2.2屋架結構的型式

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使用要求，跨度和荷載大小，以及材料供應和施工技術水平等因素有關。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架，其型式也各不一樣。2.2屋架結構的型式用于房屋上的桁架常稱屋架1按使用材料：木屋架、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：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：橋式屋架、無斜腹桿屋架（剛接桁架、空腹桁架）、立體桁架等按使用材料：木屋架、鋼－木組合屋架、鋼屋架、輕型鋼屋2三角形桁架三角形屋架一般用于屋面坡度較大的屋蓋結構中。一般宜用于中小跨度的輕屋蓋結構?？缍纫话阍?8m以內(nèi)。梯形桁架梯型屋架一般用于屋面坡度較小的屋蓋中。其受力性能比三角形屋架優(yōu)越,適用于較大跨度或荷載的工業(yè)廠房。屋面坡度需取i=1/5,跨度為12-18m。矩形桁架矩形屋架也稱為平行弦屋架。其上下弦平行,腹桿長度一致,桿件類型少,易于滿足標準化、工業(yè)化生產(chǎn)的要求。常用于托架或支撐系統(tǒng)。三角形桁架三角形屋架一般用于屋面坡度較大的屋蓋結構中。一32.2.1木屋架一般為三角形屋架，內(nèi)力支座處大而跨中小。適用于跨度在18米以內(nèi)的建筑中。節(jié)間長度控制2-3m內(nèi)，高跨比不宜小于1/5-1/4。2.2.1木屋架一般為三角形屋架，內(nèi)力支座處大而跨中小4木屋架這種屋架型式適用于木屋架。其特點是：(1)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，這對采用木材作桿件提供有利條件。(2)木屋架的結點采用齒聯(lián)結。這種屋架結點上相交的桿件不多，為齒聯(lián)結提供可能性。

豪式木屋架的適用跨度為9～2l米，最經(jīng)濟跨度為9～l5米。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；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1.5～2.5米之間。所以設計上常常是：木屋架這種屋架型式適用于木屋架。其特點是：豪式5

