排架结构体系课件.ppt

1、2 2 排架结构体系排架结构体系2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 薄腹梁结构薄腹梁结构2.3 2.3 桁架结构桁架结构2.1概述概述q排架结构承重体系一般由多个排架组成，在排架结构承重体系一般由多个排架组成，在排架之间通过支撑或连梁连接。排架之间通过支撑或连梁连接。2.1概述概述q组成组成v屋顶承重结构，屋顶承重结构，屋面大梁或屋面桁架屋面大梁或屋面桁架v排架柱，排架柱，v基础。基础。02 排架结构体系排架结构体系q基本特点基本特点v屋面承重结构在柱顶与排架柱铰接，而柱与基础屋面承重结构在柱顶与排架柱铰接，而柱与基础则为刚接，即在柱底形成一固定端，形成一个平则为刚接，即在柱底形成一固定端

2、，形成一个平面结构体系。面结构体系。v空间受力体系。空间受力体系。v实际受力中，一种荷载的作用常对本身所在的排实际受力中，一种荷载的作用常对本身所在的排架起主要作用，而对邻近排架的影响较小，可以架起主要作用，而对邻近排架的影响较小，可以忽略不计，简化为平面排架体系。忽略不计，简化为平面排架体系。q用途用途v排架结构一般可用于单层工业厂房、空旷建筑物排架结构一般可用于单层工业厂房、空旷建筑物如仓库、车库、飞机库、食堂、剧院等如仓库、车库、飞机库、食堂、剧院等2.1概述概述q分类分类v按荷载传递分为：按荷载传递分为：横向排架结构体系横向排架结构体系纵向排架结构体系纵向排架结构体系v排架按材料分类（

3、根据建筑功能、经济条件、施排架按材料分类（根据建筑功能、经济条件、施工条件及材料供应等选用不同材料）工条件及材料供应等选用不同材料）钢筋混凝土排架钢筋混凝土排架钢排架钢排架钢与钢筋混凝土组成的排架钢与钢筋混凝土组成的排架砖排架砖排架2.1.1排架结构传力途径排架结构传力途径q屋面荷载屋面荷载v屋顶承重结构屋顶承重结构排架柱排架柱基础；基础；2.1.1排架结构传力途径排架结构传力途径q作用于围护墙的风荷载作用于围护墙的风荷载v一部分直接传于柱子；另一部分则由墙体先传至墙梁，再一部分直接传于柱子；另一部分则由墙体先传至墙梁，再由墙梁传至柱子；由墙梁传至柱子；2.1.1排架结构传力途径排架结构传力途

4、径q水平地震作用水平地震作用v通过屋顶承重结构传至柱子通过屋顶承重结构传至柱子2.1.1排架结构传力途径排架结构传力途径q吊车制动力吊车制动力v经由吊车梁等构件直接传至柱子经由吊车梁等构件直接传至柱子2.1.1排架结构传力途径排架结构传力途径q作用于排架平面内的任何荷载均通过排架传至地基，作用于排架平面内的任何荷载均通过排架传至地基，均使柱子产生弯矩、剪力、轴力等，使柱与基础均均使柱子产生弯矩、剪力、轴力等，使柱与基础均为偏心受力构件。为偏心受力构件。2.1.2 排架结构类型排架结构类型q钢筋混凝土排架结构钢筋混凝土排架结构q钢排架结构钢排架结构q混合排架结构混合排架结构q砖排架结构砖排架结构

5、1 钢筋混凝土排架结构钢筋混凝土排架结构q柱柱v矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱。矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱。q屋顶承重结构屋顶承重结构v薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架q特点：特点：v刚度较大，耐火等级高（刚度较大，耐火等级高（300），），v材料来源方便、制作及施工较简单，材料来源方便、制作及施工较简单，v跨度较大（跨度较大（36 60米），柱高可达米），柱高可达20多米，多米，v吊车载重量可达吊车载重量可达100200吨，吨，v可单跨或多跨布置，各跨可以等高或不等高可单跨或多跨布置，各跨可以等高或不等高钢筋混凝土排架柱类型钢筋混凝土排架柱类型q常用柱的选

6、型（常用柱的选型（自重，刚度，施工，构造，自重，刚度，施工，构造，运输、吊装）运输、吊装）v矩形：外形简单整齐，制作方便矩形：外形简单整齐，制作方便v工字形柱：受力形态比矩形柱合理工字形柱：受力形态比矩形柱合理v平腹杆双肢柱平腹杆双肢柱v斜腹杆双肢柱斜腹杆双肢柱v管柱管柱钢筋混凝土排架柱选型钢筋混凝土排架柱选型q原则原则v力求合理、模板简单、维护方便，要考虑有无吊车、柱高力求合理、模板简单、维护方便，要考虑有无吊车、柱高和柱距等因素；同时要因地制宜，考虑制作、运输、吊装和柱距等因素；同时要因地制宜，考虑制作、运输、吊装及材料供应等条件；在同一工程中，柱型、规格不宜过多，及材料供应等条件；在同一

