建筑结构选型03桁架结构
桁架结构
2.三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。可见，三 角形桁架的杆件内力 也是不均匀的。
3.拱形屋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。可见，它的杆件内力大致均匀，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。
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。屋架在荷载作用下，上弦主要承受压力，有时 还承受弯矩，下弦承受拉力。组合屋架的自重轻，节省材料， 常用跨度为9～18m。
常用组合屋架：折线形屋架，下撑式五角星屋架以及三铰，两铰屋架等。
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。
二，桁架结构外形与内力的关系
桁架是有杆件组成的格构体系，其结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。下面介绍几种不同外形桁架的杆件内力情况： 1.平行弦屋架为等高度, 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。 可见，内力是不均匀的。
五，建筑实例-国家大剧院：源自国家大剧院壳体钢结构主要由148榀沿椭球面均匀垂直布置 的平面桁架、11840根水平 布置的环向系杆、对称布置 的四块平面斜撑及顶部结构 组成，也就是说国家大剧院 是以众多桁架组成的壳体结 构。
平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架，短轴桁 架区域的屋面采用玻璃形式，为外露构件；长轴桁架区域的 屋面采用钛合金板形式，为隐蔽构件；水平布置的为环向系 杆，通过两端的半球与平面桁架连接。
桁架结构的受力特点、选型和布置
梯屋形架桁结架 构的选型
2.3 屋架结构的选型及布置
材料 木材及钢材均易腐蚀,维修费用较高。因此,对于
相对湿度较大而又通风不良的建筑,或有侵蚀性介质 的工业厂房,不宜选用木屋架和钢屋架,宜选用预应力 混凝土屋架,
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梯屋形架桁结架 构的选型
2.3 屋架结构的选型及布置
跨度 跨度在18m以下时,可选用钢筋混凝土-钢组合屋
3
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。
4
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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。
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2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
架;这种屋架构造简单、施工吊装方便,技术经济指标 较好。
跨度在36m以下时,宜选用预应力混凝土屋架,既 可节省钢材,又可有效地控制裂缝宽度和挠度。
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钢屋架
2.2 屋架结构的型式
改善上弦杆受力情况，采用再分式腹杆 的形式。
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钢屋架
2.2 屋架结构的型式
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钢屋架
2.2 屋架结构的型式
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混凝土屋架
2.2 屋架结构的型式
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2.2 屋架结构的型式
钢筋混凝土-钢组合屋架
上弦杆采用钢筋 混凝土，下弦杆采 用型钢。充分利用 两种材料的特性。
梯屋形架桁结架 构的选型
受力 从结构受力来看,抛物线状的拱式结构受力最为合
理。但拱式结构上弦为曲线,施工复杂。折线型屋架, 与抛物线弯矩图最为接近,故力学性能良好。梯形屋 架,因其既具有较好的力学性能,上下弦均为直线施工 方便,故在大中跨建筑中被广泛应用。三角形屋架与 矩形屋架力学性能较差。三角形屋架一般仅适用于中 小跨度,矩形屋架常用作托架或荷载较特殊情况下使 用。
第三章 桁架结构解析
