第七章 桁架结构VIP免费

7.1桁架结构的特点7.2桁架外形与内力的关系7.3屋架结构的形式与屋架材料7.4屋架结构的选型7.5屋架结构的工程实例桁架结构：桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰链连接而成的抗压结构。在房屋建筑中，桁架结构常用来作为屋盖的承重结构，通常称为屋架桁结构实例7.1.1桁架结构的产生从梁结构截面应力的分布情况可以得到启示，一根单跨简支梁受荷后的截面正应力分布为压区三角形和拉区三角形，中和轴处应力为零，离中和轴越近的应力越小。把截面上的中加部分削减成工字形截面，既可节省材料又可减轻结构自重。把截面中间部分挖空形成空腹形式，倘若大幅度挖空，中间剩下几根很小的连杆时，九发展成为所谓的“桁架”。由此可见，桁架式从梁结构发展产生出来的。7.1.2桁结构的特点特点：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。桁架结构比梁结构具有的优点：1.扩大了梁结构的适用跨度。2.桁架可以用各种材料制造。3.桁架是由杆件组成的，桁架体型可以多样化。4.施工方便。按屋架外形的分类：三角形屋架梯形屋架抛物线形屋架折线形屋架平行弦屋架7.2.1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，这一平面称为桁架的中心平面；2、桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点；3、所有外力（荷载和支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。尽管桁架结构中以轴力为主，其构件的受力状态比梁的结构合理，但在桁架结构各杆件单元中，内力的分布是不均匀的。屋架的几何形状有平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、折线形桁架等等，它们的内力分布随形状的不同而变化。1、弦杆的内力上弦杆受压，下弦杆受拉，其轴力由力矩平衡方程式得出(矩心取在屋架节点)(负值表示上弦杆受压，正值表示下弦杆受拉)式中－简支梁相应于屋架各节点处的截面弯矩；－屋架高度。hMN00Mh2、腹杆的内力屋架内部的杆件称为腹杆，包括竖腹杆与斜腹杆。腹杆的内力可以根据脱离体的平衡法则，由力的竖向投影方程求得：式中－斜腹杆的竖向分力和竖腹杆的轴力；－简支梁相应于屋架节间的剪力。0VNyyNV桁架杆件内力与桁架形式的关系如下：①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，腹杆内力由中间向两端增大；②三角形桁架的杆件内力分布也是不均匀的，弦杆的内力是由中间向两端逐渐增大，腹杆内力由两端向中间逐渐增大；③折线形桁架的杆件内力分布大致均匀，从力学角度看，它是比较好的屋架形式，因为它的形状与同跨度同荷载的简支梁的弯矩图形相似，其形状符合内力变化的规律，比较经济。按屋架外形的不同，有三角形屋架、梯形屋架、抛物线形屋架、折线形屋架、平行弦屋架等。根据材料的不同，可分为木屋架、钢屋架、钢一木组合屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、钢筋混凝土-钢组合屋架等。木屋架的典型型式是豪式屋架。这种屋架型式适用于木屋架的原因是：1、屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力突变不大，比较均匀。2、这种型式屋架的腹杆长度与杆件内力的变化相一致，两者协调而不矛盾。3、木屋架的节点采用齿联结。这种屋架节点上相交的杆件不多，为齿联结提供了可能性。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，受力不利；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。设计上通常的规定是：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。三角形屋架的内力分布不均匀，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。当屋面材料为粘土瓦、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。梯形屋架受力性能比三角形屋架合理，当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料时，屋面坡度可取I=1／5。梯形...