建筑结构选型13桁架结构.ppt

李广军
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三、桁架结构计算的假定
理想桁架简图假设： 理想光滑铰接； 直杆且过铰心； 力只作用在结点。
只受结点荷载作用的直杆铰接体系
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三、桁架结构计算的假定
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四、桁架结构的优点
（1）扩大了梁式结构的适用跨度。 （2）桁架可用各种材料制造，如钢筋混凝土、钢 材、木材均可。 （3）桁架是由杆件组成的，桁架体型可以多样化。 如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架 等型式。 （4）施工方便，桁架可以整体制造吊装，也可以 在施工现场高空进行杆件拼装。
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平行弦桁架
平行弦桁架的杆件内力是不均匀的，弦杆内力 是两端小而向中间逐渐增大，腹杆内力是两端大而 向中间逐渐减小。
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2/ 三角形桁架
P
P
P
P
P
P
Ph
6a
弦杆内力：
N M0 hi
M0 按抛物线递增 hi 按线性递增
由于hi 的增长比M0的增长快，所以弦内力由端点向中心递减
用于房屋上的桁架常称屋架，桁架型式的选择 一般与建筑物的使用要求，跨度和荷载大小，以及 材料供应和施工技术水平等因素有关。选择桁架型 式的一般原则是适用经济美观和制造简单。桁架可 用木材、钢材、钢筋混凝土等材料制造，由于每种 材料的力学性能各不相同，所以不同材料制造的屋 架，其型式也各不一样。
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屋架结构的型式
按使用材料：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－钢组合屋架等
按屋架外形：三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋 架、折线型屋架、平行弦屋架等
按受力特点：桥式屋架、无斜腹杆屋架（刚接桁 架、空腹桁架）、立体桁架等
13.2.1 木屋架
腹杆内力：斜杆内力和竖杆内力由端点向中心递增；
斜杆内力符号和竖杆内力符号相反；
下斜杆受压，上斜杆受拉
分布规律：与平行弦桁架内力分布相反，符号规律相同
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三角形桁架
三角形桁架的杆件内力也是不均匀的，弦杆内力 是两端大而向中间逐渐减小，腹杆内力是两端小而 向中间逐渐增大。
桁架杆承受轴力为主，可以克服梁和刚架的 不足。
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几种梁式桁架的受力比较：
在一定荷载作用下，桁架内力分布与桁架的形式有关。假设在 满跨均载作用下
1/ 平行弦桁架
PPPP PPP
h
6a PPPP PPP
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M0图
Q0图
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弦杆内力： 斜杆内力：
建筑结构选型
第13章 桁架结构
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13. 桁架结构
13.1 桁架结构的特点
一、定义：由杆件与铰节点组成的格子式 结构（格构）。
二、桁架结构的发展由来
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13.1 桁架结构的特点
二、桁架结构的发展
掏空的梁----桁架可以看成是从梁衍化而来
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五、桁架结构的外形与内力的关系
桁架是由杆件组成的格构体系，其节点一般 假定为铰结点，当荷载作用在结点上时，桁架 的杆件内力与桁架的外形有着密切的关系。
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桁架结构的内力
主内力:按计算简图计算出的内力 次内力:实际内力与主内力的差值
梁和刚架以承受弯矩为主，因而截面应力分 布不均匀，材料不能得到充分利用；
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折线形桁架
折线形桁架的杆件内力大致均匀，从力学角度看， 它的形状与同跨度、同荷载的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，所以它是 结构上的较好形式。
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基于上述受力性能分析，在使用上
平行弦桁架内力分布不均，但构件规整，利于标准化， 便于施工，宜用于跨度不大情况
豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要适中， 如节间长度太长，则杆件长度太长，受力不利；如 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1.5～2.5米之间。所以设计上常常是：
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跨度6～9米时，采用四节间 跨度9～12米时，采用六节间 跨度12～15米时，采用八节间 跨度在15米以上时，因考虑竖腹杆的拉力太大而 采用钢－木组合豪式屋架。
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3/ 抛物线形桁架
PP P P
6a PP P P
结点位于
4f y l 2 x(l x)
P P Ph
弦杆内力：
N M0 hi
PPP
M0 按抛物线递增 Hi 按抛物线递增
M0图
腹杆内力为零，下弦杆内力相同。上弦杆受压，水平分量 相等且等于下弦内力（因为合理拱轴）
这种屋架型式适用于木屋架。其特点是： (1)屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力不致突 变太大。因为木材强度较低，这对采用木材作杆件 提供有利条件。 (2) 木屋架的结点采用齿联结。这种屋架结点上相 交的杆件不多，为齿联结提供可能性。
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豪式木屋架的适用跨度为9～2l米，最经济跨 度为9～l5米。
N M0 h
Qi Ni
h h2 a2
RA i P
下斜杆受拉
Qi Ni
h h2 a2
i P RA
上斜杆受压
竖杆内力：符号与斜杆内力符号相反
Ni i P RA N i RA (i 1) P
竖杆受压 竖杆受拉
分布规律： 1、弦杆内力由端点向中心递增
2、腹杆内力由端点向中心递减
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13. 桁架结构
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13.1 桁架结构的特点与优点
一、定义：由杆件与铰节点组成的格子式结构（格构）。
二、桁架结构的发展由来
三、桁架结构的计算假定与特点
（1）桁架的节点都是光滑的铰节点；
（2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心；
（3）荷载和支座反力都作用在节点上。
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注：主内力与次内力
抛物线桁架内力分布均匀，腹杆轻，自重小，宜用于大 跨结构，但抛物线弦杆施工复杂。
三角形桁架内力分布不均匀，支座处内力最大，端结点 交锐角构造复杂，宜用于跨度小坡度大的屋盖。
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斜腹杆的布置方向对腹杆受力的影响：
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End
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13.2 屋架结构的型式及适用范围