第三章桁架结构第一节桁架结构的特点由简支梁发展成为桁架的过程――简支梁在均布荷载作用下，沿梁轴线弯曲，剪力的分布及截面正应力的分布（分为受压区和受拉区两个三角形）在中和轴处为零。
截面上下边缘处的正应力最大，随着跨度的增大，梁高增加。
根据正应力的分布特点，要节省材料，减轻自重，先形成工字型梁――继续挖空成空腹形式――最后，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为“桁架”。
由此可见，桁架是从梁式结构发展产生出来的。
桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素――构件截面的惯性矩I增大的同时，截面面积反而可以减小。
梁结构的梁高加大时，自重随之增加很多，桁架结构无此弊端。
Z在实际工作中，由于其自重轻，用料经济，易于构成各种外形适应不同的用途，桁架成为一种应用极广泛的形式，除经常用于屋盖结构外，（我们常说的屋架），还用于皮带运输机栈桥、塔架和桥梁等。
（如图示各种组合屋架、武汉长江大桥采用的桁架形式等）一．桁架结构计算的假定（基本特点）1．杆件与杆件之间相连接的节点均为铰接节点2．所有杆件的轴线都在同一平面内。
（这一平面称为桁架的中心平面）3．所有外力（包括荷载与支座反力）都作用在桁架的中心平面内，且集中作用在节点上实际桁架与上述假定是有差别的，尤其是节点铰接的假定。
例如：木桁架常常为榫接，它与铰接的假定是接近的。
而钢桁架有些杆件在节点处是连续的，腹杆采用的是节点板焊接或铆接，节点具有一定的刚性；混凝土节点构造往往采用刚性连接。
尽管如此，科学试验和工程实践均表明，上述不符合假定的因素对桁架影响很小，只要采取适当的构造措施，就能保证这些因素产生的应力对结构和杆件不会造成危害。
故桁架在计算中仍按“节点铰接”处理。
假定3 “集中力作用在节点上”是保证桁架各杆件仅承受轴向力的前提。
对于桁架上直接搁置屋面板或屋架下弦承受吊顶荷载时，当上下弦间有荷载作用时，则会使原来杆件的受力形式发生变化（纯压、纯拉变为压弯、拉弯构件），从而使得上、下弦截面尺寸变大，材料用料增加。
建筑结构选型桁架结构
3.2.3.张弦结构
3、张弦结构的受力性能
（4）、张弦结构的抗风作用
张弦结构的风致作用有二：风作用和风振作用。
结构抗风：张弦结构采用轻质屋面，风经过时产生吸 力，有可能导致张弦结构受力反向。需要对拉索施加 多余的预应力或者增加屋面体系配重。
结构抗风振：张弦结构体系属于高柔性结构，结构的 自振周期很低。在脉动风压作用下，会引起张弦结构 产生较大的振动。应通过针对性的风振动力分析，采 用合适的结构形式加以规避。
与拉索构成的几何形体两个方面，属于介于刚性 结构和柔性结构之间的半刚性结构。 a、承载能力大；b、结构刚度大； c、结构稳定性强；d、支座推力小； e、建筑造型表现力、适应性强； f、制作、运输、施工方便。
3.2.3.张弦结构
2、张弦结构的形式
张弦结构按照荷载传递方向分为平面和空间 张弦结构两类。
3.2.3.张弦结构
1、张弦结构的构成及特点 （1）、张弦结构的构成
将平面桁架结构的受拉下弦用高强度拉索代 替，并通过张拉拉索在结构内施加预应力，这就 是张弦结构。它能有效地改善结构的受力性能。
上弦梁、拱或桁架，下弦拉索和中间的竖向 支撑
张弦结构的构成
3.2.3.张弦结构
（2）、张弦结构的特点 张弦结构的整体刚度来之抗弯构件的截面和
（2）、张弦结构的预应力特性
预应力的概念：在没有外荷载作用下结构内部维持 的自平衡内力分布。
拉索的张拉力包括两部分：外荷载和结构自重产生 的张力，预应力产生的张力。
拉索设置预应力的考虑：一是改善上弦受力性能， 减小上弦的弯矩；另外预防结构服役期某些可变荷 载会抵消恒荷载的作用使拉索受压退出工作。
3.2.3.张弦结构
3.2.1.屋架结构
建筑结构选型3
屋架结构的型式
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。
1、三角形屋架
三角形屋架使建筑物屋盖形成坡屋顶，造型美观，而且，三 角形屋架的上弦坡度较陡，有利于屋面排水。
当屋面采用瓦类材料，如粘土瓦、石棉瓦、水泥平瓦、预应 力瓦等时，排水坡度一般为i＝1/2～l／3，屋架的高跨比—般为 h/L＝1/4～1／6。
矩形桁架
2.2.1 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。 节间长度控制2-3m 内，高跨比不宜小 于1/5-1/4。
木屋架