7、工程中，柱型、规格不宜过多，为施工工厂化、机械化创造条件。为施工工厂化、机械化创造条件。q预制柱根据截面高度确定截面形式：预制柱根据截面高度确定截面形式：vh600mm时，宜采用矩形截面；时，宜采用矩形截面；vh=600800mm时，采用工字型或矩形；时，采用工字型或矩形；vh=9001400mm时，宜采用工字型；时，宜采用工字型；vh1400mm时，宜采用双肢柱；时，宜采用双肢柱；v管柱及其它柱型可根据经验和工程具体情况选用。管柱及其它柱型可根据经验和工程具体情况选用。钢筋混凝土排架柱选型钢筋混凝土排架柱选型q根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式。根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式。v

8、对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；v对于易受撞击及设有壁行吊车的柱宜采用矩形或对于易受撞击及设有壁行吊车的柱宜采用矩形或腹板厚度腹板厚度 120 mm、翼缘高度翼缘高度 150mm 的工字型的工字型柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成实腹形；实腹形；v高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和耐久性。耐久性。v8度或度或9度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字

9、型柱。不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱；型柱。不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱；v柱底至室内地坪以上柱底至室内地坪以上500内及上柱宜采用矩形截面。内及上柱宜采用矩形截面。屋顶承重结构屋顶承重结构q跨度小于跨度小于18米米v可用屋面大梁（薄腹梁）可用屋面大梁（薄腹梁）q跨度大于跨度大于18米米v可用装配式钢筋混凝土屋架可用装配式钢筋混凝土屋架v屋架可以采用三角形屋架、梯形屋架或折线型屋屋架可以采用三角形屋架、梯形屋架或折线型屋架等多种形式。架等多种形式。v屋架形式的选用屋架形式的选用,应考虑厂房的生产要求、跨度大应考虑厂房的生产要求、跨度大小、有无吊车及吊车起吊质量和吊车工作制、建小、

10、有无吊车及吊车起吊质量和吊车工作制、建筑构造、现场条件及当地使用经验等因素。筑构造、现场条件及当地使用经验等因素。2 钢排架及混合排架钢排架及混合排架q钢排架钢排架v屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；q混合排架混合排架v屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。q优点优点v钢桁架自重轻，制作与吊装均比钢筋混凝土桁架有利（不钢桁架自重轻，制作与吊装均比钢筋混凝土桁架有利（不产生裂缝），对具有较大振动的建筑物具有韧性，在地震产生裂缝），对具有较大振动的建筑物具有韧性，在地震作用下，钢结构具有很好的延

11、性。作用下，钢结构具有很好的延性。v在跨度在跨度30m时，优点更突出。时，优点更突出。v有防爆要求的建筑中，为减轻屋顶重量，减少灾害常采用有防爆要求的建筑中，为减轻屋顶重量，减少灾害常采用钢结构屋顶。钢结构屋顶。2 钢排架及混合排架钢排架及混合排架q缺点：缺点：v高温环境，钢材的强度将受到影响；高温环境，钢材的强度将受到影响；一般在一般在300oC以下影响不大，而超过以下影响不大，而超过300oC以后，钢材以后，钢材的屈服点及极限强度均开始下降，当达到的屈服点及极限强度均开始下降，当达到600oC时，强时，强度几乎为零。度几乎为零。v防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非防火等级不能满足二

12、级要求（屋顶承重结构为非燃烧体，耐火极限燃烧体，耐火极限0.5小时小时)；v不能耐受酸气腐蚀；不能耐受酸气腐蚀；v不宜用于湿度较大的环境；不宜用于湿度较大的环境；v易失稳，应注意设置支撑系统。易失稳，应注意设置支撑系统。钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类q大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工业车间；业车间；q钢桁架作为屋面承重结构，屋面板可以采用有檩体钢桁架作为屋面承重结构，屋面板可以采用有檩体系和无檩体系系和无檩体系q有檩体系有檩体系v檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻型钢桁架檩条等，檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻

13、型钢桁架檩条等，屋面材料可以采用瓦楞铁、压轧型钢板、石棉瓦、预制钢屋面材料可以采用瓦楞铁、压轧型钢板、石棉瓦、预制钢筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。q无檩体系无檩体系v一般屋面可以采用预应力大型屋面板，或加筋加气混凝土一般屋面可以采用预应力大型屋面板，或加筋加气混凝土屋面板，采用加筋灌缝提高刚度和防潮。屋面板，采用加筋灌缝提高刚度和防潮。钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类排架柱排架柱q钢排架柱钢排架柱v一般可以选择工字型或一般可以选择工字型或H型钢柱；型钢柱；v荷载较大时，可用型钢及钢板组

