桁架结构知识讲解PPT28

三、桁架（屋屋架）结构构3.1.引言3.1.1.桁架的定义义和构成3.1.2.桁架的受力力特征3.1.3.桁（屋）架架的分类3.2.桁（屋）架架结构的选选型和布置置3.2.1.屋架结构3.2.2.立体桁架结结构3.2.3.张弦桁架结结构3.3.工程应用案案例3.1.引言3.1.1.桁架的定义义和构成由直杆两端端相互连接接形成的以以抗弯为主主的格构式式结构，就就叫桁架结结构。因为为同为受弯弯构件，桁桁架结构可可以认为是是经格构处处理的梁，，是梁形式式的深化。。一般说来，，桁架结构构由上弦杆杆、下弦杆杆以及腹杆杆构成。桁桁架结构在在工程中应应用十分广广泛。3.1.2.桁架的受力力特征1、桁架的受受力特征3.1.2.桁架的受力力特征2、桁架结构构的计算假假定（1）、组成桁桁架的所有有杆件均为为直杆，所所有杆件的的中心线（（轴线）都都在同一平平面内（中中心平面））；（2）、桁架的的杆件与杆杆件相连接接的节点均均为铰接节节点；（3）、所有外外力均作用用在桁架的的中心平面面内，并集集中作用在在节点上。。3.1.2.桁架的受力力特征3、桁架的内内力3.1.3.桁（屋）架架的分类1、按外形进进行分类分为三角形形屋架、梯梯形屋架、、抛物线屋屋架、折线线形屋架、、平行弦杆杆屋架等。。3.1.3.桁（屋）架架的分类2、按腹杆布布置进行分分类分为三角形形腹杆系（（即华伦式式桁架），，带竖杆的的三角形腹杆杆系、半腹腹杆系（如如K式桁架）、、组合腹系系（亦称再分分式桁架））。3.1.3.桁（屋）架架的分类3、按几何组组成分类分为简单桁桁架、联合合桁架（由由几个简单单桁架按几几何不变体体系的简单单构成规则则联合组成成）和复杂杂桁架。3.1.3.桁（屋）架架的分类4、按是否存存在推力分为无推力力的梁式桁桁架和有推推力的拱式式桁架。3.1.3.桁（屋）架架的分类5、按材料分分类分为木屋架架、钢-木组合屋架架、钢屋架架、轻型钢钢屋架、钢钢筋混凝土土屋架和钢钢-混凝土组合合屋架等。。3.1.3.桁（屋）架架的分类6、空间桁架架（立体桁桁架）1、屋架结构构的主要尺尺寸矢高：矢跨跨比=1/10~1/5坡度：瓦屋屋面<=1/3，其他=1/12~1/8节间距：1.5~4米2、屋架结构构的选型考虑屋架结结构的受力力、屋面防防水构造、、材料的耐耐久性及使使用环境以以及屋架结结构的跨度度。3.2.桁（屋）架架结构的选选型和布置置3.2.1.屋架结构3、屋架结构构的布置屋架结构的的布置，包包括结构的的跨度（以以3米为模数））、间距（（6米，或7.5、9和12米）和标高高等，主要要考虑建筑筑外观造型型及建筑使使用功能的的要求。4、屋架结构构的支撑为了保证屋屋架结构体体系的稳定定性，设屋屋架之间的的垂直支撑撑、水平系系杆以及设设置在上下下弦平面内内的横向支支撑和下弦弦平面内的的纵向水平平支撑。3.2.桁（屋）架架结构的选选型和布置置3.2.1.屋架结构立体桁架的的截面形式式可为矩形形、正三角角形和倒三三角形。矩形截面由由两榀平面面桁架相隔隔一段距离离组合而成成。需要较较多的连接接杆件，钢钢材用量大大。为了减少连连接杆件，，采用（倒倒）三角形形截面。如如果跨度较较大，上弦弦压力随之之增加，可可将上弦一一分为二，，成为倒三三角截面。。跨度较小小，采用正正三角截面面。如果将正三三角截面桁桁架在端支支座处将两两根下弦杆杆汇于一点点，形成的的桁架叫梭梭子形桁架架。3.2.2.立体桁架1、张弦结构构的构成及及特点（1）、张弦结结构的构成成将平面桁架架结构的受受拉下弦用用高强度拉拉索代替，，并通过张张拉拉索在在结构内施施加预应力力，这就是是张弦结构构。