建筑结构选型04刚架.ppt

1、4 单层刚架结构,4.1 单层刚架的受力特点 4.2 单层刚架的型式 4.3 单层刚架的构造与布置 4.4 工程实例,4 单层刚架结构,排架结构 梁和柱之间为铰接连接的结构。 刚架结构 梁和柱之间为刚性连接的结构。 框架多层刚架结构 门式刚架单层刚架结构,4 单层刚架结构,单层刚架特点 受弯为主。内力小于排架结构；杆件较少，截面尺寸小； 结构内部空间较大，便于利用，可以增大堆料容积，减少维护墙体； 一般由直杆组成，制作方便。 适用于双坡屋面的单层中、小型建筑， 工业厂房和体育馆、礼堂、食堂等建筑中广泛应用。 一般情况下，当跨度与荷载相同时，刚架结构比屋面大梁（或屋架）与立柱结构组成的排架轻巧、

2、并可节省钢材（10%）和混凝土（20%）。,4.1 单层刚架的受力特点,影响单层刚架结构受力的主要因素 1. 支座约束条件 2. 梁柱线刚度比 3. 门式刚架的高跨比 4. 结构构造 5. 温度变化 6. 支座移动,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受力的影响 按构件布置和支座约束条件分类 无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架。,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受力的影响 在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受力的影响 在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱内弯矩。,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受

3、力的影响 在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱内弯矩。,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受力的影响 梁和柱由于整体刚性连接，刚度都得到了很大的提高。承载力和刚度都大于排架结构。,4.1 单层刚架的受力特点,1 约束条件对结构受力的影响 无铰刚架 三次超静定，刚度好、结构内力小，对地基和基础要求较高； 地基发生不均匀沉降时，结构产生附加内力，必须考虑较差地基的影响； 两铰刚架 一次超静定，刚度较好，弯矩比无铰刚架大，基础可转动； 三铰刚架 静定，刚度较差，结构内力大，对地基和基础要求较低；,4.1 单层刚架的受力特点,2 梁柱线刚度比k对结构受力的影响 竖向荷载作用下 k，接近简

4、支梁； k0， 接近两端固定的梁。,4.1 单层刚架的受力特点,2 梁柱线刚度比k对结构受力的影响 顶端水平荷载作用下 k，接近单层框架； k0， 接近单层排架。,4.1 单层刚架的受力特点,3 门式刚架的高跨比对结构受力的影响 高跨比越大，支座推力越小。,4.1 单层刚架的受力特点,4 结构构造对结构受力的影响 用以减少刚架横梁的跨中弯矩及截面高度。,4.1 单层刚架的受力特点,5 温度变形对结构受力的影响 对静定结构（三铰刚架）无影响 6 支座移动 对静定结构（三铰刚架）无影响,4.2 单层刚架的型式,按构件布置和支座约束条件分类 无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架 按结构材料分类 胶合木结构刚

5、架、钢筋砼刚架、钢结构刚架 按构件截面分类 实腹式、空腹式、格构式、等截面、变截面 按建筑体型分类 平顶、坡顶、拱顶、单跨、多跨 按施工技术 预应力刚架、非预应力刚架,4.2 单层刚架的型式,木结构刚架 木结构制作的刚架不宜保证节点刚性，制作困难，且不防火，目前已很少采用。 我国传统木举架属于木结构刚架的一种类型，目前仍见于农村建筑中，其节点只能靠榫接传递的的弯矩较小。 木举架借梁与柱之间的半铰节点承受的较小弯矩来抵抗风力和水平地震作用。 胶合木结构刚架 形状任意拼接、剔除木材缺陷、防腐和耐燃性能好。,4.2 单层刚架的型式,钢筋混凝土刚架 一般用于跨度不超过18米，檐高不超过10米的无吊车或

6、吊车起重量不超过10t的建筑中。 近代刚架结构大量应用 节点刚度可以得到有效的保证，构件截面可以浇注成任何形式，结构选型完全按照力学的要求，节省材料。 跨度太大会引起自重过大，使结构不合理，施工困难。 杆件一般采用矩形截面或工字型截面。为减轻材料用量，减少杆件截面，减轻杆件自重，常用预应力钢筋混凝土和空腹刚架。,4.2 单层刚架的型式,4.2 单层刚架的型式,钢筋混凝土刚架 在变截面刚架中，刚架截面变化的形式应结合建筑立面要求确定。立柱可以做成里直外斜或外斜里直两种。 预制装配式钢筋混凝土刚架的拼装单元根据内力分布决定。选择弯矩的零点位置进行拼装。,4.2 单层刚架的型式,钢筋混凝土刚架,4.

7、2 单层刚架的型式,钢结构刚架 实腹式刚架 格构式刚架 杆系平面刚架 杆系空间刚架 组合刚架,4.2 单层刚架的型式,钢结构刚架 实腹式刚架 格构式刚架 杆系平面刚架 杆系空间刚架 组合刚架,4.3 单层刚架的构造与布置,构件截面与内力 等截面和变截面 截面形式取决于在各种荷载作用下的内力分布。 弯矩分布 立柱和横梁的转角截面弯矩最大 铰结点弯矩为零 因此在转角截面的内侧产生压应力集中现象，集度随内折角的形式而变化，立柱的刚度比横梁的刚度大很多时，边缘应力急剧增加。,4.3 单层刚架的构造与布置,构件截面与内力 变内力变截面最经济 刚架杆件一般采用变截面形式，加大梁柱相交处的截面，减小铰结点附近的截面，以节约材料； 同时为减少或避免应力集中现象，转角处常作成圆弧或加腋的形式。,4.3 单层刚架的构造与布置,外形 平顶、坡顶、拱顶、单跨、多跨 刚架横梁的坡度主要由屋面材料及排水要求决定 节点连接构造 钢刚架节点 钢筋混凝土刚架节点 铰节点的构造 利用圆钢轴对顶铰接； 利用钢管及串心轴铰接； 现浇钢筋混凝土铰节点。,4.3 单层刚架的构造与布置,铰节点的构造,4.3 单层刚架的构造与布置,铰节点的构造,4.3 单层刚