14、合成大型实腹工荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工字型柱；字型柱；v荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱v为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护层；层；q混合排架柱混合排架柱v与钢筋混凝土排架相同与钢筋混凝土排架相同2.2 薄腹梁结构薄腹梁结构q薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于屋盖。屋盖。v由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用工字型或工字型或T型，因而梁腹明显地薄，故称型，因而梁腹明显地薄，故称“薄腹薄腹梁梁”。

15、2.2.1 薄腹梁的优缺点和运用范围薄腹梁的优缺点和运用范围q制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由于梁制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由于梁的高度比桁架小，侧向刚度较大，可以降低厂房的的高度比桁架小，侧向刚度较大，可以降低厂房的高度且不需设置屋面支撑。高度且不需设置屋面支撑。q自重大。所以适用跨度仅是自重大。所以适用跨度仅是618m范围。范围。v普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为612m，v预应力时，跨度为预应力时，跨度为1218m。q薄腹梁可分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式薄腹梁可分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式及跨度大小选用。及跨度大小选用。v单坡式的梁

16、高不变；单坡式的梁高不变；v双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加，因梁高的变化与受双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加，因梁高的变化与受力情况相符，故较省材料和更加经济。力情况相符，故较省材料和更加经济。2.2.2 薄腹梁的构造尺寸薄腹梁的构造尺寸q由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。v梁端部高度：一般不小于梁端部高度：一般不小于600。v双坡式的屋面坡度：双坡式的屋面坡度：1/81/12。v梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则v单坡梁高单坡梁高h=（1/181/12）l，普通钢筋混凝土时；，普通钢筋混

17、凝土时；v双坡梁的中间高双坡梁的中间高h=（1/141/16）l，预应力时；，预应力时；v梁腹厚度：一般梁腹厚度：一般60100。v上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常250400。v下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常200300。薄腹梁尺寸图薄腹梁尺寸图薄腹梁选用薄腹梁选用q1预应力混凝土单坡屋面梁（预应力混凝土单坡屋面梁（G414）q2预应力混凝土双坡屋面梁（预应力混凝土双坡屋面梁（G414）v高度小，重心低，侧向刚度好，施工方便，但自高度小，重心低，侧向刚度好，施工方便，但自重大，经济指标较差；适用与有

18、较大震动和腐蚀重大，经济指标较差；适用与有较大震动和腐蚀介质的厂房。介质的厂房。v屋面坡度为屋面坡度为1/81/122.3 桁架结构桁架结构q桁架应用广，适用跨度范围（桁架应用广，适用跨度范围（660m）非常大。）非常大。q以受力特点可分为以受力特点可分为v平面桁架、立体桁架、空腹桁架。平面桁架、立体桁架、空腹桁架。v通常所指的桁架全是平面桁架，旨在强调其立体桁架或空通常所指的桁架全是平面桁架，旨在强调其立体桁架或空腹桁架有所区别时，才称之为平面桁架。腹桁架有所区别时，才称之为平面桁架。q文艺复兴时期，改进完善了木桁架，解决了空间屋文艺复兴时期，改进完善了木桁架，解决了空间屋顶结构的问题；顶结

19、构的问题；q19世纪工业大发展，因工业、交通建设需要，进一世纪工业大发展，因工业、交通建设需要，进一步加大跨度。出现了各种钢屋架采用桁架步加大跨度。出现了各种钢屋架采用桁架q房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时常称为屋架。常称为屋架。2.3 桁架结构桁架结构q桁架结构的优点桁架结构的优点v受力合理；受力合理；v计算简单；计算简单；v施工方便；施工方便；v适应性强；适应性强；v对支座没有横向推力。对支座没有横向推力。v扩大了梁式结构的适用跨度。扩大了梁式结构的适用跨度。2.3 桁架结构桁架结构q桁架结构的缺点桁架结构的缺点v结构高度大，侧向刚度

20、小。其中侧向刚度小对于结构高度大，侧向刚度小。其中侧向刚度小对于钢屋架特别明显，钢屋架特别明显，v桁架结构受压的上弦平面外稳定性差，难以抵抗桁架结构受压的上弦平面外稳定性差，难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要设置支撑。房屋纵向的侧向力，需要设置支撑。v一般房屋纵向的侧向力并不大，但支撑很多，都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，故耗钢量不少按构造（长细比）要求确定截面，故耗钢量不少却未能材尽其用。却未能材尽其用。2.3.1 桁架结构的受力特点桁架结构的受力特点q1 桁架的形成桁架的形成q2 桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q3 桁架结构的内力桁架结构的内力1

