節(jié)點。92.1桁架結構的受力特點魯班鎖主內力:按計算簡圖計算出的內力次內力:實際內力與主內力的差值梁和剛架以承受彎矩為主，因而截面應力分布不均勻，材料不能得到充分利用；桁架桿承受軸力為主，可以克服梁和剛架的不足。桁架結構的內力112.1桁架結構的受力特點桁架結構計算的假定所有外力(包括荷載及支座反力)都作用在桁架的中心平面內,并集中作用于節(jié)點上。122.1桁架結構的受力特點桁架結構的內力

矩形桁架為等高度,沿跨度方向各腹桿的軸力變化與剪力圖一致,跨中小而支座處大,其值變化較大。弦桿跨中節(jié)間軸力大、靠近支座處軸力較小或為零弦桿內力：斜桿內力：下斜桿受拉上斜桿受壓豎桿內力：符號與斜桿內力符號相反分布規(guī)律：1、弦桿內力由端點向中心遞增2、腹桿內力由端點向中心遞減豎桿受壓豎桿受拉6ahPPPPPPP弦桿內力：M0按拋物線遞增由于hi的增長比M0的增長快，所以弦內力由端點向中心遞減hi按線性遞增斜桿內力和豎桿內力由端點向中心遞增；斜桿內力符號和豎桿內力符號相反；下斜桿受壓，上斜桿受拉腹桿內力：分布規(guī)律：與平行弦桁架內力分布相反，符號規(guī)律相同2三角形桁架152.1桁架結構的受力特點桁架結構的內力三角形桁架的高度自跨中最大處向支座節(jié)點最小處呈線性變化,而彎矩的變化自跨中向支座呈拋物線變化,彎矩的減小速度比桁架高度的減小速度慢,故上、下弦桿內力在跨中節(jié)間最小,而在靠近支座處最大。3拋物線形桁架PPPPPPPM0圖6ahPPPPPPP結點位于腹桿內力為零，下弦桿內力相同。上弦桿受壓，水平分量相等且等于下弦內力（因為合理拱軸）弦桿內力：M0按拋物線遞增Hi按拋物線遞增172.1桁架結構的受力特點桁架結構的內力高度呈拋物線型的桁架是最理想的桁架形式。因桁架高度的變化與外荷載所產生的彎矩圖完全一致,使上、下弦桿各節(jié)間軸力也完全相等?；谏鲜鍪芰π阅芊治觯谑褂蒙?/p>

平行弦桁架內力分布不均，但構件規(guī)整，利于標準化，便于施工，宜用于跨度不大情況

拋物線桁架內力分布均勻，腹桿輕，自重小，宜用于大跨結構，但拋物線弦桿施工復雜。

三角形桁架內力分布不均勻，支座處內力最大，端結點交銳角構造復雜，宜用于跨度小坡度大的屋蓋。192.1桁架三結構三的受三力特三點桁架三結構三的內三力斜腹三桿的布置三方向對腹三桿受三力的三符號(拉或三壓)有直三接的三關系三。對三于矩三形桁三架,斜腹三桿外三傾受三拉,內傾三受壓,豎腹三桿受三力方三向與三斜腹三桿相三反。202.1桁架三結構三的受三力特三點桁架三結構三的內三力斜腹三桿的布置三方向對腹三桿受三力的三符號(拉或三壓)有直三接的三關系三。對于三三角三形桁三架,斜腹三桿外三傾受三壓,內傾三受拉,而豎三腹桿三則總三是受三拉。2.三1屋架三結構三的型三式及三適用三范圍用于三房屋三上的三桁架三常稱三屋架三，桁三架型三式的三選擇三一般三與建三筑物三的使用三要求，跨度和荷載三大小，以及材料三供應和施工三技術三水平等因三素有三關。三選擇三桁架三型式三的一三般原三則是三適用三經濟三美觀三和制三造簡三單。三桁架三可用三木材三、鋼三材、三鋼筋三混凝三土等三材料三制造三，由三于每三種材三料的三力學三性能三各不三相同三，所三以不三同材三料制三造的三屋架三，其三型式三也各三不一三樣。屋架三結構三的型三式按使三用材三料：木屋三架、三鋼－三木組三合屋三架、三鋼屋三架、三輕型三鋼屋三架、三鋼筋三混凝三土屋三架、三預應三力混三凝土三屋架三、鋼三筋混三凝土三－鋼三組合三屋架三等按屋三架外三形：三角三形屋三架、三梯形三屋架三、拋三物線三屋架三、折三線型三屋架三、平三行弦三屋架三等按受三力特三點：橋式三屋架三、無三斜腹三桿屋三架（三剛接三桁架三、空三腹桁三架）三、立三體桁三架等23三角三形桁三架三角三形屋三架一三般用三于屋三面坡度三較大的屋三蓋結三構中三。一三般宜三用于中小三跨度的輕三屋蓋三結構三。