第2章桁架结构
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第2章(结构体系与结构布置
2-1 结构体系概述
钢筋混凝土结构
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框架结构
剪力墙结构
框架 -剪力墙结构
筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构
应力蒙皮结构
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框架 -筒体结构
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筒中筒结构 成束筒结构
Enter
钢结构
框架筒体结构
组合筒体结构
剪力桁架与框桥架结构
交错钢结构
一.框架结构体系（不包括异形柱结构）
成束筒
将多个筒体合并一起形成，成束筒抗侧刚度比筒中筒 更大，可建造很高的结构
1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
back
五、巨型结构体系
1、巨型框架： 筒体间用刚度很大的水平构件相互联系形成，巨 型框架用筒体作柱子，用高度很大（一层或几层） 的水平构件作梁 2、巨型桁架： 以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承 受水平和竖向荷载
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
框筒
60年代美国工程师法卢齐· 坎恩首次提出，并设计了第 一幢框筒结构：芝加哥43层德威特切斯纳特公寓 筒体常放在建筑外围，由间距很密的柱与截面很高的梁 组成，筒体内设置一些柱子，以减小楼板和梁在垂直荷载 下的跨度，但对抵抗侧向力几乎不起作用
筒中筒
筒体内设置剪力墙，组成筒中筒，内筒可设置电梯、楼 梯和竖向管道等。内、外筒不再设柱，内筒、外筒共同抵 抗垂直与水平荷载
剪力墙
2.适用范围：
属于中刚性结构， 适用于140 m 以下的各类高层建筑
框架 框架-剪力墙
δ
框架-剪力墙侧移曲线
钢筋混凝土结构
Enter
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框架结构
剪力墙结构
框架 -剪力墙结构
筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构
应力蒙皮结构
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框架 -筒体结构
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筒中筒结构 成束筒结构
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钢结构
框架筒体结构
组合筒体结构
剪力桁架与框桥架结构
交错钢结构
一.框架结构体系（不包括异形柱结构）
成束筒
将多个筒体合并一起形成，成束筒抗侧刚度比筒中筒 更大，可建造很高的结构
1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五、巨型结构体系
1、巨型框架： 筒体间用刚度很大的水平构件相互联系形成，巨 型框架用筒体作柱子，用高度很大（一层或几层） 的水平构件作梁 2、巨型桁架： 以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承 受水平和竖向荷载
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
框筒
60年代美国工程师法卢齐· 坎恩首次提出，并设计了第 一幢框筒结构：芝加哥43层德威特切斯纳特公寓 筒体常放在建筑外围，由间距很密的柱与截面很高的梁 组成，筒体内设置一些柱子，以减小楼板和梁在垂直荷载 下的跨度，但对抵抗侧向力几乎不起作用
筒中筒
筒体内设置剪力墙，组成筒中筒，内筒可设置电梯、楼 梯和竖向管道等。内、外筒不再设柱，内筒、外筒共同抵 抗垂直与水平荷载
剪力墙
2.适用范围：
属于中刚性结构， 适用于140 m 以下的各类高层建筑
框架 框架-剪力墙
δ
框架-剪力墙侧移曲线
结构力学(I)-02-1 结构静力分析篇4(桁架)@@9
4m
15kN 4m
15kN 4m
15kN
F
FNGF
15kN
ME = 0 MF = 0
FNGF = -20 kN FNGE = 25 kN
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16 / 53
第二章 静定结构受力分析
有些杆件利用其特殊位置可方便计算
L形结点 结点平面汇交力系中，
除某一杆件外，其它所
结点 单杆
有待求内力的杆件均共 线时，则此杆件称为该 结点的结点单杆。
FN1
FN2 FN
Fy=0 f(FN2 , FN )=0 Fx=0 g(FN2 , FN )=0
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FAy
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第二章 静定结构受力分析
FP
FP
E b
3
FP
1 2 4
FP D
FP
FP
FP
C
弦杆 斜杆
F F
M
y
x
C
0
0
0
f ( FN 2 , FN ) 0
FN1
FN 2
y
FN 2 FN 0
竖杆
利用对称性取结点D 先求斜杆b，再利用结点E
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F F
0 0
FN 4
FN 3
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y
第二章 静定结构受力分析
练习求FN1、 FN2 、 FN3
FP
1
FP
2h
对称轴?