21、桁架的形成桁架的形成q从梁结构截面应力的分布情况来看，单跨简支梁受从梁结构截面应力的分布情况来看，单跨简支梁受荷后的截面应力分布为压区三角形和拉区三角形，荷后的截面应力分布为压区三角形和拉区三角形，中和轴处应力为零，离中和轴越近应力越小中和轴处应力为零，离中和轴越近应力越小q利用这一特点，把横截面上的中间部分削减形成工利用这一特点，把横截面上的中间部分削减形成工字型截面，即可以节省材料又可以减轻结构自重。字型截面，即可以节省材料又可以减轻结构自重。1桁架的形成桁架的形成q把纵截面上的中间部分挖空形成空腹式，可收到节把纵截面上的中间部分挖空形成空腹式，可收到节省材料和减轻自重的效果，挖空程度越大

22、，材料越省材料和减轻自重的效果，挖空程度越大，材料越省，自重越轻；省，自重越轻；q大幅度挖空，中间剩下几根截面很小的连杆时，就大幅度挖空，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为所谓的发展成为所谓的“桁架桁架”。1桁架的形成桁架的形成q桁架的组成桁架的组成v上弦，上弦，v下弦，下弦，v竖腹杆，竖腹杆，v斜腹杆，斜腹杆，q桁架的实质桁架的实质v利用梁的截面几何特征的有利因素，即利用了构利用梁的截面几何特征的有利因素，即利用了构件截面的惯性矩和抵抗矩增大的同时，截面面积件截面的惯性矩和抵抗矩增大的同时，截面面积反而可以减小。反而可以减小。v“即以最小截面面积作最大限度的扩展即以最小截面面积作最大限

23、度的扩展”。1桁架的形成桁架的形成q桁架的受力特点桁架的受力特点v各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件。各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件。v外荷载所产生的弯矩由上弦下弦形成的力偶来平外荷载所产生的弯矩由上弦下弦形成的力偶来平衡；上弦受压，下弦受拉；衡；上弦受压，下弦受拉；桁架的上下弦之间的距离拉开越远越有利，适用跨度桁架的上下弦之间的距离拉开越远越有利，适用跨度越大。越大。v外荷载所产生的剪力由竖腹杆的轴力和斜腹杆轴外荷载所产生的剪力由竖腹杆的轴力和斜腹杆轴力的竖向分量来平衡。力的竖向分量来平衡。v截面正应力分布均匀；材料强度可以得到充分发截面正应力分布均匀；材料强度可以得到充分发挥。挥。2桁

24、架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定12桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定2。是是桁桁架结构简化计算模型的关键架结构简化计算模型的关键。v在实际房屋建筑工程中，真正采用铰接节在实际房屋建筑工程中，真正采用铰接节点的点的桁桁架是极少的架是极少的。木材常采用木材常采用榫接，与铰接的力学要求较为接近；榫接，与铰接的力学要求较为接近；钢材常用铆接或焊接，节点可传递一定的弯矩；钢材常用铆接或焊接，节点可传递一定的弯矩；钢筋混凝土的节点构造则往往采用刚性连接。钢筋混凝土的节点构造则往往采用刚性连接。2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定2。v严格严格说

25、，钢说，钢桁桁架和钢筋混凝土架和钢筋混凝土桁桁架都应按刚架结架都应按刚架结构计算，各构计算，各杆件除承受轴力外，还承受弯矩的作杆件除承受轴力外，还承受弯矩的作用。用。v弯矩产生的应力很小，在节点构造上采取适当的弯矩产生的应力很小，在节点构造上采取适当的措施，其应力对结构或构件不会造成危害，措施，其应力对结构或构件不会造成危害，v故一般计算中均将桁架结构节点取为铰接。故一般计算中均将桁架结构节点取为铰接。2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定3 2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定3v所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架所有外力（包括荷载及支座反力）都

26、作用在桁架的中心平面内，并集中于节点上。的中心平面内，并集中于节点上。v非节点荷载的处理非节点荷载的处理木桁架或钢筋混凝土桁架木桁架或钢筋混凝土桁架加大截面加大截面钢桁架钢桁架再分式再分式2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q桁架的基本特点桁架的基本特点v平面平面外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件轴线所在的平面内；轴线所在的平面内；v几何不变几何不变桁架的杆件按三角形法则构成桁架的杆件按三角形法则构成;v铰接铰接杆件相交的节点，按铰接考虑杆件相交的节点，按铰接考虑;v轴向受力轴向受力各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受轴向力，这是材尽

