建筑結(jié)構(gòu)選型

1、2022年3月8日星期二李廣軍22022年3月8日星期二李廣軍3一、定義：由桿件與鉸節(jié)點組成的格子式一、定義：由桿件與鉸節(jié)點組成的格子式結(jié)構(gòu)（格構(gòu)）。結(jié)構(gòu)（格構(gòu)）。二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展由來二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展由來掏空的梁掏空的梁-桁架可以看成是從梁衍化而來桁架可以看成是從梁衍化而來13.1 13.1 桁架結(jié)構(gòu)的特點桁架結(jié)構(gòu)的特點二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展2022年3月8日星期二李廣軍5一、定義：由桿件與鉸節(jié)點組成的格子式結(jié)構(gòu)（格構(gòu)）。一、定義：由桿件與鉸節(jié)點組成的格子式結(jié)構(gòu)（格構(gòu)）。二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展由來二、桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展由來三、桁架結(jié)構(gòu)的計算假定與特點三、桁架結(jié)構(gòu)的計算假定與特點（1

2、1）桁架的節(jié)點都是光滑的鉸節(jié)點；）桁架的節(jié)點都是光滑的鉸節(jié)點；（2 2）各桿的軸線都是直線并通過鉸的中心；）各桿的軸線都是直線并通過鉸的中心；（3 3）荷載和支座反力都作用在節(jié)點上。）荷載和支座反力都作用在節(jié)點上。注：主內(nèi)力與次內(nèi)力注：主內(nèi)力與次內(nèi)力2022年3月8日星期二李廣軍6只受結(jié)點荷載作用的直桿鉸接體系只受結(jié)點荷載作用的直桿鉸接體系三、桁架結(jié)構(gòu)計算的假定三、桁架結(jié)構(gòu)計算的假定2022年3月8日星期二李廣軍7三、桁架結(jié)構(gòu)計算的假定三、桁架結(jié)構(gòu)計算的假定2022年3月8日星期二李廣軍8 （1 1）擴大了梁式結(jié)構(gòu)的適用跨度。）擴大了梁式結(jié)構(gòu)的適用跨度。 （2 2）桁架可用各種材料制造，如鋼筋

3、混凝土、）桁架可用各種材料制造，如鋼筋混凝土、鋼材、木材均可。鋼材、木材均可。 （3 3）桁架是由桿件組成的，桁架體型可以多樣）桁架是由桿件組成的，桁架體型可以多樣化。如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形化。如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等型式。桁架等型式。 （4 4）施工方便，桁架可以整體制造吊裝，也可）施工方便，桁架可以整體制造吊裝，也可以在施工現(xiàn)場高空進行桿件拼裝。以在施工現(xiàn)場高空進行桿件拼裝。2022年3月8日星期二李廣軍9 桁架是由桿件組成的格構(gòu)體系，其節(jié)點一桁架是由桿件組成的格構(gòu)體系，其節(jié)點一般假定為鉸結(jié)點，當荷載作用在結(jié)點上時，桁般假定為鉸結(jié)點，當荷載作用在結(jié)點

4、上時，桁架的桿件內(nèi)力與桁架的外形有著密切的關(guān)系。架的桿件內(nèi)力與桁架的外形有著密切的關(guān)系。2022年3月8日星期二李廣軍10桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力2022年3月8日星期二李廣軍11在一定荷載作用下，桁架內(nèi)力分布與桁架的形式有關(guān)。假設在在一定荷載作用下，桁架內(nèi)力分布與桁架的形式有關(guān)。假設在滿跨均載作用下滿跨均載作用下6ahPPPPPPP1/ 平行弦桁架平行弦桁架PPPPPPPM0圖幾種梁式桁架的受力比較：幾種梁式桁架的受力比較：Q0圖 2022年3月8日星期二李廣軍12斜桿內(nèi)力：PiRNQAahhii22下斜桿受拉AahhiiRPiNQ22上斜桿受壓豎桿內(nèi)力：符號與斜桿內(nèi)力符號相反分布規(guī)律：

5、1、弦桿內(nèi)力由端點向中心遞增2、腹桿內(nèi)力由端點向中心遞減弦桿內(nèi)力：hMN0AiRPiN豎桿受壓PiRNAi)(1豎桿受拉2022年3月8日星期二李廣軍13 平行弦桁架的桿件內(nèi)力是不均勻的，弦桿內(nèi)力平行弦桁架的桿件內(nèi)力是不均勻的，弦桿內(nèi)力是兩端小而向中間逐漸增大，腹桿內(nèi)力是兩端大而是兩端小而向中間逐漸增大，腹桿內(nèi)力是兩端大而向中間逐漸減小。向中間逐漸減小。平行弦桁架平行弦桁架2022年3月8日星期二李廣軍142/ 三角形桁架6ahPPPPPPP弦桿內(nèi)力：弦桿內(nèi)力：ihMN0M0 按拋物線遞增由于由于hi 的增長比的增長比M0的增長快，所以弦內(nèi)力的增長快，所以弦內(nèi)力由端點向中心遞減由端點向中心遞減