2.2屋架三結構三的型三式24梯形三桁架梯型三屋架三一般三用于三屋面坡度三較小的屋三蓋中三。其三受力三性能三比三三角形三屋架三優(yōu)越,適用三于較大三跨度或荷三載的三工業(yè)三廠房三。2.2屋架三結構三的型三式25梯形三桁架矩形三桁架矩形三屋架三也稱三為平行三弦屋三架。其三上下三弦平三行,腹桿三長度三一致,桿件三類型三少,易于三滿足三標準三化、三工業(yè)三化生三產的三要求三。常三用于托架或支撐三系統(tǒng)。2.2屋架三結構三的型三式26木屋三架一般三為三三角形三屋架三，內三力支三座處三大而三跨中三小。三適用三于跨三度在三18三米以三內的三建筑三中。2.2屋架三結構三的型三式這種三屋架三型式三適用三于木三屋架三。其三特點三是：(1三)屋架三的節(jié)三間大三小均三勻，三屋架三的桿三件內三力不三致突三變太三大。三因為三木材三強度三較低三，這三對采三用木三材作三桿件三提供三有利三條件三。(2三)木屋三架的三結點三采用三齒聯三結。三這種三屋架三結點三上相三交的三桿件三不多三，為三齒聯三結提三供可三能性三。豪式三木屋三架的三適用三跨度三為9～2l米，三最經三濟跨三度為9～l5米。豪式三木屋三架的三節(jié)間三數目三主要三考慮三節(jié)間三長度三要適三中，三如節(jié)三間長三度太三長，三則桿三件長三度太三長，三受力三不利三；如三節(jié)間三長度三太短三，則三節(jié)點三太多三，制三造麻三煩。三一般三應控三制節(jié)三間長三度在1.三5～2.三5米之三間。三所以三設計三上常三常是三：跨度6～9米時三，采三用四三節(jié)間跨度9～12米時三，采三用六三節(jié)間跨度12～15米時三，采三用八三節(jié)間跨度三在15米以三上時三，因三考慮三豎腹三桿的三拉力三太大三而采三用鋼三－木三組合三豪式三屋架三。三角三形屋三架的三內力三分布三不均三勻，三支座三處大三而跨三中小三。一三般適三用于三跨度三在18三m以內三的建三筑中三。三三角形三屋架三的上三弦坡三度大三，有三利于三屋面三排水三。當房三屋跨三度較三大時三，選三用梯三形屋三架較三為適三宜。三梯形三屋架三受力三性能三比三三角形三屋架三合理三，梯三形屋三架適三用跨三度為12～l8三m。31鋼-三木組三合屋三架采用三鋼拉三桿作三為屋三架的三下弦三桿，三消除三接頭三的非三彈性三變形三，從三而提三高屋三架結三構的三剛度三。2.2屋架三結構三的型三式32鋼屋三架改善三上弦三桿受三力情三況，三采用三再分三式腹三桿的三形式三。2.2屋架三結構三的型三式鋼屋三架的三型式三主要三有三三角形三屋架三、梯三形屋三架、三平行三弦屋三架。三有時三為改三善上三弦桿三的受三力情三況，三可采三用再三分式三腹桿三的形三式。三角三形鋼三屋架三也稱三為芬三克式三屋架三，是三鋼屋三架的三典型三型式三，其三特點三是：(1三)因鋼三材是三一種三柔性三材料三，雖三然強三度高三，但三抗彎三性能三差，三而屋三架上三弦是三壓彎三構件三，為三了適三應鋼三材這三個弱三點，三芬允三式屋三架把三上弦三分成三左右三兩個三小桁三架，三小桁三架內三的桿三件長三度就三變得三較短三，由三此來三能適三應鋼三材柔三性的三特點三。(2三)這種三屋架三型式三的下三弦中三段雖三然長三，但三因下三弦內三力是三受拉三，鋼三材抗三拉最三適宜三，所三以，三這段三桿件三雖長三但無三害處三。芬克三式屋三架為三鋼屋三架，三鋼材三成本三較高三，故主三要用三于大三跨度三情況三，一三般適三用跨三度為36米以三上。梯形三屋架三是由三雙梯三形合三并而三成，三外形三和荷三載引三起的三彎短三圖形三接近三，弦三桿內三力沿三跨度三分布三較均三勻，三材料三較經三濟。梯形三屋架三在支三座處三有一三定的三高度三，既三可與三鋼筋三混凝三土柱三接，三也可三與鋼三柱做三成固三接。三屋架三中的三腹桿三體系三，可三采用三人宇三式、三再分三式和三單斜三桿式三。平行三弦屋三架的三特點三是桿三件規(guī)三格化三，節(jié)三點的三構造三統(tǒng)一三，便三于制三造，三但弦三桿內三力分三布不三均勻三。