3
2
4a
为了使计算简捷应注意： 1）选择一个合适的出发点； 2）选择一个合适的隔离体； 3）选择一个合适的平衡方程。
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第二章 结构的基本构件桁架
竖杆)均为轴向受拉或轴向受压构件，使材料的强度可以得到充分的
发挥。
3.桁架的理论模型： 直杆 + 铰接 + 集中力
a 整体构成模型
b 实际节点 图2.6 桁架理论模型示意
2.1.2 桁架结构计算的假定
请看，桁架结构通常需要具备的基本条件的详细描述：
1．组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线(轴线)都
图2.16 梯形屋架
图2.18 三角形屋架
三角形屋架一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。当屋面材料为粘土 瓦、机制平瓦时，要求屋架的高跨比为1／4～1／6。三角形屋架弦杆 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。一般宜用于中小跨度的轻屋盖结构。当荷载和跨度较 大时，采用三角形屋架就不够经济。
横低纵高坡面屋顶
图2.4 不同坡屋面的屋架布置
图2.5 三角形屋架的常见形式种类
桁架的发明是在克服了梁的受力缺陷后实现的，准确地讲，一是将截 面不均匀受力变为均匀受力，二是将复杂应力分步变为简单应力分布， 三是将等高截面变为变高度截面。
因此，桁架结构受力合理、计算简单、施工方便、适应性强，不会对 支座产生横向水平推力，因而在结构工程中应用广泛。
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，干裂缝对采用齿连接和螺栓连接的下弦十分不利，而采用钢拉 杆作为屋架的下弦，每平方米建筑面积的用钢量仅增加2～4kg，但却 显著地提高了结构的可靠性。同时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。
分发挥两种材料优良的力学特性，截面受力明确，构造简单，施工方便，造 价低廉等，唯独自重大。
。 跨度一般不超12米。梁高是梁跨度的1/14-1/8，梁宽是梁高的1/2-1/3
飞行器结构力学课后答案
(f) (f)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。 C＝22＋3×2＝28，N＝14×2＝28 ｆ＝28－28＝0
2
将 12-13-14、7-11-12、 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10 看作三刚片，三刚片由铰 7、铰 12、铰 14 连结，三铰共线，故该桁架为瞬时可变系统。
6a
1 2 3 4 5 6 7 8
F2 1 P 3
3-3 平面刚架的形状、尺寸及受载情况如图所示，求刚架的弯矩和图（ｄ）的扭矩，并作出弯 矩（扭矩）图。
8
l
1 2
4 P
3
(a) (a)解：该结构为无多余约束的几何不变结构。
Px1 0 x1 l M Pl 0 x 2 l P(l x )0 x l 3 3
N5-2
N 5 7 N 5 2 2 P
杆件 内力 1-2 1-3 2-3 0 2-4 0 2-5 3-4 5-4 0 5-6 0 5-7 4-6
2P
P
2
3P
2P
3P
2P
3P
5
6
1 a
3 a
4 a
7 a
(b) (b)解： （1） f 13 3 2 8 0 故该桁架为无多余约束的几何不变结构。 （2）零力杆：杆 1-2，杆 2-3，杆 2-4，杆 5-4，杆 6-4，杆 6-7，杆 6-8，杆 1-5。
P P
PR
2PR
10
a
b
c
P
(d) (d)解：该结构为无多余约束的几何不变结构。 将如图中 3 段杆分别计算内力，画出弯矩图如下： Y 轴线杆： X 轴线杆： Z 轴线杆：
a a
理论力学06静力学专题_2桁架
解得杆 3、杆 6 内力分别为 F6 20 kN（拉）
F3
F2
F6
F3 15 kN（压）
F1 20 kN（压） F2 25 kN（拉） F6 20 kN（拉） F3 15 kN（压）
再截取节点 G 为研究对象
y
作受力图 取坐标轴，列平衡方程 Fiy 0 ,
10 F5 sin F3 0
J
G
D
l
l
y
Fiy 0 , FAy FB F1 cos F2 0
式中， cos l 4
h2 l2 5
sin
h 3 h2 l2 5
解得支座反力
h h
B
FB
x
FAx 9 kN
FAy 17.31 kN
FB 14.69 kN
3）计算各杆内力
注意到， FCI FOI
FBG FOG
解： 先截取节点 O 为研究
对象
作受力图
列平衡方程
Fiy 0 ,
解得
FOC sin F1 0
FOC
F1
sin
40 3
kN
y F1
O
FOG FOC
再截取 桁架的上半部分为研究对象 取分离体，作受力图 列平衡方程
ME Fi 0,
FGCl F1 2l FOC l sin F2l 2F1l 0 得 CG 杆的轴力
FCD FBD
依次研究 A、E、C、B 四个 节点即可。列表计算如下：
其中，
cos 4
5
sin 3
5
cos 2
13
sin 3
13
F2
F1
O
FAx A FAy
E
I
C
F3
F2
F6
F3 15 kN（压）
F1 20 kN（压） F2 25 kN（拉） F6 20 kN（拉） F3 15 kN（压）
再截取节点 G 为研究对象
y
作受力图 取坐标轴，列平衡方程 Fiy 0 ,
