桁架结构体系T31

桁架结构体系一、概述桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。1桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强，对支座没有横向推力，因此在工程中得到广泛的应用。在房屋建筑中，桁架常用作为屋盖承重结构，称为屋架。目前在工业厂房结构中常见的屋架就是典型的桁架。如今，桁架结构已经有多种多样的形式，不局限于屋架，在一些大跨度结构、高层建筑、桥梁中都有非常广泛的应用。2桁架结构的应用排架结构一般指由屋架和柱组成的结构体系，常用于单层工业厂房，比起刚架结构，更适合于有大跨度要求的工业建筑。34桁架桥桁架桥指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架桥一般由主桥梁、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向的不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。5大跨度桥架的高度沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。苏格兰福斯海湾桥6关西国际机场联络桥

78屋架的主要缺点是结构高度大。结构高度大，增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖，通风，采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要设置支撑。一般房屋纵向的侧向力并不大，但支撑很多，都按构造（长细比）要求确定截面，故耗钢量不少但未能材尽其用。91、组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面；2、桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点；3、所有外力（荷载和支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。桁架结构的内力计算的假定10分析矩形形桁架、、三角形形桁架和和折线形形桁架内内力1、矩形桁桁架1)弦杆：矩矩形桁架架高度相相等，下下弦各节节间的内内力随外外荷载产产生的总总弯矩而而变化，，跨中节间间轴力大大、靠近近支座处处轴力较较小或为为零，下下弦内力力变化较较大。2)腹杆：沿沿跨度方方向各腹腹杆的轴轴力变化化与剪力力图一致致，跨中中小而支支座处大大，其值值变化较较大。112、三角形形桁架上、下弦弦杆内力力在跨中中节间最最小，在在靠近支支座处最最大。因高度变变化速度度大于剪剪力变化化速度，，故斜腹腹杆和竖竖腹杆的的受力都都是跨中中大，支支座处小小。123、折线形形桁架高度呈抛抛物线型型的桁架架是最理想的的桁架形式式。上弦曲线线做成圆圆形使屋屋架外形形与抛物物线弯矩矩图接近近，为便便于制作作，常将将桁架上上弦各节节点与弯弯矩图重重合，而而在各节节点之间间取直线线，成为为折线形形桁架。。这时，，上、下下弦杆内内各节间间轴力基基本相等等。(斜)腹杆内力力全部为为零。13二、屋架架结构的的型式按材料分分：木屋架、、钢-木组合屋屋架、钢钢屋架、、轻型钢钢屋架、、钢筋混混凝土屋屋架、预预应力混混凝土屋屋架、钢钢筋混凝凝土—钢组合屋屋架等。。按屋架外外形分：：三角形、、梯形、、抛物线线、折线线形、平平行弦等等。14（一）木木屋架常用的木木屋架是是方木或或原木齿齿连接的的豪式木木屋架。。分为三三角形和和梯形（（如上图图）。大大都在工工地手工工制作。。豪式木屋屋架的节节间长度度2~3m，一般为为4~8节间，适适用跨度度为12~18m，高跨比比宜在1/5~1/4之间。当当屋架跨跨度不大大时，上上弦可用用整根木木料。15三角形屋屋架适用用于跨度度在18m以内(取12m)的建筑。。坡度大大，适用用于屋面面材料为为粘土瓦瓦，水泥泥瓦及小小青瓦等等要求排排水坡度度较大的的情况。。梯形屋架架受力性性能比三三角形屋屋架合理理，可用用于跨度度较大房房屋适用用跨度为为12~18m。16（二）钢-木组合屋架形式：（1）豪式（2）芬克式（3）梯形（4）下折式。由于不易取得符合下弦材质标准的上等木材，特别是原木和方木干燥较慢，干裂缝对下弦不利，采用钢拉杆作为屋架的下弦，每平方米建筑面积的用钢量增加2~4kg，但显著提高了结构的可靠性和屋架刚度。17（三）钢钢屋架三角形屋屋架：用于屋面面坡度较较大的屋屋盖结构构中。内力变化化较大，，弦杆内内力在支支座处最最大，在在跨中最最小，材材料强度度不能充充分发挥挥作用。。一般用于于中小跨跨度的轻轻屋盖结结构。