傾斜三式平三行弦三屋架三常用三于單三坡屋三面的三屋蓋三；水三平式三平行三弦屋三架多三用做三托架三。38鋼屋三架改善三上弦三桿受三力情三況，三采用三再分三式腹三桿的三形式三。2.2屋架三結構三的型三式39鋼屋三架2.2屋架三結構三的型三式40鋼屋三架2.2屋架三結構三的型三式41混凝三土屋三架2.2屋架三結構三的型三式混凝三土屋三架常見三型式三：梯三形屋三架、三折線三形屋三架、三拱形三屋架三、無三斜腹三桿屋三架鋼筋三混凝三土屋三架三跨三度：15～24三m預應三力混三凝土三屋架三跨度三：18～36三m或更三大1.梯形三屋架三：上弦三節(jié)間三：3m下弦三節(jié)間三：6m矢跨三比：1/三6～1/三8端部三高度三：1.三8～2.三2m適用三：重三型、三高溫三、采三用井三式或三橫向三天窗三的廠三房2.折線三形屋三架1：外形三較合三理，三自重三輕，三屋面三坡度三大。3.折線三形屋三架2：適用三：非三卷材三防水三屋面三的中三型廠三房或三大中三型廠三房。屋面三坡度三平緩三，適三用于三卷材三防水三屋面三的中三型廠三房。4.拱形三屋架三：上弦三一般三采用三拋物三線形三，也三可采三用折三線形三。外形三合理三、內三力均三勻、三自重三輕。矢跨三比：1/三6～1/三85.無腹三桿屋三架：上弦三一般三為拋三物線三形，三構造三簡單三，便三于制三作。節(jié)點三剛接三，可三按剛三架計三算：上弦三桿：三壓彎三構件下弦三桿：三拉彎三構件豎腹三桿：三拉彎三構件若按三拱計三算：三上弦三桿：三受壓三的拱三身三下三弦桿三：拉三桿豎腹三桿：三受拉三（荷三載作三用于三下弦三）零桿三（荷三載作三用于三上弦三）常用三鋼筋三混凝三土屋三架的三適用三跨度12～18三m18～36m12～18m46鋼筋三混凝三土-三鋼組三合屋三架上弦三桿采三用剛三勁混三凝土三，下三弦桿三采用三型鋼三。充三分利三用兩三種材三料的三特性三。2.2屋架三結構三的型三式屋架三在荷三或作三用下三上弦三主要三承受三壓力三，有三時還三承受三彎矩三，下三弦承三受拉三力。三為了三合理三地發(fā)三揮材三料的三作用三，屋三架的三上弦三和受三壓腹三桿可三采用三鋼筋三混凝三土桿三件，三下弦三及受三拉腹三桿可三采用三鋼拉三桿，三這種三屋架三稱為三鋼筋三混凝三－鋼三組合三屋架三。組合三屋架三的自三重輕三，節(jié)三省材三料，三常用三跨度三為9～18米。三常用三的組三合屋三架有折線三形屋三架，下撐三式五三角形三屋架三以及三三鉸、兩鉸三屋架等。三鉸三屋架三受力三明確三，桿三件短三，施三工用三地小。兩鉸三屋架三桿件三少，三構造三簡單三。下撐三式五三角形三屋架三的特三點是三重心三低，三因下三撐而三改善三了屋三架的三受力三性能三，使三內力三分布三比較三均勻三，但三影響三了房三屋的三凈空三，增三加了三柱子三的高三度。組合三屋架三已大三量采三用，三由于三制造三簡單三、施三工占三地小三、自三重輕三，不三需要三重型三起重三設備三，因三此特三別適三于山三區(qū)中三、小三型建三筑。折線三形組三合屋三架下撐三式五三角形三組合三屋架三鉸三組合三屋架兩鉸三組合三屋架屋架三選型三的一三般原三則（三以材三料而三言）屋架三的選三型必三須綜三合考三慮建三筑的三使用三要求三、跨三度和三荷載三的大三小、三以及三材料三供應三，施三工條三件等三出素三，并三進行三全面三的技三術經三濟分三析。1.建筑三跨度三在36米以三上時三宜選三用鋼三屋架三，但三在有三侵蝕三介質(如酸三、堿三性物三質)的廠三房中三則不三宜采三用鋼三結構三。2.為節(jié)三約鋼三材，三跨度三在36米以三下時三宜選三用預三應力三鋼筋三混凝三土屋三架。三跨度三在18至24米之三間，三又無三預應三力條三件時三，亦三可選三用普三通鋼三筋混三凝土三屋架三，但三在有三振動三、侵三蝕性三介質三或高三溫車三間，三最好三選用三預應三力鋼三筋混三凝土三屋架三，因三為下三弦施三加預三應力三后，三可以三提高三結構三的抗三裂性三，防三止鋼三筋受三腐蝕三。3.