27、其用的有效途径。轴向力，这是材尽其用的有效途径。3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力的不均匀性桁架的内力的不均匀性v整体上，桁架的受力比梁式结构合理；整体上，桁架的受力比梁式结构合理；v各杆件单元，内力分布是不均匀的；各杆件单元，内力分布是不均匀的；v杆件的截面尺寸由同一类构件中内力最大者决定；杆件的截面尺寸由同一类构件中内力最大者决定；其余杆件的材料强度仍未得到充分发挥。其余杆件的材料强度仍未得到充分发挥。v桁架的内力与桁架外形有着密切的关系。桁架的内力与桁架外形有着密切的关系。3桁架结构的内力桁架结构的内力q平行弦桁架平行弦桁架v杆件内力是不均匀的，杆件内力是不均匀的，v弦杆内力是两

28、端小而向中间逐渐增大，弦杆内力是两端小而向中间逐渐增大，v腹杆内力是两端大而想中间逐渐减小。腹杆内力是两端大而想中间逐渐减小。3桁架结构的内力桁架结构的内力q三角形桁架三角形桁架v杆件内力是不均匀的杆件内力是不均匀的v弦杆内力是两端大而中间逐渐减小，弦杆内力是两端大而中间逐渐减小，v腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大。腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大。3桁架结构的内力桁架结构的内力q弧形桁架弧形桁架v杆件内力大致均匀，杆件内力大致均匀，v从力学角度看，它的形状与简支梁的弯矩图形相从力学角度看，它的形状与简支梁的弯矩图形相似，其形状符合受荷后的内力变化规律，所以是似，其形状符合受荷后的内力变化规律

29、，所以是结构上较好的形式。结构上较好的形式。3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力与桁架外形的关系桁架的内力与桁架外形的关系3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力与桁架外形的关系桁架的内力与桁架外形的关系3桁架结构的内力桁架结构的内力q在其他条件相同的情况下，受力最合理，结在其他条件相同的情况下，受力最合理，结点构造最简单，用料最经济，自重最轻巧，点构造最简单，用料最经济，自重最轻巧，施工也可行的是多边形或弧形桁架，因其上施工也可行的是多边形或弧形桁架，因其上弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。的情况。q一般为便于构造与制作，上下弦各采用

30、等截一般为便于构造与制作，上下弦各采用等截面杆件，其截面按最大内力决定，故内力较面杆件，其截面按最大内力决定，故内力较小的节间，材料未尽其用；为充分发挥材力，小的节间，材料未尽其用；为充分发挥材力，应尽量使弦杆各节点内力值接近。应尽量使弦杆各节点内力值接近。3桁架结构的内力桁架结构的内力q进一步改进多边形桁架，使其上弦制作方便进一步改进多边形桁架，使其上弦制作方便些，可作成折线形上弦的桁架，其高度变化些，可作成折线形上弦的桁架，其高度变化接近于抛物线，适用于中、大跨（接近于抛物线，适用于中、大跨（l18m），），但其制作仍比三角形或梯形桁架复杂，但其制作仍比三角形或梯形桁架复杂，q三角形桁架的

31、最大特点是上弦为两根直料，三角形桁架的最大特点是上弦为两根直料，构造与制作最简单，但受力极不均匀，仅适构造与制作最简单，但受力极不均匀，仅适用于小、中跨用于小、中跨(l18m)的桁架情况。的桁架情况。q按材料分类按材料分类v木屋架木屋架v钢钢-木组合屋架木组合屋架v钢屋架钢屋架v轻型钢屋架轻型钢屋架v钢筋混凝土屋架钢筋混凝土屋架v预应力钢筋混凝土屋架预应力钢筋混凝土屋架v钢筋混凝土钢筋混凝土-钢组合屋架钢组合屋架q按屋架外形分类按屋架外形分类v三角形屋架三角形屋架v梯形屋架梯形屋架v抛物线屋架抛物线屋架v折线型屋架折线型屋架v平行弦屋架平行弦屋架q按结构受力特点按结构受力特点v桥式屋架桥式屋架

32、v无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v刚接桁架刚接桁架v立体桁架立体桁架1木屋架木屋架q材料材料v常用方木或原木齿连接的豪式木屋架。常用方木或原木齿连接的豪式木屋架。q形式形式v一般分为三角形和梯形两种，工地制作。一般分为三角形和梯形两种，工地制作。1木屋架木屋架q豪式木屋架主要尺寸豪式木屋架主要尺寸v节间长度以控制在节间长度以控制在23m的范围内为宜，一般为的范围内为宜，一般为48节间；节间；v适用跨度为适用跨度为1218m；v当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料。当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料。v当屋架跨度较大上弦需做节头时，四节间屋架的当屋架跨度较大上弦需做节头时，四节间屋架的接头以设在中间节点