跨度6～9米時，采用四節(jié)間跨度9～12米時，采用六節(jié)間跨度12～15米時，采用八節(jié)間跨度在15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?？缍?～9米時，采用四節(jié)間6鋼-木組合屋架的型式有豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架和下折式屋架。2.2.2鋼-木組合屋架鋼-木組合屋架的型式有豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架7鋼-木組合屋架采用鋼拉桿作為屋架的下弦桿，消除接頭的非彈性變形，從而提高屋架結構的剛度。鋼-木組合屋架采用鋼拉桿作為屋架的下弦桿，消除接頭的非彈82.2.3鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。2.2.3鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿9三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：(1)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。三角形鋼屋架也稱為芬克式屋架，是鋼屋架的典型型10(2)這種屋架型式的下弦中段雖然長，但因下弦內(nèi)力是受拉，鋼材抗拉最適宜，所以，這段桿件雖長但無害處。芬克式屋架為鋼屋架，鋼材成本較高，故主要用于大跨度情況，一般適用跨度為36米以上。(2)這種屋架型式的下弦中段雖然長，但因下弦內(nèi)力是受拉，鋼材11梯形屋架是由雙梯形合并而成，外形和荷載引起的彎矩圖形接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，材料較經(jīng)濟。梯形屋架在支座處有一定的高度，既可與鋼筋混凝土柱接，也可與鋼柱做成固接。屋架中的腹桿體系，可采用人宇式、再分式和單斜桿式。梯形屋架是由雙梯形合并而成，外形和荷載引起的彎矩圖12平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構造統(tǒng)一，便于制造，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；水平式平行弦屋架多用做托架。平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構造統(tǒng)一，便于13鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。142.2.4輕型鋼屋架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。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。上弦一般用小角鋼。三角形屋架和三鉸拱屋架的屋面坡度較大，通常取1/2～1/3。輕型鋼屋架適用于跨度≤18m，柱距4～6m，設置有起重量≤5t的中、輕級工作制橋式吊車的工業(yè)建筑和跨度≤18m的民用房屋的屋蓋結構。2.2.4輕型鋼屋架輕型鋼屋架常見的有圓鋼輕型鋼屋架，小15常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式(圖)，其特點為長桿受拉，短桿受壓，結構受力比較合理，制作亦方便，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，斜梁有平面桁架式和空間桁架式兩種(圖)，拉桿可用圓鋼或角鋼，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。梭形屋架有平面桁架式和空間桁架式兩種，適用于跨度為9～15m，間距為3～4.2m的屋蓋體系。屋架的高跨比為1/9～1/12(圖)。受力特點：常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式(圖)，其特點為長桿受拉，短桿162.2.5混凝土屋架2.2.5混凝土屋架172.2.5鋼筋混凝土屋架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，故屋架無固定型式。只要受力合理，節(jié)省材料，構造簡單，施工方便就可以。鋼筋混凝土屋架設計時，為了結點構造簡單，要求每個結點上相交的桿件數(shù)目不多于五根，而且腹桿與弦桿的交角不小于30°。2.2.5鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土的各種受力18常用鋼筋混凝土屋架的適用跨度12～18m18～36m12～18m2.2.5鋼筋混凝土屋架常用鋼筋混凝土屋架的適用跨度12～18m18～36m12～119混凝土屋架常見型式：梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架鋼筋混凝土屋架跨度：15～24m預應力混凝土屋架跨度：18～36m或更大1.梯形屋架：上弦節(jié)間：3m下弦節(jié)間：6m矢跨比：1/6～1/8端部高度：1.8～2.2m適用：重型、高溫、采用井式或橫向天窗的廠房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202.折線形屋架1：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或大中型廠房。屋面坡度平緩，適用于卷材防水屋面的中型廠房。2.折線形屋架1：外形較合理，自重輕，屋面坡度大。3.折線形214.拱形屋架：上弦一般采用拋物線形，也可采用折線形。外形合理、內(nèi)力均勻、自重輕。矢跨比：1/6～1/85.無腹桿屋架：上弦一般為拋物線形，構造簡單，便于制作。節(jié)點剛接，可按剛架計算：上弦桿：壓彎構件下弦桿：拉彎構件豎腹桿：拉彎構件若按拱計算：上弦桿：受壓的拱身下弦桿：拉桿豎腹桿：受拉（荷載作用于下弦）零桿（荷載作用于上弦）4.拱形屋架：上弦一般采用拋物線形，也可采用折線形。外形合理22232.2.6鋼筋混凝土-鋼組合屋架上弦桿采用剛勁混凝土，下弦桿采用型鋼。充分利用兩種材料的特性。232.2.6鋼筋混凝土-鋼組合屋架上弦桿采用剛勁23組合屋架已大量采用，由于制造簡單、施工占地小、自重輕，不需要重型起重設備，因此特別適于山區(qū)中、小型建筑。折線形組合屋架下?lián)问轿褰切谓M合屋架組合屋架已大量采用，由于制造簡單、施工占地小、自重輕24三鉸組合屋架兩鉸組合屋架三鉸組合屋架兩鉸組合屋架252.2.7板狀屋架板狀屋架是將屋面板與屋架合二為一的結構體系。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混凝土制作。屋面板與屋架共同工作，屋蓋結構傳力簡捷、整體性好，減少了屋蓋構件，節(jié)省鋼材和水泥，結構自重輕，經(jīng)濟指標較好。2.2.7板狀屋架板狀屋架是將屋面板與屋26屋架選型的一般原則（以材料而言）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，施工條件等出素，并進行全面的技術經(jīng)濟分析。1.建筑跨度在36米以上時宜選用鋼屋架，但在有侵蝕介質(如酸、堿性物質)的廠房中則不宜采用鋼結構。屋架選型的一般原則（以材料而言）屋架的選型必須綜合考272.為節(jié)約鋼材，跨度在36米以下時宜選用預應力鋼筋混凝土屋架?？缍仍?8至24米之間，又無預應力條件時，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，可以提高結構的抗裂性，防止鋼筋受腐蝕。2.為節(jié)約鋼材，跨度在36米以下時宜選用預應力鋼筋283.建筑跨度在18米以下時，可選用鋼筋混凝土－鋼組合層架。這種屋架技術經(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差，不宜用于振動較大(如吊車起重量超過10噸)的廠房。4．房屋內(nèi)部以及所在地區(qū)的相對濕度大于75％，通風不良者，或具有侵蝕性質介質的建筑，則不宜選用木屋架和鋼屋架。3.建筑跨度在18米以下時，可選用鋼筋混凝土－鋼組合層292.3.1屋架結構的主要尺寸屋架的矢高直接影響結構的剛度與經(jīng)濟指標。矢高大、弦桿受力小,但腹桿長、長細比大、易壓曲,用料反而會增多。矢高小,則弦桿受力大、截面大、且屋架剛度小、變形大。一般矢高可取跨度的1/10~1/5。矢高屋架上弦坡度的確定應與屋面防水構造相適應。當采用瓦類屋面時,屋架上弦坡度應大些,一般不小于1/3,以利于排水。當采用大型屋面板并做卷材防水時,屋面坡度可平緩些,一般為1/8~l/12。坡度2.3屋架結構的選型與布置2.3.1屋架結構的主要尺寸屋架的矢高直接影響結構30屋架結構的主要尺寸屋架節(jié)間長度的大小與屋架的結構型式,材料及荷載有關。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。屋架上弦節(jié)間長度常取3m。當屋蓋采用有檁體系時,則屋架上弦節(jié)間長度應與檁條間距一致。節(jié)間距屋架結構的選型屋架結構的選型應考慮房屋的用途、建筑造型、屋面防水構造、屋架的跨度、結構材料的供應、施工技術條件等因素,做到受力合理、技術先進、經(jīng)濟適用。屋架結構的主要尺寸屋架節(jié)間長度的大小與屋架的結構型式31跨度L—工藝及使用要求高度H—經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等各種屋架中部高度：三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)桁架主要尺寸的確定:跨度L—工藝及使用要求桁架主要尺寸的確定:32一、桁架的外形及腹桿形式

芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿三角形屋架2.3桁架結構的選型與布置一、桁架的外形及腹桿形式芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿三角形屋33梯形屋架人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿平行弦屋架梯形屋架人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿平行弦屋架34二、確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.滿足使用要求：

屋面防水構造：防水構造→排水坡度→屋蓋造型水泥瓦、平瓦→坡度大→三角形屋架、陡坡梯形屋架卷材、金屬薄板→坡度小→拱形、折線形、緩坡梯形屋架二、確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞352.受力合理：拋物線型：受力最為合理，但施工復雜折線型：力學性能好，外形與拋物線彎矩土接近梯形：力學性能好，上下弦均為直線，施工方便三角形：力學性能較差，適用于中小跨度矩形：力學性能較差，適用于特殊荷載或用作托架屋架結構的受力：2.受力合理：拋物線型：受力最為合理，但施工復雜折線362.受力合理：

1）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形彎矩圖接近時，各處弦桿內(nèi)力才比較接近。2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)量宜少，腹桿總長度也應較小。2.受力合理：2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)37

單向斜桿式：斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理

斜腹桿受拉豎腹桿受壓合理

單向斜桿式：斜腹桿受壓斜腹桿受拉383.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、及有腐蝕性介質的工業(yè)廠房。4.屋架結構的跨度：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3.材料耐久性和使用環(huán)境：木材、鋼材：易腐蝕，維修費用高。不395.制造簡單及運輸與安裝方便

桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)點構造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求。6.綜合技術經(jīng)濟效果好

5.制造簡單及運輸與安裝方便40

三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定性。

可有效降低屋架對支撐結構的推力。注：根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，412.3.3屋架結構的布置屋架的跨度,一般以