建筑三跨度三在18米以三下時三，可三選用三鋼筋三混凝三土－三鋼組三合層三架。三這種三屋架三技術三經濟三指標三較好三，也三不需三要較三大的三起重三設備三。由三于它三的下三弦剛三度較三差，三不宜三用于三振動三較大(如吊三車起三重量三超過10噸)的廠三房。4．房三屋內三部以三及所三在地三區(qū)的三相對三濕度三大于75％，三通風三不良三者，三或具三有侵三蝕性三質介三質的三建筑三，則三不宜三選用三木屋三架和三鋼屋三架。53梯形三桁架屋架三結構三的主三要尺三寸屋架三的矢三高直三接影三響結三構的剛度與經濟三指標。矢三高大三、弦三桿受三力小,但腹三桿長三、長三細比三大、三易壓三曲,用料三反而三會增三多。三矢高三小,則弦三桿受三力大三、截三面大三、且三屋架三剛度三小、三變形三大。三一般三矢高三可取三跨度三的1/三10三~1三/5。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置矢高屋架三上弦三坡度三的確三定應三與屋三面防水構造三相適三應。三當采三用瓦三類屋三面時,屋架三上弦三坡度三應大三些,一般三不小三于1/三3,以三利于三排水三。當三采用三大型三屋面三板并三做卷三材防三水時,屋面三坡度三可平三緩些,一般三為1/三8~三l/三12。坡度54梯形三桁架屋架三結構三的主三要尺三寸屋架三節(jié)間三長度三的大三小與三屋架三的結構三型式,材料及荷三載有三關。三一般三上弦三受壓,節(jié)間三長度三應小三些,下弦三受拉,節(jié)間三長度三可大三些。屋架三上弦三節(jié)間三長度三常取3m。三當屋三蓋采三用有三檁體三系時,則屋三架上三弦節(jié)三間長三度應三與檁三條間三距一三致。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置節(jié)間三距55梯形三桁架屋架三結構三的選三型2.3三屋架三結構三的選三型及三布置屋架三結構三的選三型應三考慮三房屋三的用途三、建三筑造三型、三屋面三防水三構造三、屋三架的三跨度三、結三構材料的三供應三、施三工技三術條三件等因三素,做到三受力三合理三、技三術先三進、三經濟三適用三。56梯形三桁架屋架三結構三的選三型從結三構受三力來三看,拋物三線狀的拱三式結三構受三力最三為合理。但三拱式三結構三上弦三為曲三線,施工三復雜三。折線三型屋架,與拋三物線三彎矩三圖最三為接三近,故力三學性三能良三好。三梯形三屋架,因其三既具三有較三好的三力學三性能,上下三弦均三為直三線施三工方三便,故在大中三跨建三筑中被廣泛三應用。三角三形屋三架與三矩形三屋架三力學三性能三較差。三角三形屋架三一般三僅適三用于中小三跨度,矩形屋架三常用三作托架或荷載三較特三殊情三況下使三用。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置受力57梯形三桁架屋架三結構三的選三型屋面三防水三構造三決定三了屋三面排三水坡三度,進而三決定三屋蓋三的建三筑造三型。一般三來說,當屋三面防三水材三料采三用粘三土瓦三、機三制平三瓦或三水泥三瓦時,應選三用三角三形屋三架、三陡坡三梯形三屋架。當三屋面三防水三采用三卷材三防水三、金三屬薄三板防三水時,應選三用拱形三屋架三、折三線形三屋架三和緩三坡梯三形屋三架。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置防水58梯形三桁架屋架三結構三的選三型木材三及鋼三材均易三腐蝕,維修三費用三較高三。因三此,對于三相對三濕度三較大三而又三通風三不良三的建三筑,或有三侵蝕三性介三質的三工業(yè)三廠房,不宜三選用三木屋三架和三鋼屋三架,宜選三用預三應力三混凝三土屋三架,2.3三屋架三結構三的選三型及三布置材料59梯形三桁架屋架三結構三的選三型跨度三在18三m以下三時,可選三用鋼三筋混三凝土-鋼組三合屋三架;這種三屋架三構造三簡單三、施三工吊三裝方三便,技術三經濟三指標三較好三。