单层建筑的结构型式刚架结构

Ch6.3单层刚架•••••本章主要内容：1、单层刚架结构的受力特点2、单层刚架结构的形式3、单层刚架结构的构造与布置4、单层刚架结构的工程实例PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建单层刚架结构的受力特点

1、约束条件对结构内力的影响

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建结论：刚架结构的受力优于排架结构，因刚架梁柱节点处为刚 接，在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用而减小 了梁跨中的弯矩和挠度。在水平荷载作用下，由于梁对柱子的约束作用减少了柱内的弯矩和侧向变位。因此，刚架结构的承载力和刚度都大于排架结构。backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建单层刚架结构的受力特点无铰刚架：柱脚与基础固接，三次超静定结构，刚度好，内力分布均匀。柱底有弯矩，对地基与基础要求高。地基的不均匀沉降会产生附加内力。两铰刚架：柱脚与基础铰接，结构内力大于无铰刚架。但基础不承受弯矩，设计、施工简单。但柱脚不均匀沉降会产生附加内力。三铰刚架：柱脚、屋脊处均为铰接，为静定结构。刚度较差，结构内力大。变形及不均匀沉降均不会产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工程建筑。

无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大，但地基有不均匀沉降时，特使结构产生附加内力。三铰刚架是静定结构，地基有不均匀沉降时，对结构不会引起附加内力，但跨度大时，半榀三铰刚架的悬臂吊装内力也不少，而且三铰刚架的刚度也较差，故三铰刚架一般多用于小跨度(12米)和地基较差的情况。•backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建结论：结构的一个共同特点是约束越多，内力越分散，内 力值越小，变形越小即刚度增大。因此，通过增加约 束，可以提高结构的承载力，增加结构的刚度，或可减 小结构的截面尺寸。back从材尽其用的要求来看，刚架结构并不是十分合理的结构。一方面，因为它与连续梁相似，仍为利用梁、柱截面受弯来承受荷载的结构；另一方面，因为它是一个典型的平面结构，在其自身平面外的刚度极小，必须布置适当的支撑。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建2、梁柱线刚度比对结构内力的影响在跨中竖向荷载作用下，当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时，柱对梁端约束作用很小，能够阻止梁端发生竖向位移，这时梁的内力分布与简支梁相差无几。当梁的线刚度比柱的线刚度小得多时，柱子不仅能阻止梁端发生竖向位移，而且还能约束梁端发生转动，则柱对梁端的约束作用可看成是在相当于固定端的作用下，梁的内力分布与两端固定梁十分接近。当梁两端支承柱刚度不等时，则梁两端负弯矩值亦不等，柱刚度大的一侧梁端弯矩大，柱刚度小的一侧梁端负弯矩小。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建back在顶端水平集中力作用下，当梁刚度比柱刚度大很多时，梁柱节点可看成无任何转动，梁仅作水平向平移而无任何弯曲，柱子上下端仅有相对平移而没有相对转动，故柱反弯点应在柱子高的中点。当梁刚度比柱刚度小时，刚架的刚度无法约束柱端的转角变形，梁仅起到一个传递水平推力的作用，相当于两端铰接的连杆，结构内力分布与排架接近。当两个柱刚度不等时，刚度大的柱承受较大的侧向剪力和弯矩。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建3、门式刚架的高跨比对结构内力的影响back门式刚架的高度与跨度之比，决定了刚架的基本形式，也直接影响结构的受力状态。刚架高度的减小将使支座处水平推力增大。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建4、结构构造对结构内力的影响backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建5、温度变化对结构内力的影响温度变化对静定结构没有影响，但在超静定结构中将产生内力。内力的大小与结构的刚度有关，刚度越大，内力越大。产生结构内力的温差主要有室内外温差和季节温差。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建6、支座移动对结构内力的影响backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建单层刚架结构的形式1.单层刚架的结构形式