3m為模數(shù)?？缍任菁芤话阋说乳g距平行排列,與房屋縱向柱列的間距一致,屋架直接擱置在柱頂。屋架的間距同時即為屋面板或檁條、吊頂龍骨的跨度,最常見的為6m,有時也有7.5m、9m、間距在同層中屋架的支座取同一標高。屋架的支座形式,在力學上可簡化為鉸接支座。支座2.3.3屋架結構的布置屋架的跨度,一般以3m為模42常見屋架的基本尺寸和適應范圍屋架的跨度，一般以3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，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)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，尾徑放在屋架的中部。常見屋架的基本尺寸和適應范圍屋架的跨度，一般以3米為431、三角形屋架

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。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i＝1/2～l／3，屋架的高跨比—般為h/L＝1/4～1／6。1、三角形屋架442、梯形屋架

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，梯形屋架的端部高度一般為1.8～2.1米，隨屋架的跨度而定。屋架節(jié)間長度上弦為3米，下弦為6米。屋架上弦坡度一般為i＝1/12，屋架的高跨比一般為l／6～l／8。2、梯形屋架梯形屋架形成的屋蓋具有較大的空間，便于管45

梯形屋架可采用鋼筋混換土或鋼材制造。鋼筋混凝土梯形屋架的桿件一般采用矩形截面，寬度一般為20～24厘米。非預應力屋架的適用跨度為l8～24米；預應力屋架的適用跨度為18～36米或更大。梯形鋼屋架用鋼量比鋼筋混凝土用鋼量多，但它的桿件截面小，重量輕，一般用于跨度36米以上。目前我國的梯形鋼屋架跨度已達72米，可采用再分式腹桿以減少上弦的節(jié)間距離來避免上弦過度受彎。梯形屋架可采用鋼筋混換土或鋼材制造。463、折線形屋架

弧形屋架上弦呈曲線弧形，但為了制作方便，常為折線形。折線形屋架的上弦坡度曲折較多，為了便于鋪設大型屋面板，常在弦桿端部上加短立柱撐高來改變屋面的坡度折線形屋架多用鋼筋混凝土制造。適用跨度為18～24米；下弦為預應力時為18～36米。折線形屋架的高跨比一般為1／6～1／8。3、折線形屋架弧形屋架上弦呈曲線弧形，但為了制作方便474、平行弦屋架此屋架的優(yōu)點是腹桿長短和節(jié)點構造統(tǒng)一，制作方便。平行弦屋架在荷載作用下，桿件內(nèi)力分布很不均勻，所以桿件斷面尺寸應相應地變化。但是為了制作方便又不致造成很大的浪費，桿件的截面尺寸力求統(tǒng)一；平行弦屋架不宜用于桿件內(nèi)力相差懸殊的大跨度建筑中。4、平行弦屋架此屋架的優(yōu)點是腹桿長短和節(jié)點構造統(tǒng)一，482.3.4屋架結構的支撐包括設置在屋架之間的垂直支撐、水平系桿以及設置在上下弦平面內(nèi)的橫向支撐和通常設置在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐。

垂直支撐和水平系桿是為了保證側向穩(wěn)定性。上弦橫向支撐為了增強屋蓋的整體性和屋架上弦的側向穩(wěn)定性。下弦縱向水平支撐是為了增強屋蓋的空間剛度，增強排架的空間工作性能。內(nèi)容2.3.4屋架結構的支撐包括設置在屋架之間的垂直支撐49屋架支撐包括：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)的縱向水平支撐屋架支撐包括：屋架之間的垂直支50

無支撐的單層廠房排架結構無支撐的單層廠房排架結構51屋架支撐包括：

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)的縱向水平支撐屋架之間的垂直支撐和下弦水平桿系：保證側向穩(wěn)定性上弦水平桿系：保證無支撐開間處上弦或屋面梁受壓翼緣側向穩(wěn)定性屋架上弦橫向支撐：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支撐包括：屋架之間的垂52屋蓋支撐作用示意圖

1.作用（1）保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性。幾何可變體系屋架側傾幾何不變體系屋架穩(wěn)定屋蓋支撐作用示意圖1.作用幾何可變體幾何不變體53

（2）保證屋蓋的剛度和空間整體性

橫向水平支撐：是一個水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐。縱向水平支撐：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，減少橫向水平荷載作用下的變形。（2）保證屋蓋的剛度和空間整體性54（3）為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c

支撐可作為屋架弦桿的側向支承點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的側向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側向剛度。

（4）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載。（5）保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便（3）為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c55（1）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。設置在房屋的兩端,一般設在第一個柱間或設在第二個柱間,間距L0≤60m。2.屋架支撐的布置（1）上弦橫向水平支撐布置原則:2.屋架支撐的布置56上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖57（2）下弦橫向水平支撐布置原則：當跨度L≥18m；設有懸掛式吊車起重量大于5噸；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。（3）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；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。（2）下弦橫向水平支撐布置原則：（3）縱向水平支撐布置原則58下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖59（4）垂直支撐布置原則：所有房屋中均應設置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設置一道。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側柱外設置兩道。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。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。（4）垂直支撐布置原則：60屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖61（5）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。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向支承點。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設置上下弦系桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿，天窗側柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿；當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應為剛性系桿。（5）系桿62工程中的桁架結構工程中的桁架結構63建筑結構選型3課件64建筑結構選型3課件65埃菲爾鐵塔塔身總重量7000噸。從塔座到塔頂共有1711級階梯。每逢晴空萬里，這里可以看到遠達70公里之內(nèi)的景色。巴黎埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔塔身總重量7000噸。從塔座到塔頂共有1711級階66衛(wèi)星發(fā)射塔衛(wèi)星發(fā)射塔67屋架結構的實例鋼屋架：27000屋架結構的實例鋼屋架：2700068鋼筋混凝土屋架：鋼筋混凝土屋架：69702.4立體桁架平面屋架結構雖然有很好的平面內(nèi)受力性能，但其在平面外的剛度很小。為保證結構的整體性，必須要設置各類支撐。支撐結構的布置要消耗很多材料，且常常以長細比等構造要求控制，材料強度得不到充分發(fā)揮。采用立體桁架可以避免上述缺點。立體桁架的截面形式有矩形、正三角形、倒角形。