10 F5 sin F3 0
J
G
D
l
l
y
Fiy 0 , FAy FB F1 cos F2 0
式中， cos l 4
h2 l2 5
sin
h 3 h2 l2 5
解得支座反力
h h
B
FB
x
FAx 9 kN
FAy 17.31 kN
FB 14.69 kN
3）计算各杆内力
注意到， FCI FOI
FBG FOG
解： 先截取节点 O 为研究
对象
作受力图
列平衡方程
Fiy 0 ,
解得
FOC sin F1 0
FOC
F1
sin
40 3
kN
y F1
O
FOG FOC
再截取 桁架的上半部分为研究对象 取分离体，作受力图 列平衡方程
ME Fi 0,
FGCl F1 2l FOC l sin F2l 2F1l 0 得 CG 杆的轴力
FCD FBD
依次研究 A、E、C、B 四个 节点即可。列表计算如下：
其中，
cos 4
5
sin 3
5
cos 2
13
sin 3
13
F2
F1
O
FAx A FAy
E
I
C
钢结构 2.1-2屋架结构的形式及布置
短杆受拉，只适用于下弦需要设置天棚的屋架，一般情况 较少采用。
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
梯形屋架(<36m)
• 弦杆受力较为均匀。 • 人字式按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上弦分
为下承式和上承式两种。一般情况下，与柱刚接的屋架宜 采用下承式；与柱铰接时则下承式或上承式均可。下承式 使排架柱计算高度减小，便于在下弦设置屋盖纵向水平支 撑；上承式使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，且给安装 带来很大的方便。
4
5
3
A
4 B
4 2
5
2
2
2
5
4 A
4 B
5
4
5
6
3
2—下弦横向水平支撑；3—纵向水(平b) 支撑；4—垂直支撑；5—系杆；6—温度伸缩缝
4
5
4
4
4
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
(4) 垂直支撑 垂直支撑应设置在相邻两榀屋架和天窗架对应的竖直腹杆（或
斜腹杆）间，并于上、下弦横向水平支撑布置在同一开间，以确保 屋盖结构组成空间几何不变体系。
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
梯 形 屋 架
单斜式腹杆
人字式腹杆
再分式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
平 行 弦 屋 架
人字式腹杆
交叉式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
三角形屋架（<18m）
• 房屋的整体横向刚度较低； • 屋架弦杆受力不均，支座处内力较大，跨中内力较小，弦
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
梯形屋架(<36m)
• 弦杆受力较为均匀。 • 人字式按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上弦分
为下承式和上承式两种。一般情况下，与柱刚接的屋架宜 采用下承式；与柱铰接时则下承式或上承式均可。下承式 使排架柱计算高度减小，便于在下弦设置屋盖纵向水平支 撑；上承式使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，且给安装 带来很大的方便。
4
5
3
A
4 B
4 2
5
2
2
2
5
4 A
4 B
5
4
5
6
3
2—下弦横向水平支撑；3—纵向水(平b) 支撑；4—垂直支撑；5—系杆；6—温度伸缩缝
4
5
4
4
4
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
(4) 垂直支撑 垂直支撑应设置在相邻两榀屋架和天窗架对应的竖直腹杆（或
斜腹杆）间，并于上、下弦横向水平支撑布置在同一开间，以确保 屋盖结构组成空间几何不变体系。
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
梯 形 屋 架
单斜式腹杆
人字式腹杆
再分式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
平 行 弦 屋 架
人字式腹杆
交叉式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
三角形屋架（<18m）
• 房屋的整体横向刚度较低； • 屋架弦杆受力不均，支座处内力较大，跨中内力较小，弦
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
桁架结构
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3.3 屋架结构的型式不屋架材料
根据材料的丌同，可分为木屋架、钢屋架、钢一木组 合屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝圁屋架、预应力混凝圁屋 架、钢筋混凝圁-钢组合屋架等。 按屋架外形的丌同，有三角形屋架、梯形屋架、抙物 线形屋架、折线形屋架、平行弦屋架等。
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3.3.1 木屋架