豪式木屋架的适用跨度为9～2l米，最经济跨 这种屋架型式适用于木屋架。其特点是： 度为 9～ l5米。 (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 豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要适 件提供有利条件。 中，如节间长度太长，则杆件长度太长，受力不利； (2) 木屋架的结点采用齿联结。这种屋架结点上 如节间长度太短，则节点太多，制造麻烦。一般应 相交的杆件不多，为齿联结提供可能性。 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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组合屋架已大量采用，由于制造简单、施工占地小、自重 轻，不需要重型起重设备，因此特别适于山区中、小型建筑。
折线形组合屋架
下撑式五角形组合屋架
三铰组合屋架
两铰组合屋架
2.2.7
大跨建筑结构体系桁架
由于公共汽车站需要开间大，高层住宅有一排外柱落在柱距14.8m的开间处，外排高柱传递重量大，所以从第三层开始设置钢筋混凝土桁架转换层，承担5层以上的荷载。
钢筋混凝土桁架转换层-工程案例
简答题
桁架结构中桁架指的是桁架梁，是（ ）的一种梁式结构桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。 2. 下列桁架结构中，哪种桁架形式内力近似于0？（ ） A. 矩形桁架 B. 弧形桁架 C. 陡坡梯形桁架 D. 缓坡梯形桁架 3. 桁架的力学模型基本假设，哪一项不成立？ ( ) A. 各杆均用光滑铰链连接； B. 各杆轴线均为直线，并通过铰链中心； C. 荷载均作用在节点上； D. 各杆件重量通常忽略不计; 4. 请依次阐述矩形桁架、陡坡梯形桁架和弧形桁架的弦杆内力与腹杆内力状态。
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5
分析小结：
弧形或多边形桁架 ★ ★ ★ ★ ★
优点：
受力最合理，节点构造最简单，用料最省，自重最轻巧。
缺点：
上弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度。
Hale Waihona Puke 56桁架的选型
桁架的选型
单击此处添加文本具体内容，简明扼要地阐述你的观点
桁架的主要尺寸
高度 高度H直接影响桁架的刚度和经济； 不一定高度H越大越好，虽然弦杆受力小，但腹杆长，长细比大，易压曲，用料多； H值一般（1/10～1/15)L 节间长度 沿跨度划分桁架为若干等分，每一分算一个节间； 减少制作工作量与桁架挠度，减少杆件与节点数； 上弦稍短，下弦稍长，与受荷载条件与材料有关； 节间杆长一般控制1.5m ～ 4m。 坡度：满足排水要求，瓦屋面≥1/3,其它屋面1/8 ～1/12
桁架的构造
节点 桁架中各杆件的连接点，称为节点（node) 工程上把几根直杆连接的地方称为节点。
桁架(屋架)结构
桁架结构的发展
掏空的梁----桁架可以看成是从梁衍化而来
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。
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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
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
三角形桁架
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。
建筑结构选型
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 第五节 张弦结构 第六节 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。
2.2 屋架结构的型式
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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。
2.2 屋架结构的型式
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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。
结构选型-桁架结构
四. 分析
由梁到桁架虽然其结构整体来说其内力情况 与简支梁完全一致，但它已由受弯构件变为轴向 受力构件，传力路线发生了根本变化，将材料的 抵抗力集中在最外边缘的纤维上，此时力臂最大 上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷 载产生的弯矩，剪力则由斜腹杆中的竖向分量来 承担。