6、hi 按線性遞增斜桿內(nèi)力和豎桿內(nèi)力由端點向中心遞增；斜桿內(nèi)力符號和豎桿內(nèi)力符號相反；下斜桿受壓，上斜桿受拉腹桿內(nèi)力：腹桿內(nèi)力：分布規(guī)律： 與平行弦桁架內(nèi)力分布相反，符號規(guī)律相同2022年3月8日星期二李廣軍15三角形桁架三角形桁架 三角形桁架的桿件內(nèi)力也是不均勻的，弦桿內(nèi)三角形桁架的桿件內(nèi)力也是不均勻的，弦桿內(nèi)力是兩端大而向中間逐漸減小，腹桿內(nèi)力是兩端小力是兩端大而向中間逐漸減小，腹桿內(nèi)力是兩端小而向中間逐漸增大。而向中間逐漸增大。2022年3月8日星期二李廣軍163/ 拋物線形桁架PPPPPPPM0圖6ahPPPPPPP結(jié)點位于)(xlxlfy24腹桿內(nèi)力為零，下弦桿內(nèi)力相同。上弦桿受壓，水

7、平分量相等且等于下弦內(nèi)力（因為合理拱軸）弦桿內(nèi)力：ihMN0M0 按拋物線遞增Hi 按拋物線遞增2022年3月8日星期二李廣軍17 折線形桁架折線形桁架 折線形桁架的桿件內(nèi)力大致均勻，從力學角度折線形桁架的桿件內(nèi)力大致均勻，從力學角度看，它的形狀與同跨度、同荷載的簡支梁的彎矩圖看，它的形狀與同跨度、同荷載的簡支梁的彎矩圖形相似，其形狀符合受荷后的內(nèi)力變化規(guī)律，所以形相似，其形狀符合受荷后的內(nèi)力變化規(guī)律，所以它是結(jié)構(gòu)上的較好形式。它是結(jié)構(gòu)上的較好形式。2022年3月8日星期二李廣軍18基于上述受力性能分析，在使用上基于上述受力性能分析，在使用上 平行弦桁架內(nèi)力分布不均，但構(gòu)件規(guī)整，利于標準化，平

8、行弦桁架內(nèi)力分布不均，但構(gòu)件規(guī)整，利于標準化，便于施工，宜用于跨度不大情況便于施工，宜用于跨度不大情況 拋物線桁架內(nèi)力分布均勻，腹桿輕，自重小，宜用于大拋物線桁架內(nèi)力分布均勻，腹桿輕，自重小，宜用于大跨結(jié)構(gòu)，但拋物線弦桿施工復雜跨結(jié)構(gòu)，但拋物線弦桿施工復雜。 三角形桁架內(nèi)力分布不均勻，支座處內(nèi)力最大，端結(jié)點三角形桁架內(nèi)力分布不均勻，支座處內(nèi)力最大，端結(jié)點交銳角構(gòu)造復雜，宜用于跨度小坡度大的屋蓋交銳角構(gòu)造復雜，宜用于跨度小坡度大的屋蓋。2022年3月8日星期二李廣軍19斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的影響：斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的影響：End2022年3月8日星期二李廣軍20 用于房屋上的桁架常

9、稱屋架，桁架型式的選擇用于房屋上的桁架常稱屋架，桁架型式的選擇一般與建筑物的一般與建筑物的使用要求使用要求，跨度跨度和和荷載大小荷載大小，以及以及材料供應材料供應和和施工技術(shù)水平施工技術(shù)水平等因素有關(guān)。選擇桁架型等因素有關(guān)。選擇桁架型式的一般原則是適用經(jīng)濟美觀和制造簡單。桁架可式的一般原則是適用經(jīng)濟美觀和制造簡單。桁架可用木材、鋼材、鋼筋混凝土等材料制造，由于每種用木材、鋼材、鋼筋混凝土等材料制造，由于每種材料的力學性能各不相同，所以不同材料制造的屋材料的力學性能各不相同，所以不同材料制造的屋架，其型式也各不一樣。架，其型式也各不一樣。屋架結(jié)構(gòu)的型式屋架結(jié)構(gòu)的型式 按使用材料：按使用材料：木屋

10、架、鋼木組合屋架、鋼屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、預應力混凝土屋架、鋼筋混凝土鋼組合屋架等 按屋架外形：按屋架外形：三角形屋架、梯形屋架、拋物線屋架、折線型屋架、平行弦屋架等 按受力特點：按受力特點：橋式屋架、無斜腹桿屋架（剛接桁架、空腹桁架）、立體桁架等2022年3月8日星期二李廣軍2213.2.1 木屋架木屋架 這種屋架型式適用于木屋架。其特點是：這種屋架型式適用于木屋架。其特點是： (1)(1)屋架的節(jié)間大小均勻，屋架的桿件內(nèi)力不致屋架的節(jié)間大小均勻，屋架的桿件內(nèi)力不致突變太大。因為木材強度較低，這對采用木材作桿突變太大。因為木材強度較低，這對采用木材作桿件提供有利條件。件提供有利條