33、处为宜；六节间以上的屋架，接头以设在中间节点处为宜；六节间以上的屋架，接头不应设在脊节点的两侧。接头不应设在脊节点的两侧。v接头位置应尽量靠近节点，避免承受较大的弯矩。接头位置应尽量靠近节点，避免承受较大的弯矩。v木屋架的高跨比宜在木屋架的高跨比宜在1/51/4之间。之间。1木屋架木屋架q三角形屋架三角形屋架v内力分布不均匀、支座处大而跨中小。内力分布不均匀、支座处大而跨中小。v一般适用于跨度在一般适用于跨度在18m以内以内v坡度大，适用于屋面材料为粘土瓦、水泥瓦及小坡度大，适用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。青瓦等要求排水坡度较大的情况。1木屋架木屋架q梯形屋架梯

34、形屋架v受力性能比三角形屋架合理。受力性能比三角形屋架合理。v适用于房屋跨度较大时，适用跨度适用于房屋跨度较大时，适用跨度1218m。v当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料时，屋面坡度需取时，屋面坡度需取il/5。2钢钢-木组合屋架木组合屋架q豪式、芬克式、梯形和下折式豪式、芬克式、梯形和下折式q选型考虑因素选型考虑因素v不易取得符合下弦材质标准的上等木材；不易取得符合下弦材质标准的上等木材；v原木和方木干燥较慢，干裂缝对采用齿连接和螺栓连接的原木和方木干燥较慢，干裂缝对采用齿连接和螺栓连接的下弦十分不利；下弦十分不利；v采用钢拉杆作为屋架的下弦

35、，每采用钢拉杆作为屋架的下弦，每m2建筑面积的用钢量仅增建筑面积的用钢量仅增加加24kg，但却显著地提高了结构的可靠性，但却显著地提高了结构的可靠性，v由于钢材的弹性模量高于木材，且还消除了接头的非弹性由于钢材的弹性模量高于木材，且还消除了接头的非弹性变形，从而提高了屋架结构的刚度。变形，从而提高了屋架结构的刚度。q适用跨度适用跨度视屋架结构的外形而定视屋架结构的外形而定v三角形屋架，跨度一般为三角形屋架，跨度一般为1218m，v梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达1824m。3钢屋架钢屋架q 屋架形式屋架形式三角形屋架三角形屋架梯形屋架梯形屋架矩形（平行弦

36、）屋架矩形（平行弦）屋架3钢屋架钢屋架q三角形屋架三角形屋架v一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。v当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架的当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架的高跨比为高跨比为1/41/6。v屋架弦杆内力变化较大，弦杆内力在支座处最大，屋架弦杆内力变化较大，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。一般在跨中最小，材料强度不能充分发挥作用。一般宜用于中小跨度的轻屋盖结构。宜用于中小跨度的轻屋盖结构。v当荷载和跨度较大时，三角形屋架不经济。当荷载和跨度较大时，三角形屋架不经济。v常用形式是芬克式屋架，它的腹杆受力合理，长常

37、用形式是芬克式屋架，它的腹杆受力合理，长杆受拉，短杆受压，且可分为两根小屋架制作，杆受拉，短杆受压，且可分为两根小屋架制作，运至现场进行安装、施工方便。运至现场进行安装、施工方便。3钢屋架钢屋架q三角形屋架（三角形屋架（a）v构造简单，高跨比构造简单，高跨比H/L=1/61/4，v均布垂直荷载作用下，上弦及斜腹杆均为受压杆均布垂直荷载作用下，上弦及斜腹杆均为受压杆件，斜腹杆截面较大，不经济。件，斜腹杆截面较大，不经济。3钢屋架钢屋架q三角形屋架（三角形屋架（b，再分式屋架），再分式屋架）v构造较复杂，但腹杆中的受压杆较短，受拉杆则构造较复杂，但腹杆中的受压杆较短，受拉杆则为长杆，材料强度得以发

38、挥，节省钢材。为长杆，材料强度得以发挥，节省钢材。v一般用于一般用于18m以下。以下。3钢屋架钢屋架q三铰拱屋架三铰拱屋架v由两片斜桁架将其屋脊处顶点铰接并将两个支座由两片斜桁架将其屋脊处顶点铰接并将两个支座用下弦杆拉结而成的静定结构。用下弦杆拉结而成的静定结构。v上弦高度上弦高度h/l=1/181/12；v上弦宽度上弦宽度b/h=1/2.51/1.5；vH/L=1/61/4。3钢屋架钢屋架q三铰拱屋架三铰拱屋架v斜桁架由若干短杆组成，材料强度得以充分利用；斜桁架由若干短杆组成，材料强度得以充分利用；v斜桁架腹杆的杆件较短，可以用小角钢、圆管甚斜桁架腹杆的杆件较短，可以用小角钢、圆管甚至用圆钢