支座约束条件：无铰刚 架、两铰刚架、三铰刚 架； 结构材料：胶合木结构、钢结构、混凝土结构；构件截面：实腹式刚架、空腹式刚架、格构式刚架、等截面与变截面刚架；建筑形体：平顶、坡顶、拱顶、单跨与多跨等；施工技术：胶合木结构有很多优点，它不受原木尺寸的限制，可用短薄的板材拼接成任意合理截面形式的构件，可剔除木节等缺陷以提

高强度，具有较好的防腐和耐燃性 能，并可提高生产效率。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建2、钢刚架结构实腹式和格构式实腹式刚架适用于跨度不大的结构，常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚架时，构件应为变截面，一般按弯矩图的变化来改变截面的高度。实腹式刚架的横梁高度一般可取跨度的l/12一l/20。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建在刚架结构的梁柱连接转角处，由于弯矩较大，且应力集中，材料处于复杂应力状态，应特别注意受压翼缘的平面外稳定和腹板的局部稳定。一般可做成圆弧过滤并设置必要的加劲肋。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建格构式刚架结构的适用范围较大，且具有刚度大、省钢材等优点。当跨度较小时可采用三铰式结构，当跨度较大时可采用两铰式或无铰结构。格构式刚架的梁高可取跨度的1/15一1/20。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建3、钢筋混凝土刚架back钢筋混凝土刚架一般适用于跨度不超过18m、檐高不超过10m，并且吊车起重量不超过100kN的建筑中。在构件转角处，由于弯矩较大，且应力集中，可采用加腋的形式，也可适当地用圆弧过渡。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建back为了减少材料用量，减轻结构自重，可采用空腹刚架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建4、预吧应力萄混凝厕土刚散架ba会ck为了提鲜高结构姥刚度、群减小杆万件截面此，可采业用预应顽力混凝徐土刚架。为适应主结构中罢弯矩图场的变化关，预应描力钢筋余一般为阵曲线形吸布置，幸采用键后张弱法施沉工。暖预应汁力钢彩筋的恨位置谨，应点根据坐竖向菌荷载作黎用下可刚架屯的弯抹矩图龙布置骡在构魔件的盛受力查部位导。PD缠F服文件唱使用母"屑pd饰fF体ac论to层ry残P弃ro论"墨试用脏版本孟创建6.3揭.3单层刚限架结构握的构造纺与布置1、单说层刚车架结盏构的诉外形单层刚批架结构积的外形拖可为平温顶、坡兵顶或拱惹顶，可直以为单谁跨、双蛋跨或多译跨连律续。壳它可纳以根唯据通塌风、逗采光黑的需握要设追置天基窗、港通风浇屋脊的采光精带。刚架横余梁的坡严度主要术由屋面严材料及仇排水要耕求确定势。2、刚昨架节点动的连接贷构造钢刚架饼节点的趋连接构甜造bac丹kPDF括文件洁使用待"pd目fFa亦cto错ry信Pro僵"试邪用版本陷创建ba面ckPDF洞文件勾使用丈"pd正fFa睡cto扔ry单Pro越"试庭用版本封创建bac贷k混凝酱土刚千架节露点的志连接构造刚架预辉制单元牢的划分僵应考虑拐结构确受力暑可靠初，制造、运焰输、安傻装方便稠。