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Advantages and disadvantages
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Brief introduction of structure
结构简介
一. 定义
主要承受轴向力的直杆在相应的节点上连接成几何不变的格构式承重结构。简单的说，就是由直杆组 成的一般具有三角形单元的平面或空间结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Brief introduction of structure
结构简介
二. 简介
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THANK YOU
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在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可减 轻自重和增大刚度，故适用于较大跨度的承重结构和高耸结构，如屋架、桥梁、输电线路塔、卫星发射塔、 水工闸门、起重机架等。
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Mechanics characteristic
力学特点
一. 芬克式
常用的三角形轻型钢屋架为芬克式，其特点 为长杆受拉，短杆受压，结构受力比较合理，制 作亦方便，可以分为两个运输单元。
案例详解——主席台
二. 分析
桁架结构一般会有以下几种形式——三角 形桁架，梯形桁架，多边形桁架，空腹桁架， 桁架桥。
而此处所用的是四角锥形桁架，即多边形桁
架。上弦节点位于二次抛物线上，如上弦呈拱形 可减少节间荷载产生的弯矩，但制造较为复杂。 在均布荷载作用下，桁架外形和简支梁的弯矩图 形相似，因而上下弦轴力分布均匀，腹杆轴力较 小，用料最省，是工程中常用的一种桁架形式。
桁架结构
第三章桁架(屋架)结构只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。
它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。
它在历史上出现很早，公元前500年罗马人就在多瑙河上修建了桁架桥梁；后来迅速成为普遍的结构形式应用于土木工程大跨度的结构中，在房屋建筑中尤其得到广泛推广。
1．优点：受力合理、计算简单、施工方便、适应性强，对支座无横向推力，应用广泛。
2．缺点：结构高度大，侧向刚度小。
¾结构高度大增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖、通风、采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。
¾侧向刚度小，对于钢屋架特别明显受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，这就需要设置支撑。
一般房屋的纵向侧向力并不大，但支撑很多，都按构造(长细比)要求确定截面，故耗钢不少却未能材尽其用。
第三章桁架结构3.1桁架结构的受力特点3.2屋架结构的型式3.3屋架结构的选型与布置3.4立体桁架3.5 张弦结构3.6 桁架结构的其他型式桁架的受力与梁的区别1、上弦受压、下弦受拉，形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。
2、由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡外荷载所产生的剪力。
3、桁架结构中，各杆单元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。
主桁架（1）直杆：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。
木材――榫接、钉连接钢桁架――焊接或螺栓连接3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
钢筋混凝土――刚性连接严格地说，钢桁架和钢筋混凝土桁架都应该按刚架结构计算，各杆件除承受轴力外还承受弯矩的作用。
但进一步的理论分析和工程实践经验表明，上述杆件内的弯矩所产生的应力很小，只要在节点构造上采取适当的措施，该应力对结构或构件不会造成危害，故一般计算中桁架结构节点均按铰接处理。
3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
建筑结构12种类型