11、件。 (2) (2) 木屋架的結(jié)點采用齒聯(lián)結(jié)。這種屋架結(jié)點上木屋架的結(jié)點采用齒聯(lián)結(jié)。這種屋架結(jié)點上相交的桿件不多，為齒聯(lián)結(jié)提供可能性。相交的桿件不多，為齒聯(lián)結(jié)提供可能性。2022年3月8日星期二李廣軍23 豪式木屋架的適用跨度為豪式木屋架的適用跨度為9 92l2l米，最經(jīng)濟跨米，最經(jīng)濟跨度為度為9 9l5l5米。米。 豪式木屋架的節(jié)間數(shù)目主要考慮節(jié)間長度要適豪式木屋架的節(jié)間數(shù)目主要考慮節(jié)間長度要適中，如節(jié)間長度太長，則桿件長度太長，受力不利；中，如節(jié)間長度太長，則桿件長度太長，受力不利；如節(jié)間長度太短，則節(jié)點太多，制造麻煩。一般應如節(jié)間長度太短，則節(jié)點太多，制造麻煩。一般應控制節(jié)間長度在控制節(jié)

12、間長度在1.51.52.52.5米之間。所以設計上常常米之間。所以設計上常常是：是：2022年3月8日星期二李廣軍24 跨度跨度6 69 9米時，采用四節(jié)間米時，采用四節(jié)間 跨度跨度9 91212米時，采用六節(jié)間米時，采用六節(jié)間 跨度跨度12121515米時，采用八節(jié)間米時，采用八節(jié)間 跨度在跨度在1515米以上時，因考慮豎腹桿的拉力太大米以上時，因考慮豎腹桿的拉力太大而采用鋼木組合豪式屋架。而采用鋼木組合豪式屋架。2022年3月8日星期二李廣軍25 三角形屋架的內(nèi)力分布不均勻，支座處大而跨中小。一般適三角形屋架的內(nèi)力分布不均勻，支座處大而跨中小。一般適用于跨度在用于跨度在18m18m以內(nèi)的建

13、筑中。三角形屋架的上弦坡度大，有利以內(nèi)的建筑中。三角形屋架的上弦坡度大，有利于屋面排水。于屋面排水。 當房屋跨度較大時，選用梯形屋架較為適宜。梯形屋架受力當房屋跨度較大時，選用梯形屋架較為適宜。梯形屋架受力性能比三角形屋架合理，梯形屋架適用跨度為性能比三角形屋架合理，梯形屋架適用跨度為1212l8ml8m。2022年3月8日星期二李廣軍26 鋼屋架的型式主要有三角形屋架、梯形屋架、平行弦屋架。鋼屋架的型式主要有三角形屋架、梯形屋架、平行弦屋架。有時為改善上弦桿的受力情況，可采用再分式腹桿的形式。有時為改善上弦桿的受力情況，可采用再分式腹桿的形式。2022年3月8日星期二李廣軍27 三角形鋼屋架

14、也稱為芬克式屋架，是鋼屋三角形鋼屋架也稱為芬克式屋架，是鋼屋架的典型型式，其特點是：架的典型型式，其特點是：(1)(1)因鋼材是一種柔性材料，雖然強度高，但抗彎因鋼材是一種柔性材料，雖然強度高，但抗彎性能差，而屋架上弦是壓彎構(gòu)件，為了適應鋼性能差，而屋架上弦是壓彎構(gòu)件，為了適應鋼材這個弱點，芬允式屋架把上弦分成左右兩個材這個弱點，芬允式屋架把上弦分成左右兩個小桁架，小桁架內(nèi)的桿件長度就變得較短，由小桁架，小桁架內(nèi)的桿件長度就變得較短，由此來能適應鋼材柔性的特點。此來能適應鋼材柔性的特點。2022年3月8日星期二李廣軍28(2)(2)這種屋架型式的下弦中段雖然長，但因下弦這種屋架型式的下弦中段雖

15、然長，但因下弦內(nèi)力是受拉，鋼材抗拉最適宜，所以，這段內(nèi)力是受拉，鋼材抗拉最適宜，所以，這段桿件雖長但無害處。桿件雖長但無害處。 芬克式屋架為鋼屋架，鋼材成本較高，芬克式屋架為鋼屋架，鋼材成本較高，故主故主要用于大跨度情況，一般適用跨度為要用于大跨度情況，一般適用跨度為3636米以米以上。上。2022年3月8日星期二李廣軍29 梯形屋架是由雙梯梯形屋架是由雙梯形合并而成，外形和荷形合并而成，外形和荷載引起的彎短圖形接近，載引起的彎短圖形接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，材料較經(jīng)濟。均勻，材料較經(jīng)濟。 梯形屋架在支座處有一梯形屋架在支座處有一定的高度，既可與鋼筋混凝定的高度，既可

16、與鋼筋混凝土柱接，也可與鋼柱做成固土柱接，也可與鋼柱做成固接。屋架中的腹桿體系，可接。屋架中的腹桿體系，可采用人宇式、再分式和單斜采用人宇式、再分式和單斜桿式。桿式。2022年3月8日星期二李廣軍30 平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構(gòu)造統(tǒng)一，便于制平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構(gòu)造統(tǒng)一，便于制造，但弦桿內(nèi)力分布不均勻。造，但弦桿內(nèi)力分布不均勻。 傾斜式平行弦屋架常用于單坡屋面的屋蓋；水平式平行弦屋傾斜式平行弦屋架常用于單坡屋面的屋蓋；水平式平行弦屋架多用做托架。架多用做托架。2022年3月8日星期二李廣軍31 鋼鋼- -木組合屋木組合屋架的型式有豪式架的型式有豪式屋架、芬克式屋屋架