跨度三在36三m以下三時,宜選三用預三應力三混凝三土屋三架,既可三節(jié)省三鋼材,又可三有效三地控三制裂三縫寬三度和三撓度三?？缍热?6三m以上三的大三跨度三建筑三或受三到較三大振三動荷三載作三用的三屋架,宜選三用鋼三屋架,以減三輕結三構自三重,提高三結構三的耐三久性三與可三靠性三。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置跨度60梯形三桁架屋架三結構三的布三置屋架三的跨三度,一般三以3m為模三數。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置跨度屋架三一般三宜等三間距三平行三排列,與房三屋縱三向柱三列的三間距三一致,屋架三直接三擱置三在柱三頂。三屋架三的間三距同三時即三為屋三面板三或檁三條、三吊頂三龍骨三的跨三度,最常三見的三為6m,有時三也有7.三5m、9m、間距在同三層中三屋架三的支三座取三同一三標高三。屋三架的三支座三形式,在力三學上三可簡三化為鉸接支座三。支座61梯形三桁架屋架三結構三的支三撐包括三設置三在屋三架之三間的三垂直三支撐三、水三平系三桿以三及設三置在三上下三弦平三面內三的橫三向支三撐和三通常三設置三在下三弦平三面內三的縱三向水三平支三撐。垂直三支撐三和水三平系三桿是三為了三保證三側向三穩(wěn)定三性。上弦三橫向三支撐三為了三增強三屋蓋三的整三體性三和屋三架上三弦的三側向三穩(wěn)定三性。下弦三縱向三水平三支撐三是為三了增三強屋三蓋的三空間三剛度三，增三強排三架的三空間三工作三性能三。2.3三屋架三結構三的選三型及三布置內容圖10三.1三1有檁三屋蓋三體系三廠房三支撐三作用三示意三圖652.4三立體三桁架平面三屋架三結構三雖然三有很三好的三平面三內受三力性三能，三但其三在平三面外三的剛三度很三小。三為保三證結三構的三整體三性，三必須三要設三置各三類支三撐。三支撐三結構三的布三置要三消耗三很多三材料三，且三常常三以長三細比三等構三造要三求控三制，三材料三強度三得不三到充三分發(fā)三揮。三采用三立體三桁架三可以三避免三上述三缺點三。立三體桁三架的三截面三形式三有矩三形、三正三三角形三、倒三角形三。662.4三立體三桁架672.4三立體三桁架682.4三立體三桁架當跨三度較三大時三，因三上弦三壓力三較大三，截三面大三，可三把上三弦一三分為三二，三構成三倒三三角形三立體三桁架三。立體三桁架三由于三具有三較大三的平三面外三剛度三，有三利于三吊裝三和使三用，三節(jié)三省用三于支三撐的三鋼材三，因三而具三有較三大的三優(yōu)越三性。三但三三角形三截面三的立三體桁三架桿三長計三算繁三瑣，三桿件三的空三間角三度非三整數三，節(jié)三點構三造復三雜，三焊縫三要求三高，三制作三復雜三。張弦三結構三是將三上弦三剛性三受壓三構件三通過三撐桿三與下三弦拉三索組三合在三一起三形成三自平三衡的三受力三體系三，是三一種三大跨三度預三應力三空間三結構三體系三，也三是混三合結三構體三系發(fā)三展中三一個三成功三的創(chuàng)三造。2.5三張弦三結構剛性三受壓三構件三或立三體桁三架撐桿1根（三或若三干根三）預應三力拉三索張弦三結構三的特三點張弦三結構三作為三一種三新型三的結三構形三式，三近年三來在三實際三工程三中得三到越三來越三廣泛三的應三用。（1）承三載力三高預應三力與三撐桿三聯合三作用三相當三于對三剛性三受壓三構件三的彈三性支三座，三并對三此處三產生三負彎三矩，三降低三其它三地方三的正三彎矩三，使三整個三構件三受力三均勻三，承三載力三提高三。（2）結三構剛三度大由于三剛性三受壓三構件三與預三應力三索的三原因三，使三整個三構件三剛度三增大三。（3）結三構穩(wěn)三定性三強由于三剛性三受壓三構件三的原三因，三其穩(wěn)三定性三比桁三架要三穩(wěn)定三得多三。（4）支三座推三力小其屬三于自三平衡三受力三體系三，所三以支三座沒三有水三平推三力