桁架结构体系学习教案.pptx

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1、会计学 1桁架结构(jigu)体系第一页，共32 页。2 桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。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，因此在工程中得到(d do)广泛的应用。在房屋建筑中，桁架常用作为屋盖承重结构，称为屋架。目前在工业厂房结构中常见的屋架就是典型的桁架。如今，桁架结构已经有多种多样的形式，不局限于屋架，在一些大跨度结构、高层建筑、桥梁中都有非常广泛的应用。第1 页/共31 页第二页，共32 页。3桁架(hngji)结构的应用n n 排架结构一般指由屋架和柱组成 排架结构一般指由屋架和柱组成(z(z chn chn)的结构体系，的结构体系，常用

2、于单层工业厂房，比起刚架结构，更适合于有大跨度要求 常用于单层工业厂房，比起刚架结构，更适合于有大跨度要求的工业建筑。的工业建筑。第2 页/共31 页第三页，共32 页。4第3 页/共31 页第四页，共32 页。5桁架(hngji)桥 桁架桥指的是以桁架作为上部结构桁架桥指的是以桁架作为上部结构(jigu)(jigu)主要承重主要承重构件的桥梁。构件的桥梁。桁架桥一般由主桥梁、上下水平纵向联结系、桥门架桁架桥一般由主桥梁、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。和中间横撑架以及桥面系组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆

3、和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向的不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平向的不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。面就叫主桁平面。第4 页/共31 页第五页，共32 页。6 大跨度桥架的高度沿跨径方向变化，形成曲弦桁架(hngji)；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架(hngji)或直弦桁架(hngji)。苏格兰福斯海湾(hiwn)桥第5 页/共31 页第六页，共32 页。7关西国际机场联络桥 第6 页/共31 页第七页，共32 页。8第7 页/共31 页第八页，共32 页。9 屋架的主要缺点是结构高度

4、大。结构高度大，增加了屋屋架的主要缺点是结构高度大。结构高度大，增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖，通风，采光等面及围护墙的用料，同时也增加了采暖，通风，采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。设备的负荷，并给音响控制带来困难。侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平面外侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要(xyo)(xyo)设置支撑。一般房屋纵向的侧向力并不大，但设置支撑。一般房屋纵向的侧向力并不大，但支撑很多，都按构造（长细比）要求确定截面，故耗钢支撑很多，都按构造（长细比）要求确定

5、截面，故耗钢量不少但未能材尽其用。量不少但未能材尽其用。第8 页/共31 页第九页，共32 页。10n n1 1、组成桁架的所有各杆 组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心 都是直杆，所有各杆的中心(zhngxn)(zhngxn)线（轴线）都在同 线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁 一平面内，这一平面称为桁架的中心 架的中心(zhngxn)(zhngxn)平面；平面；n n2 2、桁架的杆件与杆件相 桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点；连接的节点均为铰接节点；n n3 3、所有外力（荷载和支 所有外力（荷载和支座反力）都作用在桁架的中 座反力）都作用在桁架的中心 心(zhngx

6、n)(zhngxn)平面内，并集中 平面内，并集中作用于节点上。作用于节点上。桁架结构(jigu)的内力计算(j sun)的假定第9 页/共31 页第十页，共32 页。11分析(fnx)矩形桁架、三角形桁架和折线形桁架内力n n 1、矩形桁架n n 1)弦杆：矩形桁架高度相等，下弦各节间的内力随外荷载产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大、靠近支座处轴力较小或为零，下弦内力变化较大(jio d)。n n 2)腹杆：沿跨度方向各腹杆的轴力变化与剪力图一致，跨中小而支座处大，其值变化较大(jio d)。第10 页/共31 页第十一页，共32 页。12n n 2、三角形桁架(hngji)n n 上、下弦

7、杆内力在跨中节间最小，在靠近支座处最大。n n 因高度变化速度大于剪力变化速度，故斜腹杆和竖腹杆的受力都是跨中大，支座处小。第11 页/共31 页第十二页，共32 页。13n n 3、折线形桁架n n 高度呈抛物线型的桁架是最理想的桁架形式。n n 上弦曲线做成圆形使屋架外形与抛物线弯矩图接近，为便于制作，常将桁架上弦各节点与弯矩图重合(chngh)，而在各节点之间取直线，成为折线形桁架。这时，上、下弦杆内各节间轴力基本相等。n n(斜)腹杆内力全部为零。第12 页/共31 页第十三页，共32 页。14二、屋架(wji)结构的型式 按材料分：木屋架、钢-木组合(zh)屋架、钢屋架、轻型钢屋架、

