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"试用版本创建格构优式刚辛架结途构的妹适用阅范围果较大派，且学具有秧刚度铜大、持省钢材等丑优点。迅当跨度丛较小时干可采用各三铰式臭结构，晌当跨度较饥大时陕可采再用两融铰式赢或无碑铰结弱构。格构式超刚架的品梁高可让取跨度沃的1/1爪5一1烧/20秤。PDF事文件闲使用港"pd雄fFa谷cto六ry岸Pro秋"试锤用版本晋创建3、钢筋盖混凝土词刚架ba读ck钢筋混舞凝土刚柔架一般适用小于跨度铸不超过18m乎、檐思高不超过1虑0m秧，阔并且泳吊车起重货量不需超过10逐0k导N的建筑揭中。在构件牲转角处艰，由于弯贡矩较蛮大，灿且应力集中桨，可采橡用加腋的从形式纱，也佛可适当地纵用圆虫弧过展渡。PDF滨文件咬使用坐"pd商fFa晶cto睛ry摆Pro猴"试呆用版本杀创建ba秘ck为了药减少坦材料驾用量杆，减推轻结喊构自剖重，可采用脆空腹刚围架。PD俊F振文件迎使用孕"弯pd戚fF亡ac驻to痒ry收P服ro谋"侦试用骆版本零创建4、预应区力混凝葛土刚架bac小k为了斥提高谎结构给刚度爪、减洲小杆稠件截团面，忌可采誉用预熄应力盯混凝骨土刚架。为适景应结拳构中斑弯矩贩图的框变化蹈，预棍应力垫钢筋织一般辛为曲航线形浓布置，鹅采用遵后张矮法施皂工。顺预应始力钢销筋的梯位置帮，应恰根据杜竖向具荷载作用许下刚架亮的弯矩明图布置刺在构件邻的受力掠部位。PD昼F农文件宁使用朗"隐pd并fF职ac邪to桂ry膛P坡ro枕"刑试用啄版本裙创建6.3盾.3单层硬刚架指结构座的构谊造与片布置1、单京层刚览架结羊构的滥外形单层月刚架攀结构磁的外搭形可笑为平午顶、顷坡顶哈或拱邀顶，咏可以猪为单狭跨、鲁双跨或多跨述连续。同它可以惨根据通惹风、采驻光的需湾要设置询天窗、鹊通风屋刚脊的采光交带。刚架划横梁阻的坡法度主穴要由在屋面绕材料裕及排扇水要谈求确寸定。2、刚跪架节点村的连接训构造钢刚架贡节点的墓连接构贺造ba励ckPD芹F爬文件今使用宗"霉pd据fF颠ac摸to支ry道P或ro杨"花试用匀版本纹创建ba波ckPD哗F临文件瞧使用岸"点pd皂fF程ac雀to毕ry絮P巾ro雹"桨试用祥版本早创建bac甩k混凝础土刚点架节沉点的固连接构造刚架预烤制单元虏的划分说应考虑结既构受力钩可靠，竟制造、运恼输、安涨装方便监。一般笋可把箭接头禁位置设置在扛铰接节停点或弯矩谣为零级的部军位，把整载个刚卡架结视构划分成依倒管L堂形、望F形、巾Y辞形翻拼装柿单元，在划斯分结尊构单留元时，接欠头位置端应根据刚架碰在主要妈荷载作用下剩的内力同图确定。PD旨F海文件傻使用蹦"恰pd馋fF纤ac婶to昌ry助P斥ro芬"债试用枯版本旨创建3、刚慕架铰南节点共的构劣造bac辈k刚架魔铰节耀点包愉括顶铰及支奥座铰。铰节俯点的灿构造棋应满足力学梦中的完旺全铰的受力涉要求，费即应保证在节点娱能传踩递竖向压力凯及水平鲜推力，但计不能传架递弯矩。铰节违点既滥要有主足够的转动垂能力，勺又要使构允造简卡单，心施工方便。PDF仰文件况使用叉"pd纤fFa蚀cto绵ry资Pro慰"试勇用版本切创建当支座胆反力不临大时，遇宜设计局成板式养铰，当怠支座反姥力较大禁时，调应设创计成美臼式薯铰或环平衡队铰。臼式症铰和意平衡宪铰的抛构造迎比较先复杂刘，但略受力怎性能局好。PD屯F橡文件室使用袖"腔pd洞fF翁ac艰to甩ry棍P膛ro脸"仓试用枣版本渗创建ba御ckPDF哭文件圾使用贞"pd杏fFa致cto笛ry植Pro流"试趋用版本钩创建4、单恼层刚劈燕架结嚷构的剑布置bac支kPDF染文件政使用特"pd殊fFa自cto梅ry怜Pro您"试童用版本罚创建5、刚莫架结以构的蛇支撑赴系统bac罢kPDF健文件酸使用沿"pd烘fFa口cto关ry逼Pro瓶"试块用版本热创建单层樱刚架佳结构使的工晓程实盐例1、某绍飞机维察修车间bac哀kPD宋F漆文件涌使用悼"喉pd礼fF惨ac民to躲ry画P惧ro堪"挖试用沉版本稿创建2、武汉斑体育学疼院游泳爆馆ba棒ckPD用F狸文件碗使用倒"楼pd允fF化ac遇to宵ry期P五ro堆"吃试用老版本斜创建3、珠海屠玻璃纤授维有限袄公司主跨厂房ba柜ckPD垃F品文件钻使用勉"缘瑞pd悲fF绿ac盒to镜ry词P络ro拖"险试用假版本店创建4、威搁海体纤育基哗地田芬经馆ba递ckPD浅F粮文件情使用连"展pd谊fF叛ac临to心ry乳P概ro束"离试用酒版本泽创建ba昼ckPD示F挣文件晒使用筑"猾pd煌fF夏ac傅to暑ry杏P欲ro苍"雾试用充版本处创建结构金选型禽时要勇综合侮考虑帅建筑辅的结忘构形翻式、已功能竭要求练和经朱济指接标，骆进行蓄多方案的赔比较概。我旅国某列飞机已维修幅车间益设计共时进疗行的溪方案扭比较给是一从个成兰功的展例子批。该车县间主凝要修慌理当缴时的“伊尔-挠24”和“安-高24”型乡丰民航歌客机哗。飞机机精身长24决m，江机翼桃宽3勇2m帜，尾龄翼高脉8.戒1m扁，螺粱旋桨肢高5仆.1位m,颠机翼丈离地所3m课。方案倍1是舍采用忆屋架桐（图晕a）裹，机派尾高拨8.设1m蜓，屋阀架下蓝弦不恳能低轧于8列.8绿m，肾由于帜建筑空侵间与皆飞机讯的外滨形与界尺寸从不够烛匹配姿，整狼个厂掠房的率高度摆需要倒升高，六室内殃空间不能惊得到扯充分寺利用渐，这贞个方壳案不北够经喇济。方案2是采道用双曲摆抛物面辟悬索结衣构（图青b），著建筑空孔间与飞五机的外记形与尺券寸比较顶匹配严，但筒由于朗材料软和施萄工技辨术的窃原因漏，悬罩索结酿构用挎于跨溉度较挨小的穗车间束也不够瞎经济羽。方案3是采报用门式纯刚架（斗图c）盛，不仅悦建筑空殖间符合筛飞机的外孙形与练尺寸值，由于门架邀弯矩小搁，梁柱宰截面的匪高度小每，且没桶有水平井下弦，晃故显得翼轻巧、底净空高、空注间得到畜充分利光用；而蒜且对材牙料和施际工没有马特殊要香求，方条案显得禽非常合理