702.4立體桁架平面屋架結構雖然有很好的平面內(nèi)受力70建筑結構選型3課件71當跨度較大時，因上弦壓力較大，截面大，可把上弦一分為二，構成倒三角形立體桁架。立體桁架由于具有較大的平面外剛度，有利于吊裝和使用，節(jié)省用于支撐的鋼材，因而具有較大的優(yōu)越性。但三角形截面的立體桁架桿長計算繁瑣，桿件的空間角度非整數(shù)，節(jié)點構造復雜，焊縫要求高，制作復雜。當跨度較大時，因上弦壓力較大，截面大，可把上弦一分為二，構成7273無斜腹桿屋架的特點是沒有斜腹桿，結構造型簡單，便于制作。這種屋架的綜合技術經(jīng)濟指標較好。但對于無斜腹桿屋架，沒有斜腹桿，僅有豎腹桿。這時若再把桁架節(jié)點簡化為鉸節(jié)點，則整個結構就成為一個幾何可變的機構，所以必須采用剛節(jié)點的桁架，可按多次超靜定結構計算，也可按拱結構計算，按拱結構計算時，上弦為拱，下弦為拱的拉桿。73無斜腹桿屋架的特點是沒有斜腹桿，結構造型簡單，便于制作。737474743單層剛架結構3單層剛架結構753.1單層剛架結構的受力特點3.2單層剛架結構的型式3.3單層剛架結構的構造與布置教學要求掌握三種剛架的受力特性及適用范圍，了解剛架節(jié)點的連接構造，通過受力分析，熟悉梁、柱節(jié)點的加強措施，熟悉剛架按材料分類及剛架結構選型時應考慮的影響因素3.4單層剛架結構的工程實例第三章單層剛架結構3.1單層剛架結構的受力特點3.2單層剛架結構的型式376剛架結構?梁和柱之間的連接為剛性連接的結構若多層多跨剛架結構，稱為框架結構排架結構?梁和柱之間的連接為鉸接的結構框架結構?剛架結構?梁和柱之間的連接為剛性連接的結構若多層多跨剛架結構77單層剛架也能稱為門式剛架單層剛架也能稱為門式剛架78建筑結構選型3課件79建筑結構選型3課件80建筑結構選型3課件81

排架排架82剛結點處的變形特點剛結點處的變形特點83剛架示意圖剛架計算簡圖剛架示意圖剛架計算簡圖84外形相同的排架結構與門式剛架在垂直均布荷載作用受力比較。外形相同的排架結構與門式剛架在垂直均布荷載作用受力比較。85外形相同的門式剛架與排架結構在水平荷載作用受力比較外形相同的門式剛架與排架結構在水平荷載作用受力比較86剛架由于橫梁與立柱整體剛性連接，減少了橫梁中的彎矩值。排架由于橫梁與立柱為鉸接，彎矩峰值較剛架大很多。剛架結構比排架結構輕巧，并可節(jié)省鋼材約10%，混凝土約20%。

剛架由于橫梁與立柱整體剛性連接，減少了橫梁中的彎矩值。87

單層剛架結構剛架的結構特點：1、屬于平面結構體系；2、橫梁與柱剛接，梁跨中彎矩值得到降低，具有良好的受力性能（相對排架結構）；3、桿件較少，結構內(nèi)部空間大，便于利用；4、桿件少，制作方便，施工方便，造價較低，建筑造型美觀；5、適于雙坡屋面的單層中、小型建筑（如中小型的廠房、體育館、禮堂、食堂等）；6、剛度較差，受荷后易產(chǎn)生撓度(吊車起重量不宜超過10噸)；7、剛架結構自重較大，用料較多，適用跨度受到限制（相對拱結構）。單層剛架結構剛架的結構特點：1、屬于平面結構體系；88建筑結構選型3課件89建筑結構選型3課件903.1.1約束條件對結構內(nèi)力的影響

無鉸剛架 三次超靜定，剛度大、內(nèi)力??；基礎較大、對地基要求高。

兩鉸剛架 一次超靜定，基礎處為鉸支承；為常用的一種剛架。

3.1單層剛架結構的種類與受力特點3.1單層剛架結構的種類與受力特點91三鉸剛架 靜定結構，剛度較差、內(nèi)力大；地基條件較差時使用。懸臂剛架

建筑結構選型3課件92剛架隨鉸位的變化--結構內(nèi)力不同無鉸剛架兩鉸剛架三鉸剛架剛架隨鉸位的變化--結構內(nèi)力不同無鉸剛架兩鉸剛架三鉸剛架933.1.1約束條件對結構內(nèi)力的影響特點：梁的約束減少了柱內(nèi)彎矩；因此，剛架在豎向荷載作用下，柱對梁的約束減少了梁的跨中彎矩；在水平荷載作用下，梁對柱的承載力和剛度都大于排架結構。從內(nèi)力圖看，三種鉸位不同的剛架各有特點：