建筑结构12种类型建筑结构是指建筑物的骨架和支撑系统，承担起支撑和抗力传递的功能。
根据结构形式和工作原理的不同，可以将建筑结构分为12种类型，包括桁架结构、框架结构、筒壳结构、悬索结构、索承式结构、拱式结构、壳体结构、网壳结构、组合结构、空间网架、板柱结构和混合结构。
下面将详细介绍这12种结构类型。
1.桁架结构：桁架结构是由水平和斜线构件形成的平面或空间网格系统。
桁架结构具有良好的强度、刚度和稳定性，适用于广场、办公楼、室内体育馆等大跨度的建筑物。
2.框架结构：框架结构是由柱、梁和节点组成的刚性网格系统。
框架结构可以在多个平面上延伸，具有良好的刚度和承载能力。
这种结构常用于住宅、工业厂房和商业建筑。
3.筒壳结构：筒壳结构是一种由曲面构成的连续壳体，具有良好的强度和稳定性。
筒壳结构常用于体育场馆、展览馆和地铁车站等地方。
4.悬索结构：悬索结构是一种由主悬索和次悬索组成的悬挂式结构。
悬索结构具有较大的跨度和自重较小的优点，适用于桥梁、大型体育馆等建筑物。
5.索承式结构：索承式结构是一种由索承构件和支撑系统组成的轻型结构。
索承式结构具有较高的自由度和可塑性，适用于大型雨棚、展览馆等场所。
6.拱式结构：拱式结构是一种由拱形构件组成的稳定结构。
拱式结构具有较好的力学性能和空间美感，常见于教堂、桥梁和大型展览馆。
7.壳体结构：壳体结构是一种由薄壳体构成的曲面结构。
壳体结构具有卓越的结构性能和空间美感，常见于体育馆、剧院和博物馆等建筑物。
8.网壳结构：网壳结构是一种由刚性杆件和节点构成的空间网格结构。
网壳结构具有较高的自由度和承载能力，常见于体育场馆和空间结构复杂的建筑物。
9.组合结构：组合结构是一种由多种结构类型组合而成的复合结构。
组合结构可以充分发挥各种结构的优势，常用于大型综合体、超高层建筑等。
10.空间网架：空间网架是一种由钢管、钢板和节点构成的三维刚性网格结构。
空间网架具有较高的刚度和承载能力，广泛应用于体育馆、展览馆和机场等建筑物。
桁架结构
桁架结构前言：课本加优点运输方便，结构重量轻，常用于大跨度结构，充分发挥材料的作用 关键词：桁架结构、桁架类型、桁架组成、桁架结构的选型与布置一：什么是桁架结构？桁架结构（Truss structure ）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。
Pppt 中。
二：桁架组成 上图加课本内容各桁架结构的概述和图形，在课本上。
没种的优缺点ppt三:：桁架结构的选型及布置Ppt加课本四：桁架结构的重要结构构件桁架的历史演变只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。
它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。
桁架在建造木桥和屋架上最先见诸实用。
古罗马人用桁架修建横跨多瑙河的特雷江桥的上部结构（发现于罗马的浮雕中，文艺复兴时期，意大利建筑师（拔拉雕Palladio）也开始采用木桁架建桥出现朗式、汤式、豪式桁架。
英国最早的金属桁架是在1845年建成的，适合汤式木桁架相似的格构桁架，第二年又采用了三角形的华伦式桁架桁架结构桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。
主要结构特点各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活，应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。
这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。
建筑结构选型 桁架结构
2. 钢屋架(a)—三角形屋架
屋架结构的型式及适用范围
• 屋架结构的型式
梯形屋架特点：
A.外形与弯矩图较相近，杆件受力较均 匀，较经济； B.在支座处有一定高度，既可与钢筋混 凝土柱铰接，又可与钢柱固接，目前无 檩工业屋盖体系应用最广泛； C.腹杆可用人字式、再分式和单斜杆式； D.坡度较缓，便于施工和维护，便于管 道和人穿行，因此也常用于影剧院舞台 和观众厅屋顶。
1. 木屋架(b)—典型型式为豪式屋架
屋架结构的型式及适用范围
• 屋架结构的型式
三角形屋架特点：
芬克式（三角形）屋架
A.外形与弯矩图不适应，因而弦杆内力分布很不均匀，支座处最大而跨中较小； B.当坡度不很陡时，支座处杆件夹角较小，构造较困难； C.适用于陡坡屋面。
芬克式屋架特点：
A.把上弦杆分成两个小桁架，减小杆件长度，适应钢材柔性的特点； B.下弦中段较长，与钢材受拉性能良好相适应； C.是钢屋架的典型型式。
跨度（见图）： 3. 钢木组合屋架
豪式组合屋架 芬克式组合屋架
下撑式五 角形屋架
