第2章 桁架结构课件

建筑结构选型第2章桁架结构第2章桁架结构2.0桁架的结构特点与优点2.1桁架结构的受力特点2.2屋架型式与材料的关系2.3屋架结构的选型与布置2.1桁架结构的受力特点2.1.1结构组成桁架结构（truss）：由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用来作为屋盖承重结构,又称为屋架。组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆桁架结构与简支梁的比较：从结构整体上看，弯矩图和剪力图完全一致，但桁架杆件内主要承受轴向力——格构化的简支梁，梁式结构质的飞越。2.1.2桁架结构计算假定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。杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。所有外力(包括荷载及支座反力)都作用在同一平面内,并集中作用于节点上。桁架节间的划分应考虑屋面板、檩条、吊顶梁等的布置要求，尽量使荷载作用在节点上。2.1.3桁架外形与内力的关系平行弦桁架的杆件内力不均匀，弦杆的内力两端小而跨中大，腹杆的内力两端大跨中小。三角形桁架的杆件内力亦不均匀，弦杆的内力两端大而跨中小，腹杆的内力两端小跨中大。抛物线形（折线形）桁架的杆件内力较为均匀，其外形与简支梁弯矩图相似，受力较为合理，结构形式较为理想，故经济性较好。2.1.3桁架外形与内力的关系斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号(拉或压)有直接关系。矩形（梯形）桁架斜腹杆外倾受拉,内倾受压,竖腹杆受力方向与斜腹杆相反。三角形桁架斜腹杆外倾受压,内倾受拉,而竖腹杆则总是受拉。2.2屋架型式与材料的关系用于房屋上的桁架称为屋架屋架形式根据材料的不同，可分为木屋架、钢屋架、钢-木组合屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、钢筋混凝土-钢组合屋架等屋架形式根据外形的不同，可分为三角形、梯形、拱形、折线形、平行弦屋架等。各种材料的力学性能各不相同，由不同材料制造的屋架也采用各不相同的形式。2.2.1木屋架与钢—木组合屋架木屋架的典型形式为豪式屋架，其特点有：（1）节间大小均匀，杆件内力变化较为均匀；（2）腹杆长度与杆件内力变化相一致，两者较为协调；（3）节点处杆件不多，易于木屋架所用的齿联结。豪式木屋架的适用跨度为9～21m，最经济跨度为9～15m，节间长度为1.5～2.5m设计上通常的规定是：跨度6～9m时，采用四节间；跨度9～12m时，采用六节间；跨度12～15m时，采用八节间。连接齿板Trussconnectorplate豪式木屋架2.2.2钢—木组合屋架屋架跨度超过15m时，常采用下弦为钢杆、其它杆件为木杆的钢-木组合屋架。常用型式为豪式、芬克式、梯形和下折式屋架。三角形屋架跨度一般为12-18m，梯形、折线形等，跨度可达18-24m。2.2.3钢屋架钢屋架的型式主要有三角形、梯形、平行弦屋架。有时为改善上弦杆的受力情况，可采用再分式腹杆的形式。三角形屋架一般用于陡坡屋顶，常用芬克式屋架。？梯形钢屋架常用于屋面坡度较小、跨度较大的工业厂房以及影剧院的舞台和观众厅的屋顶。2.2.4轻型钢屋架当屋盖采用轻屋面时，屋架的杆力不大，可以采用小角钢、圆钢、薄壁型钢或钢管组成，称为轻型钢屋架。常用的型式有豪式、芬克式和三铰拱式。适用跨度≤18m。2.2.5混凝土屋架钢筋混凝土屋架无固定形式，为节点构造简单起见，每个节点处杆件数不多于5根，且杆件夹角不小于30°。适用跨度为15～24m，预应力混凝土屋架的适用跨度为18～36m或更大。2.2.5混凝土屋架无斜腹杆屋架结构造型简单，便于制作，综合技术经济指标较好。其力学上的显著特点是节点不能简化为铰接点，该屋架应按刚架结构或按拱结构计算。2.2.6混凝土屋架为了合理地发挥材料的作用，屋架的上弦和受压腹杆可采用钢筋混凝土杆件，下弦及受拉腹杆可采用钢拉杆，这种屋架称为钢筋混凝土-钢组合屋架。常用的组合屋架有折线形屋架（12～18m）、三铰屋架、两铰屋架等。桥式屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。2.3屋架结构的选型与布置2.3.1屋架结构的几何尺寸：矢高、坡度、节间距1、矢高：直接影响结构的刚度与经济指标。一般矢高可取跨度的1/10-1/5。2、坡度：上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。瓦类屋面时,一般不小于1/3。大型屋面板做卷材防水时,一般为1/8-l/12。3、节间距：屋架节间长度的大小与屋架的结构型式、材料及荷载有关。一般上弦受压,节间长度应小些,下弦受拉,节间长度可大些。屋架上弦节间长度常取3m。当屋盖采用有檩体系时,则屋架上弦节间长度应与檩条间距一致。2.3.2屋架结构的选型应考虑房屋的用途、建筑造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材料的供应、施工技术条件等因素,做到受力合理、经济适用。屋架结构的受力

抛物线形屋架-折线形屋架-梯形屋架-三角形屋架屋面防水构造决定了屋面排水坡度,进而决定屋盖的建筑造型。材料的耐久性及使用环境

相对湿度大于75％、通风不良或有腐蚀性介质的建筑不宜选用木屋架和钢屋架，宜选用预应力混凝土屋架。跨度

18m以内（钢-木，木），18-36m（预应力混凝土），36m以上（钢）。2.3.3屋架结构的布置屋架结构的布置，包括屋架结构的跨度、间距、标高等，主要考虑建筑外观造型及建筑使用功能方面的要求来决定。跨度：一般以3m为模数。常用型式的常用跨度—相关图集。间距：一般6m为模数，等间距平行排列，常用的还有7.5m,9m,12m。支座：一般同一标高。跨度较小时，可直接搁置在墙、柱或圈梁上。2.3.4屋架结构的支撑包括设置在屋架之间的垂直支撑、水平系杆以及设置在上下弦平面内的横向支撑和通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。垂直支撑和水平系杆是为了保证侧向稳定性。上弦横向支撑为了增强屋盖的