39、制作；至用圆钢制作；v斜桁架可以为平面桁架或空间桁架；斜桁架可以为平面桁架或空间桁架；v平面桁架平面桁架杆件数量少制作简单，用料少，但侧向刚度差，用于杆件数量少制作简单，用料少，但侧向刚度差，用于跨度小檩条间距近的屋顶；跨度小檩条间距近的屋顶；v空间桁架空间桁架后者杆件数目多，构造复杂，用料多，刚度好，安装后者杆件数目多，构造复杂，用料多，刚度好，安装檩条方便，跨度大檩条间距远的屋顶；檩条方便，跨度大檩条间距远的屋顶；3钢屋架钢屋架q梯形屋架梯形屋架v是工业厂房和空旷建筑的最常用形式。是工业厂房和空旷建筑的最常用形式。v梯形屋架具有坡形上弦，梯形屋架具有坡形上弦，v坡度一般为坡度一般为/121

40、/10v桁架桁架H/L=1/121/10；3钢屋架钢屋架q梯形屋架梯形屋架v屋面荷载一般应作为集中荷载作用于上弦节点处，屋面荷载一般应作为集中荷载作用于上弦节点处，这样可以使上弦杆只有轴力而无弯矩，故节点间这样可以使上弦杆只有轴力而无弯矩，故节点间距一般取为檩条的间距或大型屋面板的间距，当距一般取为檩条的间距或大型屋面板的间距，当跨度较大时，为了使上弦节点间距减小，可以采跨度较大时，为了使上弦节点间距减小，可以采用复式分支腹杆用复式分支腹杆(b)；2.3.6钢屋架形式钢屋架形式q梯形屋架梯形屋架v屋架用直线杆件，形状及构造较简单，制作容易；屋架用直线杆件，形状及构造较简单，制作容易；坡度平缓，

41、适合油毡屋面；屋架跨中较高两端较坡度平缓，适合油毡屋面；屋架跨中较高两端较低，应力比三角形屋架均匀；屋架高度较小，使低，应力比三角形屋架均匀；屋架高度较小，使室内结构占用空间小，建筑方面易于处理；存在室内结构占用空间小，建筑方面易于处理；存在大量长度较大的受压腹杆，在材料用量方面不经大量长度较大的受压腹杆，在材料用量方面不经济。济。3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架：弓弦式屋架：v把屋架上弦作成圆弧线或抛物线形状把屋架上弦作成圆弧线或抛物线形状3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架的轮廓与将屋架作为简支梁承受均布荷载时屋架的轮廓与将屋架作为简支梁承受均布荷载时的弯矩图形相似，故屋架上弦与下弦的内力

42、均匀；的弯矩图形相似，故屋架上弦与下弦的内力均匀；v当上弦为抛物线时，受力状态最为合理，但制作当上弦为抛物线时，受力状态最为合理，但制作费工，屋架各节点的竖坐标高度与简支梁弯矩图费工，屋架各节点的竖坐标高度与简支梁弯矩图形的竖坐标成正比。形的竖坐标成正比。2.3.6钢屋架形式钢屋架形式q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架上弦各节点间内力均为压应力，且在各节间屋架上弦各节点间内力均为压应力，且在各节间内数值均为一定值；下弦杆在全跨度内也均为相内数值均为一定值；下弦杆在全跨度内也均为相等的拉应力；腹杆内力则均为零，其作用仅用于等的拉应力；腹杆内力则均为零，其作用仅用于维持屋架的平面内刚度，并减少上弦的平面

43、内节维持屋架的平面内刚度，并减少上弦的平面内节间长度，利于平面内稳定间长度，利于平面内稳定v按圆弧线放样，上弦各点的竖坐标接近抛物线，按圆弧线放样，上弦各点的竖坐标接近抛物线，上下弦内力比较均匀，腹杆各杆件的内力则不为上下弦内力比较均匀，腹杆各杆件的内力则不为零，但很小，对受压杆按允许的长细比的构造来零，但很小，对受压杆按允许的长细比的构造来设计。设计。3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架两端的上弦坡度较陡，跨中则比较平坦：不屋架两端的上弦坡度较陡，跨中则比较平坦：不适用于石棉瓦瓦楞铁等屋面材料；两端对铺设屋适用于石棉瓦瓦楞铁等屋面材料；两端对铺设屋面油毡也颇为不利。面油毡也颇为不利。v

44、此类屋架在室内占用的空间体积较少；结构表面此类屋架在室内占用的空间体积较少；结构表面的暴露面积较小，屋面散热面积也较小，对节约的暴露面积较小，屋面散热面积也较小，对节约能源有利；能源有利；v屋架的曲线形象可使建筑立面比较活泼。屋架的曲线形象可使建筑立面比较活泼。3钢屋架钢屋架q梯型屋架梯型屋架v一般用于屋面坡度较小的屋盖中。一般用于屋面坡度较小的屋盖中。v受力性能比三角形屋架优越、适用于较大跨度或较大荷载受力性能比三角形屋架优越、适用于较大跨度或较大荷载的工业厂房。的工业厂房。v当上弦坡度为当上弦坡度为1/81/12时，梯形屋架的高度可取时，梯形屋架的高度可取1/61/8l，v多用于无檩体系屋