梯形屋架
折线形屋架
l=18-24m
屋架结构的型式及适用范围
• 屋架结构的型式
轻型钢屋架的定义：
当屋盖采用轻屋面时，屋架的杆力 不大，可以采用小角钢(L45×4及 L56×36×4以下)、圆钢、薄壁型钢 或钢管组成，称为轻型钢屋架。
2.铰节点假设 所有杆件与杆件相连的节点均为铰节点 （实际有一定的转动刚度，但理论分析与 工程实践经验表明，这种影响很小，可以 忽略）。
3.节点荷载假设 假设荷载只作用在节点上。这就要求屋面板 宽度尽量和节间尺寸一致。当不一致时，弦 杆将产生弯矩，极为不利。对木和钢筋混凝 土屋架，因弦杆截面较大，所产生的弯矩也 较小，可以忽略。对钢屋架，因弦杆截面较 小架(c)—平行弦屋架
大跨度钢结构常见的结构形式
大跨度钢结构常见的结构形式引言概述：大跨度钢结构是指跨度较大的钢结构，通常用于搭建室内体育馆、展览馆、舞台、桥梁等建筑和设施。
大跨度钢结构具有自重轻、抗震性能好、施工周期短、灵活性高等优点，因此在现代建筑中得到了广泛应用。
本文将重点介绍大跨度钢结构常见的结构形式，包括桁架结构、刚架结构、空间网壳结构、索网结构以及综合结构。
正文内容：一、桁架结构：1.三角形桁架结构：采用三角形为基本单元构成的桁架结构，具有结构简单、刚度优良的特点。
2.斜撑桁架结构：在三角形桁架结构的基础上增加了斜撑杆件，提高了桁架的刚度和稳定性。
3.曲线桁架结构：将直线桁架结构改造成曲线形式，在满足结构强度要求的同时增加了建筑的美观性。
二、刚架结构：1.空间刚架结构：将单层或多层刚架平面展开到三维空间中，形成空间刚架结构，能够充分利用空间，提高建筑的使用效率。
2.梁柱刚架结构：将水平梁与竖直柱连接组成的刚架结构，常用于大型室内体育馆等场馆。
三、空间网壳结构：1.单层空间网壳结构：由面板、边缘梁和中央支撑的结构形式，适用于跨度较大的建筑，如体育馆、展览馆等。
2.多层空间网壳结构：在单层空间网壳结构的基础上增加了多层空间结构，提高了结构的稳定性和承载能力。
四、索网结构：1.索杆式索网结构：采用索杆和梁构成的结构形式，常用于建筑的顶棚结构，例如机场候机厅等。
2.索缆式索网结构：采用高强度钢缆构成主要承载结构，适用于大跨度桥梁等工程。
五、综合结构：1.桁架加刚架结构：将桁架和刚架相结合，形成强度和刚度兼备的综合结构形式。
2.桁架加空间网壳结构：在桁架结构上增加空间网壳结构，提高了结构的稳定性和承载能力。
总结：大跨度钢结构具有较大的跨度，适用于建造室内体育馆、展览馆、舞台、桥梁等建筑和设施。
常见的结构形式包括桁架结构、刚架结构、空间网壳结构、索网结构以及综合结构。
不同的结构形式在强度、刚度和稳定性等方面各具优势，根据建筑的具体要求和设计条件选择合适的结构形式可以保证工程的质量和安全。
建筑结构选型
2019年8月6日星期二
李广军
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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。
2019年8月6日星期二
李广军
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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
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13.2.2 钢屋架
钢屋架的型式主要有三角形屋架、梯形屋架、平行弦屋架。 有时为改善上弦杆的受力情况，可采用再分式腹杆的形式。
2019年8月6日星期二
李广军
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13.2.2 钢屋架
三角形钢屋架也称为芬克式屋架，是钢屋 架的典型型式，其特点是：
(1)因钢材是一种柔性材料，虽然强度高，但抗弯 性能差，而屋架上弦是压弯构件，为了适应钢 材这个弱点，芬允式屋架把上弦分成左右两个 小桁架，小桁架内的杆件长度就变得较短，由 此来能适应钢材柔性的特点。
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
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
2019年8月6日星期二
李广军
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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。
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；
桁架结构体系..
