第2章 桁架結(jié)構(gòu)課件

建筑結(jié)構(gòu)選型第2章桁架結(jié)構(gòu)第2章桁架結(jié)構(gòu)2.0桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)2.2屋架型式與材料的關(guān)系2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型與布置2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)2.1.1結(jié)構(gòu)組成桁架結(jié)構(gòu)（truss）：由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。在房屋建筑中,桁架常用來作為屋蓋承重結(jié)構(gòu),又稱為屋架。組成：上弦桿、下弦桿、斜腹桿、豎腹桿桁架結(jié)構(gòu)與簡(jiǎn)支梁的比較：從結(jié)構(gòu)整體上看，彎矩圖和剪力圖完全一致，但桁架桿件內(nèi)主要承受軸向力——格構(gòu)化的簡(jiǎn)支梁，梁式結(jié)構(gòu)質(zhì)的飛越。2.1.2桁架結(jié)構(gòu)計(jì)算假定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(nèi)。桿件與桿件相連接的節(jié)點(diǎn)均為鉸接節(jié)點(diǎn)。所有外力(包括荷載及支座反力)都作用在同一平面內(nèi),并集中作用于節(jié)點(diǎn)上。桁架節(jié)間的劃分應(yīng)考慮屋面板、檁條、吊頂梁等的布置要求，盡量使荷載作用在節(jié)點(diǎn)上。2.1.3桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系平行弦桁架的桿件內(nèi)力不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端小而跨中大，腹桿的內(nèi)力兩端大跨中小。三角形桁架的桿件內(nèi)力亦不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端大而跨中小，腹桿的內(nèi)力兩端小跨中大。拋物線形（折線形）桁架的桿件內(nèi)力較為均勻，其外形與簡(jiǎn)支梁彎矩圖相似，受力較為合理，結(jié)構(gòu)形式較為理想，故經(jīng)濟(jì)性較好。2.1.3桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的符號(hào)(拉或壓)有直接關(guān)系。矩形（梯形）桁架斜腹桿外傾受拉,內(nèi)傾受壓,豎腹桿受力方向與斜腹桿相反。三角形桁架斜腹桿外傾受壓,內(nèi)傾受拉,而豎腹桿則總是受拉。2.2屋架型式與材料的關(guān)系用于房屋上的桁架稱為屋架屋架形式根據(jù)材料的不同，可分為木屋架、鋼屋架、鋼-木組合屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、預(yù)應(yīng)力混凝土屋架、鋼筋混凝土-鋼組合屋架等屋架形式根據(jù)外形的不同，可分為三角形、梯形、拱形、折線形、平行弦屋架等。各種材料的力學(xué)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木屋架與鋼—木組合屋架木屋架的典型形式為豪式屋架，其特點(diǎn)有：（1）節(jié)間大小均勻，桿件內(nèi)力變化較為均勻；（2）腹桿長(zhǎng)度與桿件內(nèi)力變化相一致，兩者較為協(xié)調(diào)；（3）節(jié)點(diǎn)處桿件不多，易于木屋架所用的齒聯(lián)結(jié)。豪式木屋架的適用跨度為9～21m，最經(jīng)濟(jì)跨度為9～15m，節(jié)間長(zhǎng)度為1.5～2.5m設(shè)計(jì)上通常的規(guī)定是：跨度6～9m時(shí)，采用四節(jié)間；跨度9～12m時(shí)，采用六節(jié)間；跨度12～15m時(shí)，采用八節(jié)間。連接齒板Trussconnectorplate豪式木屋架2.2.2鋼—木組合屋架屋架跨度超過15m時(shí)，常采用下弦為鋼桿、其它桿件為木桿的鋼-木組合屋架。常用型式為豪式、芬克式、梯形和下折式屋架。三角形屋架跨度一般為12-18m，梯形、折線形等，跨度可達(dá)18-24m。2.2.3鋼屋架鋼屋架的型式主要有三角形、梯形、平行弦屋架。有時(shí)為改善上弦桿的受力情況，可采用再分式腹桿的形式。三角形屋架一般用于陡坡屋頂，常用芬克式屋架。？梯形鋼屋架常用于屋面坡度較小、跨度較大的工業(yè)廠房以及影劇院的舞臺(tái)和觀眾廳的屋頂。2.2.4輕型鋼屋架當(dāng)屋蓋采用輕屋面時(shí)，屋架的桿力不大，可以采用小角鋼、圓鋼、薄壁型鋼或鋼管組成，稱為輕型鋼屋架。常用的型式有豪式、芬克式和三鉸拱式。適用跨度≤18m。2.2.5混凝土屋架鋼筋混凝土屋架無固定形式，為節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單起見，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處桿件數(shù)不多于5根，且桿件夾角不小于30°。適用跨度為15～24m，預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的適用跨度為18～36m或更大。2.2.5混凝土屋架無斜腹桿屋架結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)單，便于制作，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。其力學(xué)上的顯著特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)不能簡(jiǎn)化為鉸接點(diǎn)，該屋架應(yīng)按剛架結(jié)構(gòu)或按拱結(jié)構(gòu)計(jì)算。2.2.6混凝土屋架為了合理地發(fā)揮材料的作用，屋架的上弦和受壓腹桿可采用鋼筋混凝土桿件，下弦及受拉腹桿可采用鋼拉桿，這種屋架稱為鋼筋混凝土-鋼組合屋架。常用的組合屋架有折線形屋架（12～18m）、三鉸屋架、兩鉸屋架等。橋式屋架是將屋面板與屋架合二為一的結(jié)構(gòu)體系。2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型與布置2.3.1屋架結(jié)構(gòu)的幾何尺寸：矢高、坡度、節(jié)間距1、矢高：直接影響結(jié)構(gòu)的剛度與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一般矢高可取跨度的1/10-1/5。2、坡度：上弦坡度的確定應(yīng)與屋面防水構(gòu)造相適應(yīng)。瓦類屋面時(shí),一般不小于1/3。大型屋面板做卷材防水時(shí),一般為1/8-l/12。3、節(jié)間距：屋架節(jié)間長(zhǎng)度的大小與屋架的結(jié)構(gòu)型式、材料及荷載有關(guān)。一般上弦受壓,節(jié)間長(zhǎng)度應(yīng)小些,下弦受拉,節(jié)間長(zhǎng)度可大些。屋架上弦節(jié)間長(zhǎng)度常取3m。當(dāng)屋蓋采用有檁體系時(shí),則屋架上弦節(jié)間長(zhǎng)度應(yīng)與檁條間距一致。2.3.2屋架結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)考慮房屋的用途、建筑造型、屋面防水構(gòu)造、屋架的跨度、結(jié)構(gòu)材料的供應(yīng)、施工技術(shù)條件等因素,做到受力合理、經(jīng)濟(jì)適用。屋架結(jié)構(gòu)的受力