17、、芬克式屋架、梯形屋架和架、梯形屋架和下折式屋架。下折式屋架。2022年3月8日星期二李廣軍32輕型鋼屋架常見的有圓鋼輕型鋼屋架，小角鋼輕輕型鋼屋架常見的有圓鋼輕型鋼屋架，小角鋼輕型鋼屋架和薄壁型鋼屋架。型鋼屋架和薄壁型鋼屋架。 輕型鋼屋架主要有三角形屋架、三鉸拱屋架和梭輕型鋼屋架主要有三角形屋架、三鉸拱屋架和梭形屋架等三種，其中最常用的是三角形屋架。形屋架等三種，其中最常用的是三角形屋架。 三角形屋架和三鉸拱屋架的屋面坡度較大，通常三角形屋架和三鉸拱屋架的屋面坡度較大，通常取取1/21/21/31/3。 輕型鋼屋架適用于跨度輕型鋼屋架適用于跨度18m18m，柱距，柱距4 46m6m，設置，設

18、置有起重量有起重量5t5t的中、輕級工作制橋式吊車的工業(yè)的中、輕級工作制橋式吊車的工業(yè)建筑和跨度建筑和跨度18m18m的民用房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)。的民用房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)。 2022年3月8日星期二李廣軍33常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式( (圖圖) )，其特點，其特點為長桿受拉，短桿受壓，結(jié)構(gòu)受力比較合理，制為長桿受拉，短桿受壓，結(jié)構(gòu)受力比較合理，制作亦方便，可以分為兩個運輸單元。作亦方便，可以分為兩個運輸單元。 三鉸拱屋架由兩根斜梁和一根拉桿組成，斜梁有三鉸拱屋架由兩根斜梁和一根拉桿組成，斜梁有平面桁架式和空間桁架式兩種平面桁架式和空間桁架式兩種( (圖圖) )，拉桿可

19、用圓，拉桿可用圓鋼或角鋼，這種屋架的特點是桿件受力合理，斜鋼或角鋼，這種屋架的特點是桿件受力合理，斜梁腹桿短，取材方便，經(jīng)濟效果好。梁腹桿短，取材方便，經(jīng)濟效果好。梭形屋架有平面桁架式和空間桁架式兩種，適用梭形屋架有平面桁架式和空間桁架式兩種，適用于跨度為于跨度為9 915m15m，間距為，間距為3 34.2m4.2m的屋蓋體系。的屋蓋體系。屋架的高跨比為屋架的高跨比為1/91/91/12(1/12(圖圖) )。 受力特點：受力特點：2022年3月8日星期二李廣軍34 鋼筋混凝土的各種受力強度都較高，是制造屋鋼筋混凝土的各種受力強度都較高，是制造屋架的理想材料，利用它制造屋架無特殊要求，故屋架

20、的理想材料，利用它制造屋架無特殊要求，故屋架無固定型式。只要受力合理，節(jié)省材料，構(gòu)造簡架無固定型式。只要受力合理，節(jié)省材料，構(gòu)造簡單，施工方便就可以。單，施工方便就可以。 鋼筋混凝土屋架設計時，為了結(jié)點構(gòu)造簡單，鋼筋混凝土屋架設計時，為了結(jié)點構(gòu)造簡單，要求要求每個結(jié)點上相交的桿件數(shù)目不多于五根每個結(jié)點上相交的桿件數(shù)目不多于五根，而且，而且腹桿與弦桿的交角不小于腹桿與弦桿的交角不小于3030。混凝土屋架混凝土屋架 常見型式：梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架常見型式：梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土屋架 跨度：跨度：1524m預應力混凝土屋架預應力混

21、凝土屋架 跨度：跨度：1836m或更大1.梯形屋架：上弦節(jié)間：上弦節(jié)間：3m下弦節(jié)間：下弦節(jié)間：6m矢跨比：矢跨比：1/61/8 端部高度：端部高度：1.82.2m適用：重型、高溫、采用井式適用：重型、高溫、采用井式或橫向天窗的廠房或橫向天窗的廠房2.折線形屋架1：外形較合理，自重輕，屋面坡度大。外形較合理，自重輕，屋面坡度大。3.折線形屋架2：適用：非卷材防水屋面的中型廠房適用：非卷材防水屋面的中型廠房或大中型廠房?；虼笾行蛷S房。屋面坡度平緩，適用于卷材防屋面坡度平緩，適用于卷材防水屋面的中型廠房。水屋面的中型廠房。4.拱形屋架：上弦一般采用拋物線形，也可采用折線形。上弦一般采用拋物線形，也