8、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、钢筋混凝土 钢组合(zh)屋架等。按屋架外形分：三角形、梯形、抛物线、折线形、平行弦等。第13 页/共31 页第十四页，共32 页。15（一）木屋(m w)架 常用的木屋架是方木或原木齿连接的豪式木屋架。分为三角形和梯形（如上图）。大都(ddu)在工地手工制作。豪式木屋架的节间长度23m，一般为48 节间，适用跨度为1218m，高跨比宜在1/51/4 之间。当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料。第14 页/共31 页第十五页，共32 页。16 三角形屋架适用三角形屋架适用(shyng)(shyng)于跨度在于跨度在18m18m以内以内(取取12m)12m)的建的

9、建筑。坡度大，适用筑。坡度大，适用(shyng)(shyng)于屋面材料为粘土瓦，水泥于屋面材料为粘土瓦，水泥瓦及小青瓦等要求排水坡度较大的情况。瓦及小青瓦等要求排水坡度较大的情况。梯形屋架受力性能比三角形屋架合理，可用于跨度较大房梯形屋架受力性能比三角形屋架合理，可用于跨度较大房屋适用屋适用(shyng)(shyng)跨度为跨度为1218m1218m。第15 页/共31 页第十六页，共32 页。17（二）钢-木组合屋架 形式：（1）豪式（2）芬克式（3）梯形（4）下折式。由于不易取得符合下弦材质标准的上等木材，特别是原木和方木干燥较慢，干裂缝对下弦不利，采用钢拉杆作为屋架的下弦，每平方米建筑

10、面积的用钢量增加24kg，但显著提高了结构的可靠性和屋架刚度。第16 页/共31 页第十七页，共32 页。18（三）钢屋架(wji)三角形屋架：用于屋面坡度较大的屋盖结构中。内力变化(binhu)较大，弦杆内力在支座处最大，在跨中最小，材料强度不能充分发挥作用。一般用于中小跨度的轻屋盖结构。芬克式屋架，腹杆受力合理，长杆受拉，短杆受压，可分为两榀小屋架制作，现场安装，施工方便。第17 页/共31 页第十八页，共32 页。19n n 梯形屋架(wji)n n 用于屋面坡度较小的屋盖中，受力性能比三角形屋架(wji)优越，适用于较大跨度或荷载的工业厂房。n n 用于无檩体系屋盖，屋面材料大多用大型

11、屋面板。第18 页/共31 页第十九页，共32 页。20（四）混凝土屋架(wji)1、梯形(txng)屋架 常见形式有：梯形、折线形、拱形、无斜腹杆屋架等。根据是否对屋架下弦施加预应力，分为：钢筋混凝土屋架和预应力混凝土屋架，前者适用(shyng)跨度为1524m，后者适用(shyng)跨度为1836m 或更大。上弦为直线，屋面坡度为1/101/12，适用于卷材防水屋面。上弦节间为3m，下弦节间为6m，矢高与跨度之比为1/61/8，屋架端部高度为1.82.2m。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。第19 页/共31 页第二十页，共32 页。212、折线形(xi

12、n xn)屋架 外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为1/31/4，适用于非卷材防水屋面的中型厂房或大中型厂房。屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂房，为改善屋架端部的屋面坡度，减少油毡下滑，一般可在端部增加两个杆件，使整个屋面的坡度较为(jio wi)均匀。第20 页/共31 页第二十一页，共32 页。223、拱形(n xn)屋架 上弦为曲线形，采用抛物线形，为制作方便，可采用折线形，但折线的节点应落在抛物线上。屋架外形合理，杆件内力均匀，自重轻，经济指标良好，但屋架端部屋面(wmin)坡度太陡，可在上弦上不加设短柱，矢高比为1/61/8。第21 页/共31 页第二十二页，共32 页。23

13、三、屋架(wji)结构的选型与布置（一）屋架结构的主要尺寸1、矢高矢高大(god)，弦杆受力小，但腹杆长、长细比大、易压曲，用料反而会增多。矢高小，弦杆受力大，截面大、且屋架刚度小，变形大。因此，矢高不宜过大和过小，一般取1/101/5。2、坡度当采用瓦类屋面时，屋架上弦坡度应大些，一般不小于1/3；当采用大型屋面板并做卷材防水时，屋面坡度可平缓些，一般为1/81/12。第22 页/共31 页第二十三页，共32 页。24nn 3、节间(ji jin)长度nn 上弦受压，节间(ji jin)长度应小些，下弦受拉，节间(ji jin)长度可大些。屋面荷载应直接作用在节点上，以优化杆件的受力状态。n