一般可挡把接头暴位置设置在笋铰接节圆点或弯矩为庸零的部欺位，把整峰个刚堆架结喊构划分成站倒昏L您形、担F形、野Y摧形锐拼装槽单元，在划降分结裹构单斑元时，流接头抓位置太应根据刚逮架在喷主要孙荷载作用下竖的内力祸图确定。PD站F汗文件卫使用扩"版pd丹fF投ac乞to患ry葵P崇ro胞"机试用凶版本帆创建3、刚跟架铰姑节点色的构恋造bac奋k刚架铰援节点包堤括顶铰及支普座铰。铰节触点的欢构造捏应满足力贸学中脉的完割全铰的受僚力要货求，替即应保证节晕点能传锁递竖向压召力及炊水平绪推力，但目不能传爪递弯矩。铰节点锅既要有厚足够的转书动能拨力，谨又要使构造沃简单，摆施工方便。PD绵F叼文件真使用浑"影pd绢fF忽ac迟to指ry旱P但ro冻"裕试用块版本母创建当支座泻反力不辨大时，寇宜设计及成板式订铰，当飘支座反帖力较大时航，应设唉计成臼惹式铰或吸平衡铰古。臼式涛铰和鼠平衡俯铰的蹦构造纵比较招复杂配，但送受力善性能陪好。PDF输文件简使用拼"pd蓬fFa碧cto甩ry借Pro侮"试井用版本起创建ba圣ckPD廊F贿文件毙使用胞"刘pd很fF亲ac乖to柴ry却P慕ro劲"耍试用连版本扮创建4、单层钱刚架结焰构的布摄置ba阶ckPD仰F蝴文件剪使用院"脑pd吴fF赵ac效to絮ry她P袖ro帆"驳试用驾版本坡创建5、刚架滩结构的妹支撑系复统bac煤kPD幼F裤文件澡使用楼"金pd嘴fF拖ac沃to脂ry聪P莲ro备"阁试用悦版本筑创建单层酷刚架翁结构渡的工叠程实检例1、蹦某飞尖机维待修车汁间backPDF致文件业使用疾"pd唯fFa恋cto钢ry第Pro掘"试怜用版本堵创建2、武灭汉体东育学科院游反泳馆bac管kPD朱F枝文件葛使用桐"悄pd戴fF辣ac掀to壮ry于P与ro也"丙试用地版本来创建3、珠辈海玻擦璃纤作维有开限公创司主匹厂房bac我kPDF售文件培使用渴"pd胡fFa群cto室ry数Pro虏"试耻用版本舌创建4、威土海体细育基蚊地田弃经馆ba名ckPD伙F涌文件愈使用晃"丸pd蚂fF昆ac卸to沿ry靠P奇ro为"斧试用敬版本节创建bac合kPD踏F平文件纪使用活"廉pd煤fF港ac石to携ry娃P本ro残"牌试用员版本胜创建结构选且型时要居综合考寇虑建筑迅的结构浩形式、朵功能要锄求和经鉴济指标灶，进行齐多方案的比逐较。我勒国某飞黑机维修否车间设质计时进或行的方段案比较穷是一个突成功的治例子。该车访间主衡要修贪理当堵时的“伊尔-隔24”和“安-体24”型民攀航客机所。飞机轻机身领长24m货，机翼馆宽32显m，尾示翼高8刷.1m甜，螺旋歌桨高5略.1m各,机翼砌离地3夏m。方案挎1是当采用难屋架摆（图章a）凝，机细尾高窑8.闲1m转，屋守架下坚弦不所能低饼于8琴.8额m，查由于遇建筑空间与飞机的外形与尺寸不够匹配，整个厂房的高度需要升高，室内空间不能得到充分利用，这个方案不够经济。方案2是茫采用爬双曲裹抛物锡面悬擦索结裤构（章图b市），两建筑常空间加与飞掩机的模外形郊与尺赵寸比较匹勺配，但灶由于材附料和施钳工技术衰的原因逃，悬索萄结构用惨于跨度忍较小的售车间也不够经猛济。方案3是采抓用门式热刚架（垃图c）括，不仅堵建筑空肚间符合稿飞机的外泛形与罪尺寸辉，由于门架仓弯矩小肌，梁柱翅截面的宿高度小伟，且没盐有水平忧下弦，曲故显得婆轻巧、纠净空高、咏空间授得到最充分什利用后；而远且对皮材料挑和施链工没哭有特问殊要扁求，辆方案穿显得校非常益合理，奴最后凤被采犁用。PDF礼文件律使用疮