22、可采用折線形。外形合理、內(nèi)力均勻、自重輕。外形合理、內(nèi)力均勻、自重輕。矢跨比：矢跨比：1/61/8 5.無腹桿屋架：上弦一般為拋物線形，構(gòu)造簡單，便于制作。上弦一般為拋物線形，構(gòu)造簡單，便于制作。節(jié)點剛接，可按剛架計算：節(jié)點剛接，可按剛架計算： 上弦桿：壓彎構(gòu)件上弦桿：壓彎構(gòu)件 下弦桿：拉彎構(gòu)件下弦桿：拉彎構(gòu)件 豎腹桿：拉彎構(gòu)件豎腹桿：拉彎構(gòu)件若按拱計算：上弦桿：受壓的拱身若按拱計算：上弦桿：受壓的拱身 下弦桿：拉桿下弦桿：拉桿 豎腹桿：受拉（荷載作用于下弦）豎腹桿：受拉（荷載作用于下弦） 零桿（荷載作用于上弦）零桿（荷載作用于上弦）2022年3月8日星期二李廣軍38常用鋼筋混凝土屋架的適用跨

23、度常用鋼筋混凝土屋架的適用跨度121218m18m181836m36m121218m18m2022年3月8日星期二李廣軍39 屋架在荷或作用下上弦主要承受壓力，有時還承受屋架在荷或作用下上弦主要承受壓力，有時還承受彎矩，下弦承受拉力。為了合理地發(fā)揮材料的作用，屋彎矩，下弦承受拉力。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鋼組合拉腹桿可采用鋼拉桿，這種屋架稱為鋼筋混凝鋼組合屋架。屋架。 組合屋架的自重輕，節(jié)省材料，常用跨度為組合屋架的自重輕，節(jié)省材料，常用跨度為9 9181

24、8米。常用的組合屋架有米。常用的組合屋架有折線形屋架折線形屋架，下?lián)问轿褰切挝菁芟聯(lián)问轿褰切挝菁芤约叭q以及三鉸、兩鉸屋架兩鉸屋架等。等。三鉸屋架受力明確，桿件短，三鉸屋架受力明確，桿件短，施工用地小。施工用地小。兩鉸屋架桿件少，構(gòu)造簡單。兩鉸屋架桿件少，構(gòu)造簡單。下?lián)问轿褰窍聯(lián)问轿褰切挝菁艿奶攸c是重心低，因下?lián)味纳屏宋菁艿氖芰π孕挝菁艿奶攸c是重心低，因下?lián)味纳屏宋菁艿氖芰π阅?，使?nèi)力分布比較均勻，但影響了房屋的凈空，增加能，使內(nèi)力分布比較均勻，但影響了房屋的凈空，增加了柱子的高度。了柱子的高度。2022年3月8日星期二李廣軍40 組合屋架已大量采用，由于制造簡單、施工占地組合屋架已大量采

25、用，由于制造簡單、施工占地小、自重輕，不需要重型起重設備，因此特別適于山小、自重輕，不需要重型起重設備，因此特別適于山區(qū)中、小型建筑。區(qū)中、小型建筑。折線形組合屋架折線形組合屋架下?lián)问轿褰切谓M合屋架下?lián)问轿褰切谓M合屋架2022年3月8日星期二李廣軍41三鉸組合屋架三鉸組合屋架兩鉸組合屋架兩鉸組合屋架2022年3月8日星期二李廣軍42 板狀屋架是將屋面板與屋架合二為一的結(jié)構(gòu)體系。屋架的上板狀屋架是將屋面板與屋架合二為一的結(jié)構(gòu)體系。屋架的上弦采用鋼筋混凝土屋面板，下弦和腹桿可采用鋼筋，也可采用型弦采用鋼筋混凝土屋面板，下弦和腹桿可采用鋼筋，也可采用型鈉制作。屋面板可選用普通混凝土，也可選用加氣或陶

26、粒等輕質(zhì)鈉制作。屋面板可選用普通混凝土，也可選用加氣或陶粒等輕質(zhì)混凝土制作。屋面板與屋架共同工作，屋蓋結(jié)構(gòu)傳力簡捷、整體混凝土制作。屋面板與屋架共同工作，屋蓋結(jié)構(gòu)傳力簡捷、整體性好，減少了屋蓋構(gòu)件，節(jié)省鋼材和水泥，結(jié)構(gòu)自重輕，經(jīng)濟指性好，減少了屋蓋構(gòu)件，節(jié)省鋼材和水泥，結(jié)構(gòu)自重輕，經(jīng)濟指標較好。標較好。2022年3月8日星期二李廣軍43 屋架的選型必須綜合考慮建筑的使用要求、屋架的選型必須綜合考慮建筑的使用要求、跨度和荷載的大小、以及材料供應，施工條件等跨度和荷載的大小、以及材料供應，施工條件等出素，并進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析。出素，并進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析。 1.1.建筑跨度在建筑跨度在363

27、6米以上時宜選用鋼屋架，但米以上時宜選用鋼屋架，但在有侵蝕介質(zhì)在有侵蝕介質(zhì)( (如酸、堿性物質(zhì)如酸、堿性物質(zhì)) )的廠房中則不宜的廠房中則不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。采用鋼結(jié)構(gòu)。2022年3月8日星期二李廣軍44 2. 2.為節(jié)約鋼材，跨度在為節(jié)約鋼材，跨度在3636米以下時宜選用預米以下時宜選用預應力鋼筋混凝土屋架。跨度在應力鋼筋混凝土屋架?？缍仍?818至至2424米之間，又米之間，又無預應力條件時，亦可選用普通鋼筋混凝土屋架，無預應力條件時，亦可選用普通鋼筋混凝土屋架，但在有振動、侵蝕性介質(zhì)或高溫車間，最好選用但在有振動、侵蝕性介質(zhì)或高溫車間，最好選用預應力鋼筋混凝土屋架，因為下弦施加預應力后，預應