Page 23
三角形屋架的内力分布丌均匀，支座处大而跨中小。一般 适用于跨度在18m以内的建筑中。三角形屋架的上弦坡度 大，有利于屋面排水。当屋面材料为粘圁瓦、水泥瓦、小 青瓦及石棉瓦等时，排水坡度一般为i=1／2～1／3，屋架 的高跨比一般为1／4～1／6。 当房屋跨度较大时，选用梯形屋架较为适宜。梯形屋架叐 力性能比三角形屋架合理，当采用波形石棉瓦、铁皮戒卷 材作屋面防水材料时，屋面坡度可叏i=1／5。梯形屋架适 用跨度为12～18m。 跨度在15m以上时，因考虑竖腹杆的拉力较大，常采用竖 杆为钢杆、其余杆件为木材的钢木组合豪式屋架。
豪式木屋架的适用跨度为9～21m，最经济跨度为9～15m。 豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要适中。如果节 间长度太长，则杆件长度太长，叐力丌利；如果节间长度 太短，则节点太多，制造麻烦。一般应控制节间长度在 1.5～2.5m。 设计上通常的觃定是：跨度6～9m时，采用四节间；跨度 9～12m时，采用六节间；跨度12～15m时，采用八节间。
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3.3.6钢筋混凝圁-钢组合屋架
为了合理地収挥材料的作用，屋架的上弦和叐压腹杆可采 用钢筋混凝圁杆件，下弦及叐拉腹杆可采用钢拉杆，这种 屋架称为钢筋混凝圁-钢组合屋架。 常用的组合屋架有折线形组合屋架、下撑式五角形组合屋 架以及三铰组合屋架、两铰组合屋架等。
桁架求解的几种方法
故知反力计算无误。 2.计算a杆内力。 (1) 作Ⅰ-Ⅰ截面，取左部分为
FA=40kN
a A G III 20kN II H III 20kN I 20kN
6x3m =18m F B= 20kN
C
隔离体，由ΣMF=0，得： F ×4-20×3-40×3 = 0，
图5-12
4m
B
(2) 取结点H为隔离体，由ΣFx = 0， 得：FNGH =FNHC = 45 kN (3) 作截面Ⅱ-Ⅱ，仍取左部分为隔离体，由ΣMF = 0，得 FNa×3/ 13 ×4+45×4-40×3 = 0， FNa = -513 = -18.0 kN 在该题中，若取截面Ⅲ-Ⅲ所截取的一部分为隔离体(图 5-12)，由于ED杆为零，FNED = 0。 由平衡方程ΣMC = 0，可得 FNa×2/ 13 ×3+FNa×3/ ×2+20×3 = 0， 13 FNa = -513 = -18.0 kN 可见，按后一种方法计算更简单。
E
G
(a)
2m
A
D
2kN
C
4kN
F
2kN
B
解：该桁架为简单桁架， 由
于桁架及荷载都对称，故可计 算其中的一半杆件的内力，最 后由结点C的平衡条件进行校 核。 1.计算支座反力。 ΣFx = 0, FAx = 0
(d) (b)
4X 2m =8 m
F A Y = 4kN F B Y = 4kN
FNDE F NAE
60×3-10×3-FNa×3 = 0， FNa = 50 kN
(2) 求上弦杆c的内力时，以a、b两杆的交点D为矩心， 此时要计算FNc的力臂不太方便，为此将FNc分解为水平和
竖直方向的两个分力。则各分力的力臂均为已知。 10 10
FA=40kN
a A G III 20kN II H III 20kN I 20kN
6x3m =18m F B= 20kN
C
隔离体，由ΣMF=0，得： F ×4-20×3-40×3 = 0，
图5-12
4m
B
(2) 取结点H为隔离体，由ΣFx = 0， 得：FNGH =FNHC = 45 kN (3) 作截面Ⅱ-Ⅱ，仍取左部分为隔离体，由ΣMF = 0，得 FNa×3/ 13 ×4+45×4-40×3 = 0， FNa = -513 = -18.0 kN 在该题中，若取截面Ⅲ-Ⅲ所截取的一部分为隔离体(图 5-12)，由于ED杆为零，FNED = 0。 由平衡方程ΣMC = 0，可得 FNa×2/ 13 ×3+FNa×3/ ×2+20×3 = 0， 13 FNa = -513 = -18.0 kN 可见，按后一种方法计算更简单。
E
G
(a)
2m
A
D
2kN
C
4kN
F
2kN
B
解：该桁架为简单桁架， 由
于桁架及荷载都对称，故可计 算其中的一半杆件的内力，最 后由结点C的平衡条件进行校 核。 1.计算支座反力。 ΣFx = 0, FAx = 0
(d) (b)
4X 2m =8 m
F A Y = 4kN F B Y = 4kN
FNDE F NAE
60×3-10×3-FNa×3 = 0， FNa = 50 kN
(2) 求上弦杆c的内力时，以a、b两杆的交点D为矩心， 此时要计算FNc的力臂不太方便，为此将FNc分解为水平和
竖直方向的两个分力。则各分力的力臂均为已知。 10 10
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桥式屋架：是将屋面板和屋架合二为一的结构体系。 屋盖结构传力简捷、整体性好，充分利用了构件的承载能力，省材 施工复杂、须在柱间假设架梁
例：江西某会堂大厅，平面尺寸27mx27m，采用钢筋混凝土桥式桁架扁壳组合屋盖
2.2 屋架结构的型式
钢筋混凝土-钢组合屋架
上弦杆采用刚劲 混凝土，下弦杆采 用型钢。充分利用 两种材料的特性。
拱式屋架：上弦为曲线形，一般为抛物线形，也可用折线。矢高比一般为1/8~1/6 外形合理、杆件内力均匀、自重轻、经济指标好
无斜腹杆屋架：上弦一般为抛物线拱，屋面板可支承在上弦杆上。 构造简单、制作方便、屋架间可穿行管道、适用跨度可达36m 节点刚接、各杆件内均匀弯矩且在杆端节点处屋架最大，上弦为压 弯杆件、下弦为拉弯杆件，荷载在上弦时，竖腹杆受压，荷载在下 弦时， 竖腹杆受拉
