02排架结构体系

2.1.1排架结构传力途径
屋面荷载
屋顶承重结构→排架柱→基础；
2.1.1排架结构传力途径
作用于围护墙的风荷载
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；
2.1.1排架结构传力途径
水平地震作用
通过屋顶承重结构传至柱子
2.1.1排架结构传力途径
吊车制动力
2桁架结构计算的假定
基本假定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桁架结构计算的假定
基本假定2
桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点。
是桁架结构简化计算模型的关键。
在实际房屋建筑工程中，真正采用铰接节点的桁 架是极少的。
屋顶承重结构
跨度小于18米
可用屋面大梁（薄腹梁）
跨度大于18米
可用装配式钢筋混凝土屋架 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。 屋架形式的选用,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 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
1桁架的形成
桁架的受力特点
各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件。 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；
桁架的上下弦之间的距离拉开越远越有利，适用跨度 越大。
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。 截面正应力分布均匀；材料强度可以得到充分发 挥。
薄腹梁尺寸图
薄腹梁选用
1预应力混凝土单坡屋面梁（G414） 2预应力混凝土双坡屋面梁（G414）
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；适用与有较大震动和腐蚀 介质的厂房。 屋面坡度为1/8~1/12
2.3 桁架结构
桁架应用广，适用跨度范围（6~60m）非常大。 以受力特点可分为
2桁架结构计算的假定
基本假定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。
2桁架结构计算的假定
基本假定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，并集中于节点上。 非节点荷载的处理
木桁架或钢筋混凝土桁架——加大截面 钢桁架——再分式
预制柱根据截面高度确定截面形式：
h≤600mm时，宜采用矩形截面； h=600~800mm时，采用工字型或矩形； h=900~1400mm时，宜采用工字型； h＞1400mm时，宜采用双肢柱； 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
根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式。 对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形； 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≥ 120 mm、翼缘高度≥ 150mm 的工字型 柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成 实腹形； 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 耐久性。 8度或9度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字 型柱。不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱； 柱底至室内地坪以上500内及上柱宜采用矩形截面。
无檩体系
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。
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
钢排架柱
一般可以选择工字型或H型钢柱； 荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工 字型柱； 荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱 为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护 层；
矩形：外形简单整齐，制作方便 工字形柱：受力形态比矩形柱合理 平腹杆双肢柱 斜腹杆双肢柱 管柱
钢筋混凝பைடு நூலகம்排架柱选型
原则
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 及材料供应等条件；在同一工程中，柱型、规格不宜过多， 为施工工厂化、机械化创造条件。
1桁架的形成
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，材料越 省，自重越轻； 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“桁架”。
1桁架的形成
桁架的组成
上弦， 下弦， 竖腹杆， 斜腹杆，
桁架的实质
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 反而可以减小。 “即以最小截面面积作最大限度的扩展”。
3桁架结构的内力
三角形桁架
杆件内力是不均匀的 弦杆内力是两端大而中间逐渐减小， 腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大。
3桁架结构的内力
弧形桁架
杆件内力大致均匀， 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 结构上较好的形式。
3桁架结构的内力
木材常采用榫接，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
基本假定2
桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点。 严格说，钢桁架和钢筋混凝土桁架都应按刚架结 构计算，各杆件除承受轴力外，还承受弯矩的作 用。 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， 故一般计算中均将桁架结构节点取为铰接。
用途
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
2.1概述
分类
按荷载传递分为：
横向排架结构体系 纵向排架结构体系
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）
钢筋混凝土排架 钢排架 钢与钢筋混凝土组成的排架 砖排架
屋顶承重结构
薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架
特点：
刚度较大，耐火等级高（300）， 材料来源方便、制作及施工较简单， 跨度较大（36 ~60米），柱高可达20多米， 吊车载重量可达100~200吨， 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
常用柱的选型（自重，刚度，施工，构造， 运输、吊装）
2 排架结构体系
2.1 概述 2.2 薄腹梁结构 2.3 桁架结构
2.1概述
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。
2.1概述
组成
屋顶承重结构，
屋面大梁或屋面桁架
排架柱， 基础。
02 排架结构体系
基本特点
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 面结构体系。 空间受力体系。 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 忽略不计，简化为平面排架体系。
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
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 为偏心受力构件。
2.1.2 排架结构类型
钢筋混凝土排架结构 钢排架结构 混合排架结构 砖排架结构
1 钢筋混凝土排架结构
柱
矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱。
平面桁架、立体桁架、空腹桁架。 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。
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； 19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 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。
2.3 桁架结构
桁架结构的优点
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。 扩大了梁式结构的适用跨度。
2.3 桁架结构
桁架结构的缺点
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， 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。 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 却未能材尽其用。
普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为6~12m， 预应力时，跨度为12~18m。
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。
单坡式的梁高不变； 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。
2.2.2 薄腹梁的构造尺寸
由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。 梁端部高度：一般不小于600。 双坡式的屋面坡度：1/8~1/12。 梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则 单坡梁高h=（1/18~1/12）l，普通钢筋混凝土时； 双坡梁的中间高h=（1/14~1/16）l，预应力时； 梁腹厚度：一般60~100。 上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常 250~400。 下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常 200~300。
钢排架
屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；
混合排架
屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。
优点
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 作用下，钢结构具有很好的延性。 在跨度＞30m时，优点更突出。 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。
桁架的内力与桁架外形的关系
3桁架结构的内力
桁架的内力与桁架外形的关系
3桁架结构的内力
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， 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 的情况。 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 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。
2 钢排架及混合排架
缺点：
高温环境，钢材的强度将受到影响；
一般在300oC以下影响不大，而超过300oC以后，钢材 的屈服点及极限强度均开始下降，当达到600oC时，强 度几乎为零。
防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非 燃烧体，耐火极限0.5小时)； 不能耐受酸气腐蚀； 不宜用于湿度较大的环境； 易失稳，应注意设置支撑系统。
荷载更大时则可以采用带斜腹杆的双肢柱为了满足防火要求钢结构外部应另加防火保护混合排架柱与钢筋混凝土排架相同22薄腹梁实质就是梁结构属受弯构件用于由于跨度比较大为了减轻结构自重截面常用工字型或t型因而梁腹明显地薄故称薄腹221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高度且不需设置屋面支撑
混合排架柱
与钢筋混凝土排架相同
2.2 薄腹梁结构
薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于 屋盖。
由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用 工字型或T型，因而梁腹明显地薄，故称“薄腹 梁”。
2.2.1 薄腹梁的优缺点和运用范围
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 高度且不需设置屋面支撑。 自重大。所以适用跨度仅是6~18m范围。
整体上，桁架的受力比梁式结构合理； 各杆件单元，内力分布是不均匀的； 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。 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
平行弦桁架
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想中间逐渐减小。
2桁架结构计算的假定
桁架的基本特点
平面——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； 几何不变——桁架的杆件按三角形法则构成; 铰接——杆件相交的节点，按铰接考虑; 轴向受力——各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受 轴向力，这是材尽其用的有效途径。
3桁架结构的内力
桁架的内力的不均匀性
2.3.1 桁架结构的受力特点
1 桁架的形成 2 桁架结构计算的假定 3 桁架结构的内力
1桁架的形成
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， 中和轴处应力为零，离中和轴越近应力越小 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。
钢、混合排架用途及构件种类
大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工 业车间； 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 有檩体系
檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻型钢桁架檩条等， 屋面材料可以采用瓦楞铁、压轧型钢板、石棉瓦、预制钢 筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。