桁架结构体系在本小节中我们要给大家介绍桁架结构体系的组成、优缺点及适用范围；桁架结构体系的合理布置原则及及受力特点。
桁架结构组成:一般由竖杆，水平杆和斜杆组成（图1-23）。
图1－23 桁架结构在房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时常称为屋架。
用于屋盖的桁架体系有两类：（1）平面桁架，用于平面屋架；（2）空间桁架，用于空间网架。
这两类桁架的共同特点是它们都由一系列只受同向拉力或压力的杆件连接而成。
作为桁架结构的整体来说，它们在荷载作用下受弯、受剪；但作为桁架结构中的杆件来说，只承受轴向力，不承受弯矩、剪力和扭矩。
桁架结构的最大特点是，把整体受弯转化为局部构件的受压或受拉，从而有效地发挥出材料的潜力并增大结构的跨度。
桁架结构受力合理、计算简单、施工方便、适应性强，对支座没有横向推力，因而在结构工程中得到了广泛的应用。
屋架的主要缺点是结构高度大，侧向刚度小。
结构高度大，增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖、通风、采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。
侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，这就需要设置支撑。
桁架是较大跨度建筑的屋盖中常用的结构型式之一。
在一般情况下，当房屋的跨度大于18m时，屋盖结构采用桁架比梁经济。
屋架按其所采用的材料区分，有钢屋架、木屋架、钢木屋架和钢筋混凝土屋架等。
钢筋混凝土屋架当其下弦采用预应力钢筋时，称为预应力钢筋混凝土屋架。
目前，我国预应力钢筋混凝土屋架的跨度已做到60多米，钢屋架的跨度已做到70多米。
一、桁架结构的型式与受力特点屋架结构的型式很多:（1）按屋架外形的不同，有三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线型屋架、平行弦屋架等。
（2）根据结构受力的特点及材料性能的不同，也可采用桥式屋架、无斜腹杆屋架或刚接桁架、立体桁架等。
我国常用的屋架有三角形、矩形、梯形、拱形和无斜腹杆屋架等多种型式，见图1-24。
图1-24常用的屋架型式（a）三角形屋架（b）平行弦屋架（矩形）（c）梯形屋架（再分式）（d）拱形屋架（e）下撑式屋架（f）无斜腹杆屋架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。
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3 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。4源自3.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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。
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3.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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3.1 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。
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3.1 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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3.4 立体桁架
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3.4 立体桁架
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3.4 立体桁架
当跨度较大时，因上弦压力较大，截面大，可把上弦 一分为二，构成倒三角形立体桁架。
立体桁架由于具有较大的平面外刚度，有利于吊装和使用 ， 节省用于支撑的钢材，因而具有较大的优越性。但三 角形截面的立体桁架杆长计算繁琐，杆件的空间角度非整 数，节点构造复杂，焊缝要求高，制作复杂。
坡度 屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。当
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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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的主要尺寸 梯形桁架
节间距 屋架节间长度的大小与屋架的结构型式,材料及荷
3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型 梯形桁架
材料
木材及钢材均易腐蚀,维修费用较高。因此,对于 相对湿度较大而又通风不良的建筑,或有侵蚀性介质 的工业厂房,不宜选用木屋架和钢屋架,宜选用预应力 混凝土屋架,
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型 梯形桁架
跨度
跨度在18m以下时,可选用钢筋混凝土-钢组合屋 架;这种屋架构造简单、施工吊装方便,技术经济指标 较好。 跨度在36m以下时,宜选用预应力混凝土屋架,既 可节省钢材,又可有效地控制裂缝宽度和挠度。 跨度在36m以上的大跨度建筑或受到较大振动荷 载作用的屋架,宜选用钢屋架,以减轻结构自重,提高 结构的耐久性与可靠性。
载有关。一般上弦受压,节间长度应小些,下弦受拉, 节间长度可大些。 屋架上弦节间长度常取 3m。 当屋盖采用有檩体 系时,则屋架上弦节间长度应与檩条间距一致。
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型 梯形桁架
屋架结构的选型应考虑房屋的用途、建筑 造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材 料的供应、施工技术条件等因素,做到受力 合理、技术先进、经济适用。
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。
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的主要尺寸 梯形桁架
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。
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3.5 无斜腹杆屋架
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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。
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3.2 屋架结构的型式