矩形桁架为等高 度,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。弦杆 跨中节间轴力大、 靠近支座处轴力较 小或为零
8
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
三角形桁架的高 度自跨中最大处向 支座节点最小处呈 线性变化,而弯矩 的变化自跨中向支 座呈抛物线变化, 弯矩的减小速度比 桁架高度的减小速 度慢,故上、下弦 杆内力在跨中节间 最小,而在靠近支 座处最大。
11
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
斜腹杆的布置方 向对腹杆受力的符 号 (拉或压)有直 接的关系。 对于 三角形桁架,斜腹 杆外倾受压,内倾 受拉,而竖腹杆则 总是受拉。
12
2.2 屋架结构的型式
按屋架外形不同分： 三角形桁架 梯形屋架 抛物线形屋架 折线形屋架 平行弦形屋架
三角形桁架
采用瓦类屋面时,屋架上弦坡度应大些,一般不小于1/3, 以 利于排水。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1/8~l/12。
25
2.3 屋架结构的选型及布置
梯2.形3.桁1屋架架结构的主要尺寸
4
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
2、桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
5
2.1 桁架结构的受力特点
鲁班锁
6
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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。
7
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
2Leabharlann 2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的组成 桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形
单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。
桁架结构的受力特点：拉、压杆件
3
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
1、组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆 的中心线 (轴线)都在同一平面内。（桁架的中 心平面）
24
2.3 屋架结构的选型及布置
梯屋形架桁结架 构的主要尺寸
矢高 屋架的矢高直接影响结构的刚度与经济指标。矢高
大、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,则弦杆受力大、截面大、且屋 架刚度小、变形大。一般矢高可取跨度的 1/10~1/5。
坡度 屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。当
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2.2 屋架结构的型式
梯形屋架：上弦为直线，屋面坡度为1/12~1/10，适用于卷材防水屋面。 上弦节间距为3米，下弦节间距为6米，矢高与跨度比为1/8~1/6，屋架 端部刚度为1.8~2.2米。 自重大、刚度好，适用于重型、高温及采用井式或横向天窗的厂房
折线形屋架：屋面坡度1/3~1/4，适用于卷材屋面的中大型厂房。 外形较合理，结构自重轻
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
高度呈抛物线型 的桁架是最理想的 桁架形式。因桁架 高度的变化与外荷 载所产生的弯矩图 完全一致,使上、 下弦杆各节间轴力 也完全相等。
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
斜腹杆的布置方 向对腹杆受力的符 号 (拉或压)有直 接的关系。对于矩 形桁架,斜腹杆外 倾受拉,内倾受压, 竖腹杆受力方向与 斜腹杆相反。
钢-木组合屋架
采用钢拉杆作为 屋架的下弦杆，消 除接头的非弹性变 形，从而提高屋架 结构的刚度。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
改善上弦杆受力情况，采用再分式腹杆 的形式。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
改善上弦杆受力情况，采用再分式腹杆 的形式。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
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2.2 屋架结构的型式
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2.2 屋架结构的型式
按使用材料不同分： 木屋架 钢-木组合屋架 钢屋架 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