45、盖，屋面大多用大型屋面板。多用于无檩体系屋盖，屋面大多用大型屋面板。上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，上弦中不产面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，上弦中不产生局部弯矩。生局部弯矩。当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式。当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式。v当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间距而定，一般为距而定，一般为0.83m。3钢屋架钢屋架q矩形（平行弦）屋架矩形（平行弦）屋架v上、下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易上、下

46、弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易于满足标准化、工业化生产的要求。于满足标准化、工业化生产的要求。v矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不均匀，故材料强度得不到充分利用，均匀，故材料强度得不到充分利用，v不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑系统。系统。v当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件截面尺寸。截面尺寸。4轻型钢屋架轻型钢屋架q结构型式结构型式v三角形屋架，常用。三角形屋架，常用。v三铰拱屋架，适用于斜坡屋面，坡度通常取三铰拱屋架，适用于斜坡屋面，

47、坡度通常取1/21/3。v梭形屋架，屋面坡度较平坦，通常取梭形屋架，屋面坡度较平坦，通常取1/121/8。q构件选用构件选用v屋架的上弦一般用小角钢；屋架的上弦一般用小角钢；v下弦和腹杆可用小角钢或圆钢。下弦和腹杆可用小角钢或圆钢。q适用范围适用范围v跨度跨度18m、柱距、柱距46m、设有起重量、设有起重量50kN的中、轻级的中、轻级工作制桥式吊车的工业建筑。工作制桥式吊车的工业建筑。v跨度跨度18m的民用房屋的屋盖结构。的民用房屋的屋盖结构。4轻型钢屋架轻型钢屋架q三角形轻钢屋架三角形轻钢屋架v常用的有芬克式和豪式两种。构件布置和受力特点与普通常用的有芬克式和豪式两种。构件布置和受力特点与普

48、通钢屋架相似。钢屋架相似。q三铰拱轻钢屋架三铰拱轻钢屋架v由两根斜梁和一根拉杆组成，拉杆可用圆钢或角钢，斜梁由两根斜梁和一根拉杆组成，拉杆可用圆钢或角钢，斜梁有平面桁架式和空间桁架式两种。有平面桁架式和空间桁架式两种。v杆件受力合理，斜梁腹杆短、取材方便，经济效果好。杆件受力合理，斜梁腹杆短、取材方便，经济效果好。v三铰拱屋架由于拱拉杆比较细柔，不能承压，并且无法设三铰拱屋架由于拱拉杆比较细柔，不能承压，并且无法设置垂直支撑和下弦水平文撑，整个屋盂结构的刚度较差，置垂直支撑和下弦水平文撑，整个屋盂结构的刚度较差，故不宜用于有振动荷载及屋架跨度超过故不宜用于有振动荷载及屋架跨度超过18m的工业厂

49、房。的工业厂房。v为满足整体稳定性要求，斜梁高跨比取为满足整体稳定性要求，斜梁高跨比取1/121/18。斜梁截。斜梁截面的宽度与高度之比取面的宽度与高度之比取1/1.51/2。4轻型钢屋架轻型钢屋架梭形屋架梭形屋架q形式形式v平面桁架式和空间桁架式。平面桁架式和空间桁架式。v一般是上弦杆为角钢、其余则采用圆钢。一般是上弦杆为角钢、其余则采用圆钢。v取材方便、截面重心低、空间刚度好、可不设支撑，采用取材方便、截面重心低、空间刚度好、可不设支撑，采用空间形式时，制作放样复杂，可以应用较短的杆件。空间形式时，制作放样复杂，可以应用较短的杆件。4轻型钢屋架轻型钢屋架梭形屋架梭形屋架q适用范围适用范围v

50、跨度为跨度为915m，间距为，间距为34.2m的屋盖体系。的屋盖体系。q截面形式截面形式v正三角形和倒三角形。正三角形和倒三角形。4轻型钢屋架轻型钢屋架梭形屋架梭形屋架q屋架高度屋架高度vHA+B，A=B较为合理较为合理vA由屋面坡度确定，由屋面坡度确定，B愈大，则弦杆内力愈小，但愈大，则弦杆内力愈小，但腹杆长度增加。腹杆长度增加。v屋架的高跨比为屋架的高跨比为1/81/12。5混凝土屋架混凝土屋架q屋架形式屋架形式v三角形屋架、三铰拱屋架、两铰拱屋架三角形屋架、三铰拱屋架、两铰拱屋架v梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架v无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v钢筋混凝土屋架和预应