3.1.1約束條件對結構內(nèi)力的影響特點：梁的約束減少了柱內(nèi)941、無鉸剛架：柱腳與基礎固結，為超靜定（三次）結構，剛度好、但與兩鉸、三鉸拱比，基礎承受的彎矩大，基礎耗料大，且地基的不均勻沉降將會引起結構內(nèi)力的變化，因此，地基條件較差時慎用。2、兩鉸剛架：鉸接的柱基不承受彎矩作用，構造簡單，省工省力，當基礎有轉角時，對結構內(nèi)力沒有影響。但基礎發(fā)生不均勻沉降時，同樣對結構內(nèi)力有影響，其剛度較三鉸剛架大，故適用于較大跨度。1、無鉸剛架：柱腳與基礎固結，為超靜定（三次）結構，剛度好、953、三鉸剛架：梁、柱節(jié)點彎矩較大，剛度較差，不適合于有橋式吊車的廠房，僅用于無吊車或小噸位懸掛吊車的建筑。當其跨度較大時，半榀三鉸剛架的懸臂太長，致使吊裝不便，而且吊裝內(nèi)力大，所以，它適用于跨度小于（<12m）或地基較差的情況。4、在實際工程中，大多采用兩鉸剛架和三鉸剛架及由其組成的多跨結構，無鉸剛架很少采用。5、約束條件：從受力分析可以看出，約束越多，內(nèi)力變形越??；支座的移動也將使超靜定結構產(chǎn)生內(nèi)力。3、三鉸剛架：梁、柱節(jié)點彎矩較大，剛度較差，不適合于有橋式吊963.1.2梁柱線剛度比對結構內(nèi)力的影響3.1.2梁柱線剛度比對結構內(nèi)力的影響97單層剛架結構的受力特點梁柱線剛度=截面剛度/桿長線剛度i=EI/L框架結構中，豎向荷載作用下，節(jié)點彎矩是按照交匯于該節(jié)點桿件的線剛度比值分配的。誰的線剛度大，誰分配到的彎矩多。一般情況梁跨不大時，它的線剛度大，梁端分配的彎矩大，容易形成強梁弱柱，這是不符合抗震概念的。單層剛架結構的受力特點梁柱線剛度=截面剛度/桿長線剛度i=98i梁>>i柱i梁<<i柱i柱1≠i柱2柱對梁端轉動約束很小，能阻礙豎向位移，近似于簡支梁柱能阻止梁的豎向位移，約束轉動，近似于固定端梁兩端彎矩不等，剛度大的一邊，承受的彎矩大i梁>>i柱i梁<<i柱i柱1≠i柱2柱對梁端轉動約束很小，99i梁>>i柱i梁<<i柱i柱1≠i柱2梁柱節(jié)點沒有轉動，柱子只有相對平移沒有相對轉動梁無法約束柱的轉動，相當于兩端鉸接，內(nèi)力與排架接近剛度大的柱子，承受的剪力和彎矩大i梁>>i柱i梁<<i柱i柱1≠i柱2梁柱節(jié)點沒有轉動，柱子100建筑結構選型3課件1013.1.3門式剛架的高跨比對結構內(nèi)力的影響3.1.3門式剛架的高跨比對結構內(nèi)力的影響1023.1.4結構構造對結構內(nèi)力影響

3.1.4結構構造對結構內(nèi)力影響1033.1.5溫度變化對結構內(nèi)力的影響3.1.5溫度變化對結構內(nèi)力的影響1043.1.6支座移動對結構內(nèi)力的影響

3.1.6支座移動對結構內(nèi)力的影響105THANKYOU!THANKYOU!1062.2屋架結構的型式

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使用要求，跨度和荷載大小，以及材料供應和施工技術水平等因素有關。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架，其型式也各不一樣。2.2屋架結構的型式用于房屋上的桁架常稱屋架107按使用材料：木屋架、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：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：橋式屋架、無斜腹桿屋架（剛接桁架、空腹桁架）、立體桁架等按使用材料：木屋架、鋼－木組合屋架、鋼屋架、輕型鋼屋108三角形桁架三角形屋架一般用于屋面坡度較大的屋蓋結構中。一般宜用于中小跨度的輕屋蓋結構?？缍纫话阍?8m以內(nèi)。梯形桁架梯型屋架一般用于屋面坡度較小的屋蓋中。其受力性能比三角形屋架優(yōu)越,適用于較大跨度或荷載的工業(yè)廠房。屋面坡度需取i=1/5,跨度為12-18m。矩形桁架矩形屋架也稱為平行弦屋架。其上下弦平行,腹桿長度一致,桿件類型少,易于滿足標準化、工業(yè)化生產(chǎn)的要求。常用于托架或支撐系統(tǒng)。三角形桁架三角形屋架一般用于屋面坡度較大的屋蓋結構中。一1092.2.1木屋架一般為三角形屋架，內(nèi)力支座處大而跨中小。適用于跨度在18米以內(nèi)的建筑中。節(jié)間長度控制2-3m內(nèi)，高跨比不宜小于1/5-1/4。2.2.1木屋架一般為三角形屋架，內(nèi)力支座處大而跨中小110木屋架這種屋架型式適用于木屋架。其特點是：(1)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，這對采用木材作桿件提供有利條件。(2)木屋架的結點采用齒聯(lián)結。這種屋架結點上相交的桿件不多，為齒聯(lián)結提供可能性。

豪式木屋架的適用跨度為9～2l米，最經(jīng)濟跨度為9～l5米。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；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1.5～2.5米之間。所以設計上常常是：木屋架這種屋架型式適用于木屋架。其特點是：豪式111