它能有有效地改善善结构的受受力性能。。上弦梁、拱拱或桁架，，下弦拉索索和中间的的竖向支撑撑3.2.3.张弦结构张弦结构的的构成（2）、张弦结结构的特点点张弦结构的的整体刚度度来之抗弯弯构件的截截面和与拉拉索构成的的几何形体体两个方面面，属于介介于刚性结结构和柔性性结构之间间的半刚性性结构。a、承载能力力大；b、结构刚度度大；c、结构稳定定性强；d、支座推力力小；e、建筑造型型表现力、、适应性强强；f、制作、运运输、施工工方便。3.2.3.张弦结构2、张弦结构构的形式张弦结构按按照荷载传传递方向分分为平面和和空间张弦弦结构两类类。平面张弦结结构根据上上弦构件的的形式分为为直梁型张张弦结构、、拱形张弦弦结构和人人字形张弦弦结构。3.2.3.张弦结构2、张弦结构构的形式空间张弦结结构是以平平面张弦结结构为基本本组成单元元，通过不不同形式的的空间布置置所形成的的张弦结构构。主要有有：单向张张弦结构、、双向张弦弦结构、多多、辐射式式张弦结构构等。3.2.3.张弦结构3、张弦结构构的受力性性能（1）、张弦结结构的形态态定义张弦结构是是高柔性结结构，根据据结构的加加工、施工工和受力特特点，将结结构形态定定义为：零状态（放放样态）：：拉索前状状态，对应应构件的加加工和放样样；初状态（预预应力态））：拉索张张拉完毕、、结构安装装就位的形形态；荷载态：外外荷载作用用在初始结结构上发生生变形后的的平衡状态态。3.2.3.张弦结构3、张弦结构构的受力性性能（2）、张弦结结构的预应应力特性预应力的概概念：在没没有外荷载载作用下结结构内部维维持的自平平衡内力分分布。拉索的张拉拉力包括两两部分：外外荷载和结结构自重产产生的张力力，预应力力产生的张张力。拉索设置预预应力的考考虑：一是是改善上弦弦受力性能能，减小上上弦的弯矩矩；另外预预防结构服服役期某些些可变荷载载会抵消恒恒荷载的作作用使拉索索受压退出出工作。3.2.3.张弦结构3、张弦结构构的受力性性能（3）、张弦结结构的平面面外稳定及及纵向受力力平面外稳定定：张弦结结构属于大大跨度结构构体系，上上弦要承受受较大的压压力，需要要保证其平平面外稳定定。平面外稳定定的技术措措施：采用用平面外刚刚度较大的的上弦构件件；设置屋屋面水平支支撑体系。。张弦结构的的纵向承力力体系：屋屋面水平支支撑体系不不仅起保证证平面外稳稳定的作用用，还要承承受屋盖的的纵向荷载载。设计屋屋面水平支支撑体系时时必须考虑虑这一点。。3.2.3.张弦结构3、张弦结构构的受力性性能（4）、张弦结结构的抗风风作用张弦结构的的风致作用用有二：风风作用和风风振作用。。结构抗风：：张弦结构构采用轻质质屋面，风风经过时产产生吸力，，有可能导导致张弦结结构受力反反向。需要要对拉索施施加多余的的预应力或或者增加屋屋面体系配配重。结构抗风振振：张弦结结构体系属属于高柔性性结构，结结构的自振振周期很低低。在脉动动风压作用用下，会引引起张弦结结构产生较较大的振动动。应通过过针对性的的风振动力力分析，采采用合适的的结构形式式加以规避避。3.2.3.张弦结构4、张弦结构构的选型（1）、上弦结结构构件选选型：上弦受压和和弯，其构构件形式取取决于结构构跨度和撑撑杆间距。。跨度增加加，弯矩增增大，截面面相应增大大；撑杆间间距增大，，其整体剪剪力效应使使上弦构件件的局部受受弯效应增增加，此亦亦需要上弦弦构件提供供较大的抗抗弯刚度。。一般采用用立体桁架架。（2）、张弦结结构的上弦弦矢高和下下弦垂度：：将平面桁架架结构的受受拉下弦用用高强度拉拉索代替，，并通过张张拉拉索在在结构内施施加预应力