木屋架： 一般为三角形屋架， 内力支座处大而跨 中小。适用于跨度 在18米以内的建筑 中。 高跨比：不宜小于 1/5~1/4 节间长度：2~3米
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2.2 屋架结构的型式
三角形屋架一般 用于屋面坡度较大 的屋盖结构中。一 般宜用于中小跨度 的轻屋盖结构。
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2.2 屋架结构的型式
梯形桁架
梯型屋架一般用 于屋面坡度较小的 屋盖中。其受力性 能比三角形屋架优 越,适用于较大跨 度或荷载的工业厂 房。
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2.2 屋架结构的型式
梯矩形桁架
矩形屋架也称为 平行弦屋架。其上 下弦平行,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。常用于托架 或支撑系统。
钢屋架
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2.2 屋架结构的型式
混凝土屋架
形式：梯形屋架、折线形屋架、拱式屋架、无腹杆屋架等， 可为普通钢筋混凝土屋架和预应力混凝土屋架
跨度：钢筋混凝土屋架 15~24米，预应力混凝土屋 架18~36米 优缺点：取材宜、价格便宜 用于中大跨度、刚度大、整 体性好、传力简洁、耐高温、 但自重大、施工复杂
第二章 桁架结构
第一节 桁架结构的受力特点 第二节 屋架结构的型式 第三节 屋架结构的选型与布置 第四节 立体桁架和张弦结构 第五节 屋架结构的其他型式
教学要求 了解桁架结构的受力特点及其型式，
掌握屋架结构选型与布置
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第二章 桁架结构
桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形 单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。
例：江西某会堂大厅，平面尺寸27mx27m，采用钢筋混凝土桥式桁架扁壳组合屋盖
2.2 屋架结构的型式
钢筋混凝土-钢组合屋架
上弦杆采用刚劲 混凝土，下弦杆采 用型钢。充分利用 两种材料的特性。
拱式屋架：上弦为曲线形，一般为抛物线形，也可用折线。矢高比一般为1/8~1/6 外形合理、杆件内力均匀、自重轻、经济指标好
无斜腹杆屋架：上弦一般为抛物线拱，屋面板可支承在上弦杆上。 构造简单、制作方便、屋架间可穿行管道、适用跨度可达36m 节点刚接、各杆件内均匀弯矩且在杆端节点处屋架最大，上弦为压 弯杆件、下弦为拉弯杆件，荷载在上弦时，竖腹杆受压，荷载在下 弦时， 竖腹杆受拉
矩形桁架为等高 度,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。弦杆 跨中节间轴力大、 靠近支座处轴力较 小或为零
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
三角形桁架的高 度自跨中最大处向 支座节点最小处呈 线性变化,而弯矩 的变化自跨中向支 座呈抛物线变化, 弯矩的减小速度比 桁架高度的减小速 度慢,故上、下弦 杆内力在跨中节间 最小,而在靠近支 座处最大。
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
斜腹杆的布置方 向对腹杆受力的符 号 (拉或压)有直 接的关系。 对于 三角形桁架,斜腹 杆外倾受压,内倾 受拉,而竖腹杆则 总是受拉。
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2.2 屋架结构的型式
按屋架外形不同分： 三角形桁架 梯形屋架 抛物线形屋架 折线形屋架 平行弦形屋架
三角形桁架
采用瓦类屋面时,屋架上弦坡度应大些,一般不小于1/3, 以 利于排水。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1/8~l/12。
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2.3 屋架结构的选型及布置
梯2.形3.桁1屋架架结构的主要尺寸
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
2、桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
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2.1 桁架结构的受力特点
鲁班锁
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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。
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
2Leabharlann 2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的组成 桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形