28、力鋼筋混凝土屋架，因為下弦施加預應力后，可以提高結(jié)構(gòu)的抗裂性，防止鋼筋受腐蝕?？梢蕴岣呓Y(jié)構(gòu)的抗裂性，防止鋼筋受腐蝕。 2022年3月8日星期二李廣軍45 3. 3.建筑跨度在建筑跨度在1818米以下時，可選用鋼筋混凝米以下時，可選用鋼筋混凝土鋼組合層架。這種屋架技術(shù)經(jīng)濟指標較好，土鋼組合層架。這種屋架技術(shù)經(jīng)濟指標較好，也不需要較大的起重設備。由于它的下弦剛度較也不需要較大的起重設備。由于它的下弦剛度較差，不宜用于振動較大差，不宜用于振動較大( (如吊車起重量超過如吊車起重量超過1010噸噸) )的廠房。的廠房。 4 4房屋內(nèi)部以及所在地區(qū)的相對濕度大于房屋內(nèi)部以及所在地區(qū)的相對濕度大于7575

29、，通風不良者，或具有侵蝕性質(zhì)介質(zhì)的建筑，通風不良者，或具有侵蝕性質(zhì)介質(zhì)的建筑，則不宜選用木屋架和鋼屋架。則不宜選用木屋架和鋼屋架。2022年3月8日星期二李廣軍46芬克式腹桿芬克式腹桿人字式腹桿人字式腹桿豪式腹桿豪式腹桿三角形屋架三角形屋架2022年3月8日星期二李廣軍47梯形屋架梯形屋架人字式腹桿人字式腹桿再分式腹桿再分式腹桿人字式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿交叉式腹桿平行弦屋架平行弦屋架2022年3月8日星期二李廣軍48 三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮, , 坡度一般在坡度一般在1/31/31/21/2 梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，梯

30、形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在坡度一般在1/21/21/81/8 1.1.滿足使用要求：滿足使用要求： 屋面防水構(gòu)造：水泥瓦、平瓦水泥瓦、平瓦坡度大坡度大三角形屋架、陡坡梯形屋架三角形屋架、陡坡梯形屋架卷材、金屬薄板卷材、金屬薄板坡度小坡度小拱形、折線形、緩坡梯形屋架拱形、折線形、緩坡梯形屋架2022年3月8日星期二李廣軍492.2.受力合理：受力合理：拋物線型：受力最為合理，但施工復雜拋物線型：受力最為合理，但施工復雜折折 線線 型：力學性能好，外形與拋物線彎矩土接近型：力學性能好，外形與拋物線彎矩土接近梯梯 形：力學性能好，上下弦均為直線，施工方便形：力學性能好，上下弦

31、均為直線，施工方便三三 角角 形：力學性能較差，適用于中小跨度形：力學性能較差，適用于中小跨度矩矩 形：力學性能較差，適用于特殊荷載或用作托架形：力學性能較差，適用于特殊荷載或用作托架屋架結(jié)構(gòu)的受力：2022年3月8日星期二李廣軍502.2.受力合理：受力合理： 1 1）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大）弦桿：使各節(jié)間弦桿的內(nèi)力相差不太大 。 簡支屋架外形與均布荷載下的拋物線簡支屋架外形與均布荷載下的拋物線 形彎矩圖接近時，各處弦桿內(nèi)力才比形彎矩圖接近時，各處弦桿內(nèi)力才比 較接近。較接近。2 2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù) 量宜少，腹桿總長度也

32、應較小。量宜少，腹桿總長度也應較小。2022年3月8日星期二李廣軍51q 單向斜桿式：單向斜桿式：斜腹桿受壓斜腹桿受壓豎腹桿受拉豎腹桿受拉不合理不合理 斜腹桿受拉斜腹桿受拉 豎腹桿受壓豎腹桿受壓 合理合理 3.3.材料耐久性和使用環(huán)境：材料耐久性和使用環(huán)境：木材、鋼材：易腐蝕，維修費用高。不宜用于相對濕度較大、通風不良、及有腐蝕性介質(zhì)的工業(yè)廠房。4.4.屋架結(jié)構(gòu)的跨度：屋架結(jié)構(gòu)的跨度：18m以下時：可選用鋼筋混凝土鋼組合屋架36m以下時：宜選用預應力混凝土屋架36m以上時：宜選用鋼屋架2022年3月8日星期二李廣軍535 .5 .制造簡單及運輸與安裝方便制造簡單及運輸與安裝方便 桿件數(shù)量少，節(jié)

33、點少，桿件尺寸劃一及桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)節(jié) 點構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符點構(gòu)造形式劃一。平行弦桁架最容易符合合 上述要求。上述要求。 6. 6. 綜合技術(shù)經(jīng)濟效果好綜合技術(shù)經(jīng)濟效果好 2022年3月8日星期二李廣軍54q 三角形屋架下三角形屋架下弦下沉，弦桿交弦下沉，弦桿交角增大，方便制角增大，方便制造，屋架重心降造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定低，提高了穩(wěn)定性。性。q 可有效降低屋可有效降低屋架對支撐結(jié)構(gòu)的架對支撐結(jié)構(gòu)的推力。推力。注：根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化注：根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸包括：矢高