14、n 为减少屋架制作工作量，减少杆件与节点数目，节间(ji jin)长度可取大些，一般为1.54m。第23 页/共31 页第二十四页，共32 页。25（二）屋架结构的选型1、屋架结构的受力 抛物线状的拱式结构：受力最为合理，但施工复杂。折线形屋架：与弯矩图最接近，力学性能良好。梯形屋架：力学性能较好，上下弦均为直线施工方便，在大中跨建筑中被广泛应用。三角形屋架：力学性能较差，适用于中小跨度。矩形屋架：力学性能较差，用作托架或荷载较特殊(tsh)情况下使用。第24 页/共31 页第二十五页，共32 页。26（二）屋架结构的选型2、屋面防水构造 三角形、陡坡梯形屋架：屋面材料采用粘土瓦、机制平瓦或水

15、泥瓦。拱形(n xn)、折线形屋架：采用卷材防水、金属薄板材料。3、材料耐久性木材、钢材：易腐蚀，维修费用高，不宜用于有侵蚀性的工业厂房和通风不良的建筑。预应力混凝土屋架：提高屋架下弦的抗裂性，防止钢筋腐蚀。第25 页/共31 页第二十六页，共32 页。27（二）屋架结构的选型4、跨度 18m 以下：钢筋混凝土钢组合屋架，构造简单、施工方便、技术经济指标较好。36m 以下：预应力混凝土屋架，节省钢材，有效控制裂缝宽度和挠度。36m 以上（大跨度或振动(zhndng)荷载较大）：钢屋架，结构自重轻，提高结构的耐久性和可靠性。第26 页/共31 页第二十七页，共32 页。28（三）屋架结构的布置(

16、bzh)1、屋架的跨度 一般以3m 为模数。我国制订了相应的标准图集可拱查用。2、屋架的间距 等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶。常见的有：6m、7.5m、9m、12m 等。第27 页/共31 页第二十八页，共32 页。29n（三）屋架结构的布置n3、屋架的支座n 支座标高由建筑(jinzh)外形的要求确定，在同层中屋架的支座取同一标高。n 在力学上可简化为铰接支座。n 当跨度较小时，把屋架直接搁置在墙、柱或圈梁上；跨度较大时，应采取专门的构造措施。第28 页/共31 页第二十九页，共32 页。30 工程用地面积工程用地面积21644m221644m2，占地面积，占地

17、面积11530 m211530 m2，总建筑面积，总建筑面积62800 m262800 m2，地下两层，地上，地下两层，地上66层，高度层，高度(god)(god)为为40m40m。方案中最引人注目的是呈反拱的月牙形屋盖，纵向长方案中最引人注目的是呈反拱的月牙形屋盖，纵向长100.4m100.4m，横向宽，横向宽94m94m，纵向悬挑，纵向悬挑26m26m，横向悬挑，横向悬挑30.9m30.9m，反，反拱圆弧半径拱圆弧半径R=93mR=93m，拱高，拱高11.5m11.5m。屋盖体系采用交叉刚接钢桁架结构。屋盖体系采用交叉刚接钢桁架结构。纵向为两榀主桁架和两榀次桁架，纵向为两榀主桁架和两榀次桁

18、架，在每榀主桁架下各设三个由电梯在每榀主桁架下各设三个由电梯 井筒壁形成的薄壁柱，作为整个井筒壁形成的薄壁柱，作为整个 屋架结构的支座，次桁架仅起到屋架结构的支座，次桁架仅起到 保证屋盖整体性的作用。保证屋盖整体性的作用。第29 页/共31 页第三十页，共32 页。31 反拱的月牙形屋盖结构复杂，内力较大，采用刚接桁架反拱的月牙形屋盖结构复杂，内力较大，采用刚接桁架结构较为合理，以保证屋盖结构的整体刚度和承载能力。结构较为合理，以保证屋盖结构的整体刚度和承载能力。月牙形屋架采用无斜腹杆屋架，既可满足建筑月牙形屋架采用无斜腹杆屋架，既可满足建筑(jinzh)(jinzh)对钢屋盖内部纵向交通的要求，又使杆件总对钢屋盖内部纵向交通的要求，又使杆件总数减少，节点构造简便。受力性能好，具有很大的抗扭数减少，节点构造简便。受力性能好，具有很大的抗扭刚度和双向抗弯刚度，整体稳定性墙，可省去大量支撑。刚度和双向抗弯刚度，整体稳定性墙，可省去大量支撑。第30 页/共31 页第三十一页，共32 页。32感谢您的观看(gunkn)。第31 页/共31 页第三十二页，共32 页。