单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。
桁架结构的受力特点：拉、压杆件
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
1、组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆 的中心线 (轴线)都在同一平面内。（桁架的中 心平面）
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2.3 屋架结构的选型及布置
梯屋形架桁结架 构的主要尺寸
矢高 屋架的矢高直接影响结构的刚度与经济指标。矢高
大、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,则弦杆受力大、截面大、且屋 架刚度小、变形大。一般矢高可取跨度的 1/10~1/5。
坡度 屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。当
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2.2 屋架结构的型式
梯形屋架：上弦为直线，屋面坡度为1/12~1/10，适用于卷材防水屋面。 上弦节间距为3米，下弦节间距为6米，矢高与跨度比为1/8~1/6，屋架 端部刚度为1.8~2.2米。 自重大、刚度好，适用于重型、高温及采用井式或横向天窗的厂房
折线形屋架：屋面坡度1/3~1/4，适用于卷材屋面的中大型厂房。 外形较合理，结构自重轻
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
高度呈抛物线型 的桁架是最理想的 桁架形式。因桁架 高度的变化与外荷 载所产生的弯矩图 完全一致,使上、 下弦杆各节间轴力 也完全相等。
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
斜腹杆的布置方 向对腹杆受力的符 号 (拉或压)有直 接的关系。对于矩 形桁架,斜腹杆外 倾受拉,内倾受压, 竖腹杆受力方向与 斜腹杆相反。
钢-木组合屋架
采用钢拉杆作为 屋架的下弦杆，消 除接头的非弹性变 形，从而提高屋架 结构的刚度。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
改善上弦杆受力情况，采用再分式腹杆 的形式。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
改善上弦杆受力情况，采用再分式腹杆 的形式。
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2.2 屋架结构的型式
钢屋架
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2.2 屋架结构的型式
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2.2 屋架结构的型式
按使用材料不同分： 木屋架 钢-木组合屋架 钢屋架 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
木屋架： 一般为三角形屋架， 内力支座处大而跨 中小。适用于跨度 在18米以内的建筑 中。 高跨比：不宜小于 1/5~1/4 节间长度：2~3米
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2.2 屋架结构的型式
三角形屋架一般 用于屋面坡度较大 的屋盖结构中。一 般宜用于中小跨度 的轻屋盖结构。
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2.2 屋架结构的型式
梯形桁架
梯型屋架一般用 于屋面坡度较小的 屋盖中。其受力性 能比三角形屋架优 越,适用于较大跨 度或荷载的工业厂 房。
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2.2 屋架结构的型式
梯矩形桁架
矩形屋架也称为 平行弦屋架。其上 下弦平行,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。常用于托架 或支撑系统。
钢屋架
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2.2 屋架结构的型式
混凝土屋架
形式：梯形屋架、折线形屋架、拱式屋架、无腹杆屋架等， 可为普通钢筋混凝土屋架和预应力混凝土屋架
跨度：钢筋混凝土屋架 15~24米，预应力混凝土屋 架18~36米 优缺点：取材宜、价格便宜 用于中大跨度、刚度大、整 体性好、传力简洁、耐高温、 但自重大、施工复杂
第二章 桁架结构
第一节 桁架结构的受力特点 第二节 屋架结构的型式 第三节 屋架结构的选型与布置 第四节 立体桁架和张弦结构 第五节 屋架结构的其他型式
教学要求 了解桁架结构的受力特点及其型式，
掌握屋架结构选型与布置
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第二章 桁架结构
桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形 单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。