跨度6～9米時，采用四節(jié)間跨度9～12米時，采用六節(jié)間跨度12～15米時，采用八節(jié)間跨度在15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?？缍?～9米時，采用四節(jié)間112鋼-木組合屋架的型式有豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架和下折式屋架。2.2.2鋼-木組合屋架鋼-木組合屋架的型式有豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架113鋼-木組合屋架采用鋼拉桿作為屋架的下弦桿，消除接頭的非彈性變形，從而提高屋架結構的剛度。鋼-木組合屋架采用鋼拉桿作為屋架的下弦桿，消除接頭的非彈1142.2.3鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。2.2.3鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿115三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：(1)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。三角形鋼屋架也稱為芬克式屋架，是鋼屋架的典型型116(2)這種屋架型式的下弦中段雖然長，但因下弦內(nèi)力是受拉，鋼材抗拉最適宜，所以，這段桿件雖長但無害處。芬克式屋架為鋼屋架，鋼材成本較高，故主要用于大跨度情況，一般適用跨度為36米以上。(2)這種屋架型式的下弦中段雖然長，但因下弦內(nèi)力是受拉，鋼材117梯形屋架是由雙梯形合并而成，外形和荷載引起的彎矩圖形接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，材料較經(jīng)濟。梯形屋架在支座處有一定的高度，既可與鋼筋混凝土柱接，也可與鋼柱做成固接。屋架中的腹桿體系，可采用人宇式、再分式和單斜桿式。梯形屋架是由雙梯形合并而成，外形和荷載引起的彎矩圖118平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構造統(tǒng)一，便于制造，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；水平式平行弦屋架多用做托架。平行弦屋架的特點是桿件規(guī)格化，節(jié)點的構造統(tǒng)一，便于119鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。鋼屋架改善上弦桿受力情況，采用再分式腹桿的形式。1202.2.4輕型鋼屋架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。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。上弦一般用小角鋼。三角形屋架和三鉸拱屋架的屋面坡度較大，通常取1/2～1/3。輕型鋼屋架適用于跨度≤18m，柱距4～6m，設置有起重量≤5t的中、輕級工作制橋式吊車的工業(yè)建筑和跨度≤18m的民用房屋的屋蓋結構。2.2.4輕型鋼屋架輕型鋼屋架常見的有圓鋼輕型鋼屋架，小121常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式(圖)，其特點為長桿受拉，短桿受壓，結構受力比較合理，制作亦方便，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，斜梁有平面桁架式和空間桁架式兩種(圖)，拉桿可用圓鋼或角鋼，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。梭形屋架有平面桁架式和空間桁架式兩種，適用于跨度為9～15m，間距為3～4.2m的屋蓋體系。屋架的高跨比為1/9～1/12(圖)。受力特點：常用的三角形輕型鋼屋架為芬克式(圖)，其特點為長桿受拉，短桿1222.2.5混凝土屋架2.2.5混凝土屋架1232.2.5鋼筋混凝土屋架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，故屋架無固定型式。只要受力合理，節(jié)省材料，構造簡單，施工方便就可以。鋼筋混凝土屋架設計時，為了結點構造簡單，要求每個結點上相交的桿件數(shù)目不多于五根，而且腹桿與弦桿的交角不小于30°。2.2.5鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土的各種受力124常用鋼筋混凝土屋架的適用跨度12～18m18～36m12～18m2.2.5鋼筋混凝土屋架常用鋼筋混凝土屋架的適用跨度12～18m18～36m12～1125混凝土屋架常見型式：梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架鋼筋混凝土屋架跨度：15～24m預應力混凝土屋架跨度：18～36m或更大1.梯形屋架：上弦節(jié)間：3m下弦節(jié)間：6m矢跨比：1/6～1/8端部高度：1.8～2.2m適用：重型、高溫、采用井式或橫向天窗的廠房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1262.折線形屋架1：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或大中型廠房。屋面坡度平緩，適用于卷材防水屋面的中型廠房。2.折線形屋架1：外形較合理，自重輕，屋面坡度大。3.折線形1274.拱形屋架：上弦一般采用拋物線形，也可采用折線形。外形合理、內(nèi)力均勻、自重輕。矢跨比：1/6～1/85.無腹桿屋架：上弦一般為拋物線形，構造簡單，便于制作。節(jié)點剛接，可按剛架計算：上弦桿：壓彎構件下弦桿：拉彎構件豎腹桿：拉彎構件若按拱計算：上弦桿：受壓的拱身下弦桿：拉桿豎腹桿：受拉（荷載作用于下弦）零桿（荷載作用于上弦）4.拱形屋架：上弦一般采用拋物線形，也可采用折線形。外形合理1281292.2.6鋼筋混凝土-鋼組合屋架上弦桿采用剛勁混凝土，下弦桿采用型鋼。充分利用兩種材料的特性。232.2.6鋼筋混凝土-鋼組合屋架上弦桿采用剛勁129組合屋架已大量采用，由于制造簡單、施工占地小、自重輕，不需要重型起重設備，因此特別適于山區(qū)中、小型建筑。折線形組合屋架下?lián)问轿褰切谓M合屋架組合屋架已大量采用，由于制造簡單、施工占地小、自重輕130三鉸組合屋架兩鉸組合屋架三鉸組合屋架兩鉸組合屋架1312.2.7板狀屋架板狀屋架是將屋面板與屋架合二為一的結構體系。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混凝土制作。屋面板與屋架共同工作，屋蓋結構傳力簡捷、整體性好，減少了屋蓋構件，節(jié)省鋼材和水泥，結構自重輕，經(jīng)濟指標較好。2.2.7板狀屋架板狀屋架是將屋面板與屋132屋架選型的一般原則（以材料而言）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，施工條件等出素，并進行全面的技術經(jīng)濟分析。1.建筑跨度在36米以上時宜選用鋼屋架，但在有侵蝕介質(如酸、堿性物質)的廠房中則不宜采用鋼結構。屋架選型的一般原則（以材料而言）屋架的選型必須綜合考1332.為節(jié)約鋼材，跨度在36米以下時宜選用預應力鋼筋混凝土屋架。跨度在18至24米之間，又無預應力條件時，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，可以提高結構的抗裂性，防止鋼筋受腐蝕。2.為節(jié)約鋼材，跨度在36米以下時宜選用預應力鋼筋1343.建筑跨度在18米以下時，可選用鋼筋混凝土－鋼組合層架。這種屋架技術經(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差，不宜用于振動較大(如吊車起重量超過10噸)的廠房。4．房屋內(nèi)部以及所在地區(qū)的相對濕度大于75％，通風不良者，或具有侵蝕性質介質的建筑，則不宜選用木屋架和鋼屋架。3.建筑跨度在18米以下時，可選用鋼筋混凝土－鋼組合層1352.3.1屋架結構的主要尺寸屋架的矢高直接影響結構的剛度與經(jīng)濟指標。矢高大、弦桿受力小,但腹桿長、長細比大、易壓曲,用料反而會增多。矢高小,則弦桿受力大、截面大、且屋架剛度小、變形大。一般矢高可取跨度的1/10~1/5。矢高屋架上弦坡度的確定應與屋面防水構造相適應。當采用瓦類屋面時,屋架上弦坡度應大些,一般不小于1/3,以利于排水。當采用大型屋面板并做卷材防水時,屋面坡度可平緩些,一般為1/8~l/12。坡度2.3屋架結構的選型與布置2.3.1屋架結構的主要尺寸屋架的矢高直接影響結構136屋架結構的主要尺寸屋架節(jié)間長度的大小與屋架的結構型式,材料及荷載有關。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。屋架上弦節(jié)間長度常取3m。當屋蓋采用有檁體系時,則屋架上弦節(jié)間長度應與檁條間距一致。節(jié)間距屋架結構的選型屋架結構的選型應考慮房屋的用途、建筑造型、屋面防水構造、屋架的跨度、結構材料的供應、施工技術條件等因素,做到受力合理、技術先進、經(jīng)濟適用。屋架結構的主要尺寸屋架節(jié)間長度的大小與屋架的結構型式137跨度L—工藝及使用要求高度H—經(jīng)濟、剛度、運輸、坡度等各種屋架中部高度：三角形屋架：中部高度H≈(1/6～1/4)L梯形屋架：中部高度H≈(1/10～1/6)L端部高度H0≈(1.8～2.1m)桁架主要尺寸的確定:跨度L—工藝及使用要求桁架主要尺寸的確定:138一、桁架的外形及腹桿形式

芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿三角形屋架2.3桁架結構的選型與布置一、桁架的外形及腹桿形式芬克式腹桿人字式腹桿豪式腹桿三角形屋139梯形屋架人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿平行弦屋架梯形屋架人字式腹桿再分式腹桿人字式腹桿交叉式腹桿平行弦屋架140二、確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞鐵皮,坡度一般在1/3～1/2

梯形屋架：壓型鋼板和大型鋼筋混凝土屋面板，坡度一般在1/2～1/8

1.滿足使用要求：

屋面防水構造：防水構造→排水坡度→屋蓋造型水泥瓦、平瓦→坡度大→三角形屋架、陡坡梯形屋架卷材、金屬薄板→坡度小→拱形、折線形、緩坡梯形屋架二、確定桁架形式的原則三角形屋架：適合于波形石棉瓦、瓦楞1412.受力合理：拋物線型：受力最為合理，但施工復雜折線型：力學性能好，外形與拋物線彎矩土接近梯形：力學性能好，上下弦均為直線，施工方便三角形：力學性能較差，適用于中小跨度矩形：力學性能較差，適用于特殊荷載或用作托架屋架結構的受力：2.受力合理：拋物線型：受力最為合理，但施工復雜折線1422.受力合理：

1）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形彎矩圖接近時，各處弦桿內(nèi)力才比較接近。2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)量宜少，腹桿總長度也應較小。2.受力合理：2）腹桿：應使長桿受拉短桿受壓，且腹桿數(shù)143

單向斜桿式：斜腹桿受壓豎腹桿受拉不合理

斜腹桿受拉豎腹桿受壓合理

單向斜桿式：斜腹桿受壓斜腹桿受拉1443.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、及有腐蝕性介質的工業(yè)廠房。4.屋架結構的跨度：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3.材料耐久性和使用環(huán)境：木材、鋼材：易腐蝕，維修費用高。不1455.制造簡單及運輸與安裝方便

桿件數(shù)量少，節(jié)點少，桿件尺寸劃一及節(jié)點構造形式劃一。平行弦桁架最容易符合上述要求。6.綜合技術經(jīng)濟效果好

5.制造簡單及運輸與安裝方便146

三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，提高了穩(wěn)定性。

可有效降低屋架對支撐結構的推力。注：根據(jù)不同的條件桁架形式可以有很多變化三角形屋架下弦下沉，弦桿交角增大，方便制造，屋架重心降低，1472.3.3屋架結構的布置屋架的跨度,一般以

3m為模數(shù)。跨度屋架一般宜等間距平行排列,與房屋縱向柱列的間距一致,屋架直接擱置在柱頂。屋架的間距同時即為屋面板或檁條、吊頂龍骨的跨度,最常見的為6m,有時也有7.5m、9m、間距在同層中屋架的支座取同一標高。屋架的支座形式,在力學上可簡化為鉸接支座。支座2.3.3屋架結構的布置屋架的跨度,一般以3m為模148常見屋架的基本尺寸和適應范圍屋架的跨度，一般以3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，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)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，尾徑放在屋架的中部。常見屋架的基本尺寸和適應范圍屋架的跨度，一般以3米為1491、三角形屋架

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。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i＝1/2～l／3，屋架的高跨比—般為h/L＝1/4～1／6。1、三角形屋架1502、梯形屋架

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，梯形屋架的端部高度一般為1.8～2.1米，隨屋架的跨度而定。屋架節(jié)間長度上弦為3米，下弦為6米。屋架上弦坡度一般為i＝1/12，屋架的高跨比一般為l／6～l／8。2、梯形屋架梯形屋架形成的屋蓋具有較大的空間，便于管151

梯形屋架可采用鋼筋混換土或鋼材制造。鋼筋混凝土梯形屋架的桿件一般采用矩形截面，寬度一般為20～24厘米。非預應力屋架的適用跨度為l8～24米；預應力屋架的適用跨度為18～36米或更大。梯形鋼屋架用鋼量比鋼筋混凝土用鋼量多，但它的桿件截面小，重量輕，一般用于跨度36米以上。目前我國的梯形鋼屋架跨度已達72米，可采用再分式腹桿以減少上弦的節(jié)間距離來避免上弦過度受彎。梯形屋架可采用鋼筋混換土或鋼材制造。1523、折線形屋架

弧形屋架上弦呈曲線弧形，但為了制作方便，常為折線形。折線形屋架的上弦坡度曲折較多，為了便于鋪設大型屋面板，常在弦桿端部上加短立柱撐高來改變屋面的坡度折線形屋架多用鋼筋混凝土制造。適用跨度為18～24米；下弦為預應力時為18～36米。折線形屋架的高跨比一般為1／6～1／8。3、折線形屋架弧形屋架上弦呈曲線弧形，但為了制作方便1534、平行弦屋架此屋架的優(yōu)點是腹桿長短和節(jié)點構造統(tǒng)一，制作方便。平行弦屋架在荷載作用下，桿件內(nèi)力分布很不均勻，所以桿件斷面尺寸應相應地變化。但是為了制作方便又不致造成很大的浪費，桿件的截面尺寸力求統(tǒng)一；平行弦屋架不宜用于桿件內(nèi)力相差懸殊的大跨度建筑中。4、平行弦屋架此屋架的優(yōu)點是腹桿長短和節(jié)點構造統(tǒng)一，1542.3.4屋架結構的支撐包括設置在屋架之間的垂直支撐、水平系桿以及設置在上下弦平面內(nèi)的橫向支撐和通常設置在下弦平面內(nèi)的縱向水平支撐。