34、、坡度、節(jié)間長度屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸包括：矢高、坡度、節(jié)間長度1.矢高：矢高大：弦桿受力?。坏箺U長、易壓曲，用料增多矢高大：弦桿受力??；但腹桿長、易壓曲，用料增多矢高?。合覘U受力大、截面大，且屋架剛度小、變形大矢高?。合覘U受力大、截面大，且屋架剛度小、變形大矢跨比：屋架的矢高要根據(jù)屋架的結(jié)構(gòu)型式確定，矢跨比：屋架的矢高要根據(jù)屋架的結(jié)構(gòu)型式確定， 矢跨比一般為：矢跨比一般為：1/101/52.坡度：上弦坡度應與屋面防水構(gòu)造相適應上弦坡度應與屋面防水構(gòu)造相適應瓦類屋面：坡度取大些，一般不小于瓦類屋面：坡度取大些，一般不小于1/3 ，以方便排水，以方便排水大型屋面板及卷材防水：坡度可平緩些，一般為大

35、型屋面板及卷材防水：坡度可平緩些，一般為 1/81/123.節(jié)間長度：與屋架的結(jié)構(gòu)型式、材料、受荷條件有關(guān)與屋架的結(jié)構(gòu)型式、材料、受荷條件有關(guān)一般上弦受壓：節(jié)間長度應小些；下弦受拉：節(jié)間長度可大些一般上弦受壓：節(jié)間長度應小些；下弦受拉：節(jié)間長度可大些屋面荷載應直接作用在節(jié)點上，以優(yōu)化桿件的受力狀態(tài)屋面荷載應直接作用在節(jié)點上，以優(yōu)化桿件的受力狀態(tài)2022年3月8日星期二李廣軍56 跨度跨度 L工藝及使用要求工藝及使用要求 高度高度 H經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等 各種屋架中部高度：各種屋架中部高度： 三角形屋架：三角形屋架： 中部高度中部高度H(1/61/4)L 梯形屋架梯形

36、屋架 ： 中部高度中部高度H(1/101/6)L 端部高度端部高度H0(1.82.1m) 屋架支撐包括： 屋架之間的垂直支撐、水平桿系、上下弦平屋架之間的垂直支撐、水平桿系、上下弦平面內(nèi)的橫向支撐、設在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐面內(nèi)的橫向支撐、設在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐 無支撐的單層廠房排架結(jié)構(gòu)無支撐的單層廠房排架結(jié)構(gòu)屋架支撐包括： 屋架之間的垂直支撐、水平桿系、上下弦平屋架之間的垂直支撐、水平桿系、上下弦平面內(nèi)的橫向支撐、設在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐面內(nèi)的橫向支撐、設在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐屋架之間的垂直支撐和下弦水平桿系：保證側(cè)向穩(wěn)定性屋架之間的垂直支撐和下弦水平桿系：保證側(cè)向穩(wěn)定性上弦

37、水平桿系：保證無支撐開間處上弦或屋面梁受壓翼緣側(cè)向上弦水平桿系：保證無支撐開間處上弦或屋面梁受壓翼緣側(cè)向穩(wěn)定性穩(wěn)定性屋架上弦橫向支撐：增加屋蓋整體剛度屋架上弦橫向支撐：增加屋蓋整體剛度屋架下弦縱向水平支撐：增強屋蓋空間剛度屋架下弦縱向水平支撐：增強屋蓋空間剛度2022年3月8日星期二李廣軍60屋蓋支撐作用示意圖屋蓋支撐作用示意圖 1.1.作用作用（1 1）保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。）保證屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。幾何可變體幾何可變體系屋架側(cè)傾系屋架側(cè)傾幾何不變體幾何不變體系屋架穩(wěn)定系屋架穩(wěn)定2022年3月8日星期二李廣軍61 （2 2）保證屋蓋的剛度和空間整體性）保證屋蓋的剛度和空間整體性 橫向水

38、平支撐：橫向水平支撐：是一個水平放置是一個水平放置( (或接近水平或接近水平放置放置) )的桁架的桁架, ,支座是柱或垂直支撐支座是柱或垂直支撐 ?？v向水平支撐：縱向水平支撐：提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗提高屋架平面內(nèi)（橫向）抗彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，彎剛度，使框架協(xié)同工作，形成空間整體性，減少橫向水平荷載作用下的變形。減少橫向水平荷載作用下的變形。2022年3月8日星期二李廣軍62（3 3）為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點）為弦桿提供適當?shù)膫?cè)向支承點 支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點，減小弦支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支承點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的桿在屋架平面外的計

39、算長度，保證受壓上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向剛度。側(cè)向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側(cè)向剛度。 （4 4）承擔并傳遞水平荷載）承擔并傳遞水平荷載 如傳遞風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷如傳遞風荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載。載。（5 5）保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便）保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便2022年3月8日星期二李廣軍63（1 1）上弦橫向水平支撐布置原則）上弦橫向水平支撐布置原則: :在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應設在有檁條或只采用大型屋面板的屋蓋中都應設置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天置屋架上弦橫向水平支撐，當有天窗架時，天窗架上弦也應設置橫向水平支撐。窗