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。
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3.2 屋架结构的型式
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。
桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
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3.1 桁架结构的受力特点
鲁班锁
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3.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
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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3.1 桁架结构的受力特点
桁架结构的内力
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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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的布置 梯形桁架
跨度 间距
屋架的跨度,一般以 3m为模数。
屋架一般宜等间距平行排列,与房屋纵向柱列的间 距一致,屋架直接搁置在柱顶。屋架的间距同时即为 屋面板或檩条、吊顶龙骨的跨度,最常见的为6m,有时 也有7.5m、9m、
在同层中屋架的支座取同一标高。屋架的支座形 式,在力学上可简化为铰接支座。
建筑结构选型
南昌大学科学技术学院
3 桁架结构
3.1 桁架结构的受力特点 3.2 屋架结构的型式 3.3 屋架结构的选型与布置 3.4 立体桁架和张弦结构
3.5 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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3 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。
支座
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的支撑 梯形桁架
内容
包括设置在屋架之间的垂直支撑、水平系杆以及 设置在上下弦平面内的横向支撑和通常设置在下弦平 面内的纵向水平支撑。 垂直支撑和水平系杆是为了保证侧向稳定性。 上弦横向支撑为了增强屋盖的整体性和屋架上弦 的侧向稳定性。 下弦纵向水平支撑是为了增强屋盖的空间刚度， 增强排架的空间工作性能。
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3.4 立体桁架
平面屋架结构虽然有很好的平面内受力性能， 但其在平面外的刚度很小。为保证结构的整体性 ，必须要设置各类支撑。支撑结构的布置要消耗 很多材料，且常常以长细比等构造要求控制，材 料强度得不到充分发挥。采用立体桁架可以避免 上述缺点。立体桁架的截面形式有矩形、正三角 形、倒角形。
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3.5 无斜腹杆屋架
无斜腹杆屋架的特点是没有斜腹杆，结构造型简 单，便于制作。这种屋架的综合技术经济指标较 好。但对于无斜腹杆屋架，没有斜腹杆，仅有竖 腹杆。这时若再把桁架节点简化为铰节点，则整 个结构就成为一个几何可变的机构，所以必须采 用刚节点的桁架，可按多次超静定结构计算，也 可按拱结构计算，按拱结构计算时，上弦为拱， 下弦为拱的拉杆。
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3.2 屋架结构的型式
三角形桁架
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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3.2 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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3.2 屋架结构的型式
矩形桁架 梯形桁架
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3.2 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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3.2 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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3.2 屋架结构的型式
钢屋架
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3.2 屋架结构的型式
钢屋架
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3.2 屋架结构的型式
混凝土屋架
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3.2 屋架结构的型式
钢筋混凝土-钢组合屋架
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型 梯形桁架
防水
屋面防水构造决定了屋面排水坡度,进而决定屋盖 的建筑造型。 一般来说,当屋面防水材料采用粘土瓦、机制平瓦 或水泥瓦时,应选用三角形屋架、陡坡梯形屋架。当 屋面防水采用卷材防水、金属薄板防水时,应选用拱 形屋架、折线形屋架和缓坡梯形屋架。
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3.3 屋架结构的选型及布置
屋架结构的选型 梯形桁架
受力
从结构受力来看,抛物线状的拱式结构受力最为合 理。但拱式结构上弦为曲线,施工复杂。折线型屋架, 与抛物线弯矩图最为接近,故力学性能良好。梯形屋 架,因其既具有较好的力学性能,上下弦均为直线施工 方便,故在大中跨建筑中被广泛应用。三角形屋架与 矩形屋架力学性能较差。三角形屋架一般仅适用于中 小跨度,矩形屋架常用作托架或荷载较特殊情况下使 用。
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3.1 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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3.1 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。