垂直支撐和水平系桿是為了保證側向穩(wěn)定性。上弦橫向支撐為了增強屋蓋的整體性和屋架上弦的側向穩(wěn)定性。下弦縱向水平支撐是為了增強屋蓋的空間剛度，增強排架的空間工作性能。內(nèi)容2.3.4屋架結構的支撐包括設置在屋架之間的垂直支撐155屋架支撐包括：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)的縱向水平支撐屋架支撐包括：屋架之間的垂直支156

無支撐的單層廠房排架結構無支撐的單層廠房排架結構157屋架支撐包括：

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)的縱向水平支撐屋架之間的垂直支撐和下弦水平桿系：保證側向穩(wěn)定性上弦水平桿系：保證無支撐開間處上弦或屋面梁受壓翼緣側向穩(wěn)定性屋架上弦橫向支撐：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支撐包括：屋架之間的垂158屋蓋支撐作用示意圖

1.作用（1）保證屋蓋結構的幾何穩(wěn)定性。幾何可變體系屋架側傾幾何不變體系屋架穩(wěn)定屋蓋支撐作用示意圖1.作用幾何可變體幾何不變體159

（2）保證屋蓋的剛度和空間整體性

橫向水平支撐：是一個水平放置(或接近水平放置)的桁架,支座是柱或垂直支撐。縱向水平支撐：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，減少橫向水平荷載作用下的變形。（2）保證屋蓋的剛度和空間整體性160（3）為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c

支撐可作為屋架弦桿的側向支承點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓上弦桿的側向穩(wěn)定，并使受拉下弦保持足夠的側向剛度。

（4）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載。（5）保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便（3）為弦桿提供適當?shù)膫认蛑С悬c161（1）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。設置在房屋的兩端,一般設在第一個柱間或設在第二個柱間,間距L0≤60m。2.屋架支撐的布置（1）上弦橫向水平支撐布置原則:2.屋架支撐的布置162上弦橫向水平支撐布置圖上弦橫向水平支撐布置圖163（2）下弦橫向水平支撐布置原則：當跨度L≥18m；設有懸掛式吊車起重量大于5噸；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。（3）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；以及當房屋較高，跨度較大，空間剛度要求高時。（2）下弦橫向水平支撐布置原則：（3）縱向水平支撐布置原則164下弦水平支撐布置圖下弦水平支撐布置圖165（4）垂直支撐布置原則：所有房屋中均應設置垂直支撐。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度L≤24m時，僅在跨度中央設置一道。當跨度大于上述數(shù)值時宜在跨度1／3附近或天窗架側柱外設置兩道。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。垂直支撐與上、下弦橫向水平支撐布置在同一柱間。（4）垂直支撐布置原則：166屋蓋支撐布置圖屋蓋支撐布置圖167（5）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。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向支承點。布置原則：在垂直支撐的平面內(nèi)一般設置上下弦系桿；屋脊節(jié)點及主要支承節(jié)點處需設置剛性系桿，天窗側柱處及下弦跨中或跨中附近設置柔性系桿；當屋架橫向支撐設在端部第二柱間時，第一柱間所有系桿均應為剛性系桿。（5）系桿168工程中的桁架結構工程中的桁架結構169建筑結構選型3課件170建筑結構選型3課件171埃菲爾鐵塔塔身總重量7000噸。從塔座到塔頂共有1711級階梯。每逢晴空萬里，這里可以看到遠達70公里之內(nèi)的景色。巴黎埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔塔身總重量7000噸。從塔座到塔頂共有1711級階172衛(wèi)星發(fā)射塔衛(wèi)星發(fā)射塔173屋架結構的實例鋼屋架：27000屋架結構的實例鋼屋架：27000174鋼筋混凝土屋架：鋼筋混凝土屋架：1751762.4立體桁架平面屋架結構雖然有很好的平面內(nèi)受力性能，但其在平面外的剛度很小。為保證結構的整體性，必須要設置各類支撐。支撐結構的布置要消耗很多材料，且常常以長細比等構造要求控制，材料強度得不到充分發(fā)揮。采用立體桁架可以避免上述缺點。立體桁架的截面形式有矩形、正三角形、倒角形。

702.4立體桁架平面屋架結構雖然有很好的平面內(nèi)受力176建筑結構選型3課件177當跨度較大時，因上弦壓力較大，截面大，可把上弦一分為二，構成倒三角形立體桁架。立體桁架由于具有較大的平面外剛度，有利于吊裝和使用，節(jié)省用于支撐的鋼材，因而具有較大的優(yōu)越性。但三角形截面的立體桁架桿長計算繁瑣，桿件的空間角度非整數(shù)，節(jié)點構造復雜，焊縫要求高，制作復雜。當跨度較大時，因上弦壓力較大，截面大，可把上弦一分為二，構成178179無斜腹桿屋架的特點是沒有斜腹桿，結構造型簡單，便于制作。這種屋架的綜合技術經(jīng)濟指標較好。但對于無斜腹桿屋架，沒有斜腹桿，僅有豎腹桿。這時若再把桁架節(jié)點簡化為鉸節(jié)點，則整個結構就成為一個幾何可變的機構，所以必須采用剛節(jié)點的桁架，可按多次超靜定結構計算，也可按拱結構計算，按拱結構計算時，上弦為拱，下弦為拱的拉桿。73無斜腹桿屋架的特點是沒有斜腹桿，結構造型簡單，便于制作。1