40、架上弦也應設置橫向水平支撐。 設置在房屋的兩端設置在房屋的兩端 , ,一般設在第一個柱間或設一般設在第一個柱間或設在第二個柱間在第二個柱間, ,間距間距L L0 060m60m。2.2.屋架支撐的布置屋架支撐的布置2022年3月8日星期二李廣軍64上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖2022年3月8日星期二李廣軍65（2 2）下弦橫向水平支撐布置原則）下弦橫向水平支撐布置原則 ：當跨度當跨度L L18m18m；設有懸掛式吊車起重量大于設有懸掛式吊車起重量大于5 5噸；噸；廠房內(nèi)設有較大的振動設備。廠房內(nèi)設有較大的振動設備。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。與上弦橫向水平支撐布置在同一柱

41、間。（3 3）縱向水平支撐布置原則）縱向水平支撐布置原則 ：廠房內(nèi)設有托架，或有較大噸位的重級、中級廠房內(nèi)設有托架，或有較大噸位的重級、中級工作制的橋式吊車；工作制的橋式吊車；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設備；或有壁行吊車，或有鍛錘等大型振動設備；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時 。2022年3月8日星期二李廣軍66下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖2022年3月8日星期二李廣軍67（4 4）垂直支撐布置原則）垂直支撐布置原則 ：q所有房屋中均應設置垂直支撐。所有房屋中均應設置垂直支撐。 q梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度L30mL30m，

42、三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度L24mL24m時，僅在跨度中央設置一道時，僅在跨度中央設置一道 。當跨度大。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度于上述數(shù)值時宜在跨度1 13 3附近或天窗架側(cè)柱附近或天窗架側(cè)柱外設置兩道外設置兩道 。q梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置梯形屋架不分跨度大小，其兩端還應各設置 一道，當有托架時則由托架代替一道，當有托架時則由托架代替 。q垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同 一柱間。一柱間。2022年3月8日星期二李廣軍68屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖2022年3月8日星期二李廣軍69（5 5）系桿）系桿 剛性系桿：能承受拉

43、力也能承受壓力的系桿。剛性系桿：能承受拉力也能承受壓力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。柔性系桿：只能承受拉力的系桿。作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供作用：為沒有參與組成空間穩(wěn)定體的屋架提供 上下弦的側(cè)向支承點。上下弦的側(cè)向支承點。布置原則：布置原則：q在垂直支撐的平面內(nèi)一般設置上下弦系桿；在垂直支撐的平面內(nèi)一般設置上下弦系桿；q屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿，屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿，天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿；天窗側(cè)柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿；q當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間所

44、有系桿均應為剛性系桿。所有系桿均應為剛性系桿。2022年3月8日星期二李廣軍70 屋架的跨度，一般以屋架的跨度，一般以3 3米為模數(shù)。無論哪一種型米為模數(shù)。無論哪一種型式或哪一種材料的屋架，弦件通常都設計成等截面，式或哪一種材料的屋架，弦件通常都設計成等截面，以便于設計和施工，所以確定屋架的形式時，應盡量以便于設計和施工，所以確定屋架的形式時，應盡量使弦桿沿全長的內(nèi)力分布基本均勻。如果各節(jié)間的內(nèi)使弦桿沿全長的內(nèi)力分布基本均勻。如果各節(jié)間的內(nèi)力相差太大，容易造成材料的浪費。力相差太大，容易造成材料的浪費。 例如：采用木材三角屋架時，因圓木的頭徑與尾例如：采用木材三角屋架時，因圓木的頭徑與尾徑大小

45、不相同，為使弦桿的截面大小與內(nèi)力大小相適徑大小不相同，為使弦桿的截面大小與內(nèi)力大小相適應，設計時應將圓木頭徑放在屋架的端部，尾徑放在應，設計時應將圓木頭徑放在屋架的端部，尾徑放在屋架的中部。屋架的中部。（？）（？）2022年3月8日星期二李廣軍71 三角形屋架使建筑物屋蓋形成坡屋頂，造型美觀，三角形屋架使建筑物屋蓋形成坡屋頂，造型美觀，而且，三角形屋架的上弦坡度較陡，有利于屋面排水。而且，三角形屋架的上弦坡度較陡，有利于屋面排水。 當屋面采用瓦類材料，如粘土瓦、石棉瓦、水泥當屋面采用瓦類材料，如粘土瓦、石棉瓦、水泥平瓦、預應力瓦等時，排水坡度一般為平瓦、預應力瓦等時，排水坡度一般為i i1/21/2l l3 3，屋架的高跨比屋架的高跨比般為般為h h/ /L L1/41/41 16 6。2022年3月8日星期二李廣軍72二、梯形屋架二、梯形屋架 梯形屋架形成的屋蓋具有較大的空間，便于管道梯形屋架形成的屋蓋具有較大的空間，便于管道的通過和人的通行，故劇院屋蓋常采用它，的通過和人的通行，故劇院屋蓋常采用它， 梯形屋架的端