芬克式屋屋架，腹腹杆受力力合理，，长杆受受拉，短短杆受压压，可分分为两榀榀小屋架架制作，，现场安安装，施施工方便便。18梯形屋架架用于屋面面坡度较较小的屋屋盖中，，受力性性能比三三角形屋屋架优越越，适用于较较大跨度度或荷载载的工业业厂房。用于无檩檩体系屋屋盖，屋屋面材料料大多用用大型屋屋面板。。19（四）混混凝土屋屋架1、梯形屋屋架常见形式式有：梯梯形、折折线形、、拱形、、无斜腹腹杆屋架架等。根据是否否对屋架架下弦施施加预应应力，分分为：钢钢筋混凝凝土屋架架和预应应力混凝凝土屋架架，前者者适用跨跨度为15~24m，后者适适用跨度度为18~36m或更大。。上弦为直直线，屋屋面坡度度为1/10~1/12，适用于于卷材防防水屋面面。上弦弦节间为为3m，下弦节节间为6m，矢高与与跨度之之比为1/6~1/8，屋架端端部高度度为1.8~2.2m。梯形屋屋架自重重较大，，刚度好好。适用于重重型、高高温及采采用井式式或横向向天窗的的厂房。。202、折线形形屋架外形较合合理，结结构自重重较轻，，屋面坡坡度为1/3~1/4，适用于于非卷材材防水屋屋面的中中型厂房房或大中中型厂房房。屋面坡度度平缓，，适用于于卷材防防水屋面面的中型型厂房，，为改善善屋架端端部的屋屋面坡度度，减少少油毡下下滑，一一般可在在端部增增加两个个杆件，，使整个个屋面的的坡度较较为均匀匀。213、拱形屋屋架上弦为曲曲线形，，采用抛抛物线形形，为制制作方便便，可采采用折线线形，但但折线的的节点应应落在抛抛物线上上。屋架外形形合理，，杆件内内力均匀匀，自重重轻，经经济指标标良好，，但屋架架端部屋屋面坡度度太陡，，可在上上弦上不不加设短短柱，矢矢高比为为1/6~1/8。22三、屋架架结构的的选型与与布置（一）屋屋架结构构的主要要尺寸1、矢高矢高大，，弦杆受受力小，，但腹杆杆长、长长细比大大、易压压曲，用用料反而而会增多多。矢高小，，弦杆受受力大，，截面大大、且屋屋架刚度度小，变变形大。。因此，矢矢高不宜宜过大和和过小，，一般取取1/10~1/5。2、坡度当采用瓦瓦类屋面面时，屋屋架上弦弦坡度应应大些，，一般不不小于1/3；当采用大大型屋面面板并做做卷材防防水时，，屋面坡坡度可平平缓些，，一般为为1/8~1/12。233、节间长长度上弦受压压，节间间长度应应小些，，下弦受受拉，节节间长度度可大些些。屋面面荷载应应直接作作用在节节点上，，以优化化杆件的的受力状状态。为减少屋屋架制作作工作量量，减少少杆件与与节点数数目，节节间长度度可取大大些，一一般为1.5~4m。24（二）屋屋架结构构的选型型1、屋架结结构的受受力抛物线状状的拱式式结构：：受力最最为合理理，但施施工复杂杂。折线形屋屋架：与与弯矩图图最接近近，力学学性能良良好。梯形屋架架：力学学性能较较好，上上下弦均均为直线线施工方方便，在在大中跨跨建筑中中被广泛泛应用。。三角形屋屋架：力力学性能能较差，，适用于于中小跨跨度。矩形屋架架：力学学性能较较差，用用作托架架或荷载载较特殊殊情况下下使用。。25（二）屋屋架结构构的选型型2、屋面防防水构造造三角形、、陡坡梯梯形屋架架：屋面面材料采采用粘土土瓦、机机制平瓦瓦或水泥泥瓦。拱形、折折线形屋屋架：采采用卷材材防水、、金属薄薄板材料料。3、材料耐耐久性木材、钢钢材：易易腐蚀，，维修费费用高，，不宜用用于有侵侵蚀性的的工业厂厂房和通通风不良良的建筑筑。预应力混混凝土屋屋架：提提高屋架架下弦的的抗裂性性，防止止钢筋腐腐蚀。26（二）屋屋架结构构的选型型4、跨度18m以下：钢钢筋混凝凝土——钢组合屋屋架，构构造简单单、施工工方便、、技术经经济指标标较好。。36m以下：预预应力混混凝土屋屋架，节节省钢材材，有效效控制裂裂缝宽度度和挠度度。36m以上（大大跨度或或振动荷荷载较大大）：钢钢屋架，，结构自自重轻，，提高结结构的耐耐久性和和可靠性性。27（三）屋架架结构的布布置1、屋架的跨跨度一般以3m为模数。我国制订了了相应的标标准图集可可拱查用。。2、屋架的间间距等间距平行行排列，与与房屋纵向向柱列的间间距一致，，屋架直接接搁置在柱柱顶。常见见的有：6m、7.5m、9m、12m等。28（三）屋架架结构的布布置3、屋架的支支座支座标高由由建筑外形形的要求确确定，在同同层中屋架架的支座取取同一标高高。在力学上可可简化为铰铰接支座。。当跨度较小小时，把屋屋架直接搁搁置在墙、、柱或圈梁梁上；跨度度较大时，，应采取专专门的构造造措施。29工程用地面面积21644m2，占地面积积11530m2，总建筑面面积62800m2，地下两层层，地上6层，高度为为40m。方案中最引引人注目的的是呈反拱的月牙牙形屋盖，纵向长100.4m，横向宽94m，纵向悬挑挑26m，横向悬挑挑30.9m，反拱圆弧弧半径R=93m，拱高11.5m。屋盖体系采采用交叉刚刚接钢桁架架结构。纵向为两榀榀主桁架和和两榀次桁桁架，在每榀主桁桁架下各设设三个由电电梯井筒壁形成成的薄壁柱柱，作为整整个屋架结构的的