大跨度建筑结构

共二十页一、桁架(héngjià)结构的概述桁架结构是一种由杆件彼此在两端(liǎnɡduān)用铰链连接而成的结构。共二十页二、受力特点(tèdiǎn)桁架结构是由上下弦杆和腹杆组成。桁架内部是上弦受压，下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。桁架结构受力合理、计算简单、施工方便、适应性强，对支座没有横向推力，因而在结构工程中得到了广泛的应用。在房屋建筑中，桁架结构常用(chánɡyònɡ)来作为屋盖的承重结构，通常称为屋架。共二十页三、桁架结构(jiégòu)的特点1、桁架结构比梁结构具有更多的优点：(1)扩大了梁式结构的适用跨度；(2)桁架可用各种材料制造，如钢筋混凝土、钢、木均可；(3)桁架是由杆件组成的，桁架体型可以(kěyǐ)多样化，如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等型式；(4)施工方便，桁架可以整体制造后吊装，也可以在施工现场高空进行杆件拼装。共二十页2、桁架结构的缺点框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大(jiàodà)；不适宜建造高层建筑。共二十页四、桁架结构(jiégòu)计算的假定

1．组成桁架的所有杆件都是直杆，所有杆件的中心(zhōngxīn)线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心(zhōngxīn)平面；2．桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接点；3．所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。共二十页五、桁架(héngjià)的类型及适用情况根据材料的不同，可分为木屋(mùwū)架、钢屋架、钢一木组合屋架、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。按屋架外形的不同，有三角形屋架、梯形屋架、抛物线形屋架、折线形屋架、平行弦屋架等。根据结构受力的特点和材料性能的不同可分桥式屋架、无斜腹杆屋架、刚接屋架、立体桁架。共二十页1、木屋(mùwū)架常用的木屋架是方木或原木齿连接的豪式木屋架。一般分三角形和梯形两种。特点如下：(1)屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力突变不大，比较均匀。(2)这种屋架型式的腹杆长度与杆件内力的变化(biànhuà)相一致，两者协调而不矛盾。(3)木屋架的节点采用齿联结。这种屋架节点上相交的杆件不多，为齿联结提供了可能性。共二十页2、钢—木组合(zǔhé)屋架跨度在15米以上的，因考虑竖腹杆的拉力较大(jiàodà)，常采用竖杆为钢杆、其余杆件为木的和钢、木组合豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架、下折式屋架。采用钢拉杆作为屋架的下弦，每平方米建筑面积的用钢量仅增加2～4㎏，却显著地提高了结构的可靠性。提高了屋架结构的刚度。共二十页3、钢屋架(wūjià)钢屋架的形式主要有三角形屋架、梯形屋架、矩形(平行弦)屋架；钢屋架的典型形式是芬克式屋架。芬克式屋架为钢屋架，钢材是贵重(guìzhòng)材料，故主要用于大跨度情况，一般适用跨度为36m以上。共二十页三角形屋架用于陡坡屋面的屋盖结构中。梯形屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯矩图形比较接近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材料比较经济。是目前采用无檩设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。平行弦屋架的特点是杆件规格化，节点的构造(gòuzào)也统一，因而便于制造，在均布荷载作用下，弦杆内力分布不均匀。倾斜式平行弦屋架常用于单坡屋面的屋盖中，而水平式平行弦屋架多用做托架。平行弦屋架不宜用于杆件内力相差悬殊的大跨度建筑中。共二十页4、混凝土屋架(wūjià)混凝土屋架常见的形式有梯形屋架、折线形(xiànxínɡ)屋架、拱形屋架、无斜腹杆屋架等。根据对屋架的下弦是否施加预应力，可分为钢筋混凝土屋架和预应力钢筋混凝土屋架两种，其跨度为18～36m或更大。共二十页折线形屋架外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为1／3～1／4，适用于非卷材防水屋面的中型厂房或大中型厂房。折线形屋架屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂房。梯形(tīxíng)屋架上弦为直线，屋面坡度为1／10～1／12，适用于卷材防水屋面。一般上弦节间为3m，下弦节间为6m，高跨比一般为l／6～1／8，屋架端部高度为1.8～2.2m。梯形屋架自重较大，刚度好，适用于重型、高温及采用井式或横向天窗的厂房。

共二十页5、钢筋混凝土--钢组合(zǔhé)屋架为了(wèile)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。共二十页常见的钢筋混凝土—钢组合屋架有折线形(xiànxínɡ)屋架、三角屋架、两铰屋架等。共二十页6、其他(qítā)形式的桁架1）立体桁架（空间桁架）立体桁架适用(shìyòng)于30~70m的中大跨建筑，对于长宽比超过1.5的矩形平面用立体桁架比平面网架更合适。立体桁架的截面形式可采用矩形、正三角形和倒三角形。提高平面外稳定性，更大跨度。共二十页（2）刚接桁架(héngjià)（空腹桁架）刚接桁架各杆除承受轴力外，还承受较大的弯矩和剪力。刚接桁架可做成梯形、矩形、拱形、梭形、半月形。如上海大剧院的屋架。优点：杆件少，构造简单，节点钢筋简单，施工方便，体型美观等。缺点(quēdiǎn)：未充分利用材料性能，只宜在特殊需要情况下使用。共二十页四、桁架(héngjià)结构的主要形式与基本尺度共二十页共二十页内容(nèiróng)总结一、桁架结构的概述。2．桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接点。(2)这种屋架型式的腹杆长度与杆件内力的变化相一致，两者协调而不矛盾。钢屋架的典型形式是芬克式屋架。芬克式屋