拋物線形屋架-折線形屋架-梯形屋架-三角形屋架屋面防水構(gòu)造決定了屋面排水坡度,進(jìn)而決定屋蓋的建筑造型。材料的耐久性及使用環(huán)境

相對(duì)濕度大于75％、通風(fēng)不良或有腐蝕性介質(zhì)的建筑不宜選用木屋架和鋼屋架，宜選用預(yù)應(yīng)力混凝土屋架?？缍?/p>

18m以內(nèi)（鋼-木，木），18-36m（預(yù)應(yīng)力混凝土），36m以上（鋼）。2.3.3屋架結(jié)構(gòu)的布置屋架結(jié)構(gòu)的布置，包括屋架結(jié)構(gòu)的跨度、間距、標(biāo)高等，主要考慮建筑外觀造型及建筑使用功能方面的要求來決定?？缍龋阂话阋?m為模數(shù)。常用型式的常用跨度—相關(guān)圖集。間距：一般6m為模數(shù)，等間距平行排列，常用的還有7.5m,9m,12m。支座：一般同一標(biāo)高。跨度較小時(shí)，可直接擱置在墻、柱或圈梁上。2.3.4屋架結(jié)構(gòu)的支撐包括設(shè)置在屋架之間的垂直支撐、水平系桿以及設(shè)置在上下弦平面內(nèi)的橫向支撐和通常設(shè)置在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐。垂直支撐和水平系桿是為了保證側(cè)向穩(wěn)定性。上弦橫向支撐為了增強(qiáng)屋蓋的