第二章 桁架结构精品PPT课件
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第二章 桁架结构
(2) 豪式屋架可有：三角形、梯形、三角形,适于18m 以内跨度。
(3) 节间长度应控制在2-3m，适用跨度为12-18m，高 跨比宜在1/5-1/4之间。
2、钢——木组合屋架 将屋架下弦或腹杆等承受拉力较大的杆件采用钢
材，提高屋架结构刚度和强度。 对于三角形屋架适用跨度为12-18m，梯形为18-
第二章 桁架结构
2、定义 桁架是由直杆在端部相互连接而组成的格构体系。
第二章 桁架结构
二、结构计算假定
1、组成桁架的各杆为直杆，其中心线都在同一平面上 （保证为平面受力体系）。
2、杆件之间连接的节点均为铰接点。（节点不传递弯 矩）
3、所有外力都作用在桁架的中心平面内，若集中作用 于节点上。（保证屋面板宽等于桁架节点宽）杆为 轴心受力。
§2–1 桁架结构特点
一、概念 1、桁架的形成 由梁式结构发展产生的。（格构梁）
第二章 桁架结构
矩形截面简支梁，受 弯，应力图上压下拉三 角形。以上下边缘应力 达到强度为极限状态。
靠近中和轴的材料 未充分利用，挖去一部 分，形成工字形截面， 翼缘抗弯，腹板抗剪。
第二章 桁架结构
继续将腹板的材料 挖
第二章 桁架结构
2）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 。
第二章 桁架结构
2、桁架结构内力与外形的关系 在桁架各杆件单元中内力的分布是不均匀的。
1）平行弦桁架 上下弦各节间内力
随外荷载所产生的总弯 矩而变化，跨中节间轴 力大，支座处轴力较小。 2）三角形桁架
跨中节间轴力小 ， 靠近支座处最大。
第二章 桁架结构
3）抛物线形桁架 形状与简支梁弯矩图形相似，符合受荷后的内
力变化规律，内力分布均匀。
四、优点 扩大了梁式结构的适用跨度； 充分发挥了材料的力学性能； 施工方便； 体型多样。
第二章 桁架结构
§2–2 屋架结构的型式
一、按材料 1、木屋架
（1）木屋架的典型型式是豪式屋架，因其适于木屋 架表现在 a.屋架节间均匀杆件内力突变不致太大。 b.腹杆长度与杆件内力变化相一致。 c.屋架结点上相交的结点不多，适于木屋架的齿联结。
建筑结构选型
Selection of Building Structures
第二章 桁架结构
（a）单跨排架结构 （b）等高排架 （c）不等高排架 （d）锯齿形排架结构
第二章 桁架结构
§2–1 结构特点 §2–2 桁架结构的型式 §2–3 桁架结构的选型与布置 §2–4 桁架选型的示例
第二章 桁架结构
24m。
第二章 桁架结构
3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，适用于钢屋架，因其： a.杆件长度较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形。 （3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m 三角形高跨比1/6-1/4之间，梯形节间长度应 与屋面板协调。 三角形 芬克式12-18m 高跨比1/6-1/4 梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 再分式24-60m 高跨比1/8-1/10
第二章 桁架结构
5.砼屋架 屋架形式多样，各项受力强度高，防腐蚀性能好。 屋架适用跨度为15-24m，预应力砼屋架适用跨度
为 18-36m。
6.砼一钢组合屋架 上弦和受压腹杆为砼构件，下弦和受拉腹杆为柔
性钢筋，对材料的利用颇为充分。 常见有 ：折线型组合一、三砼两级组合屋架。桥式 屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。
第二章 桁架结构
二、按形式分
1、三角形： 最大特点是上弦为两根直杆制作简单，但弦杆内
力分布不均，一般用于小于18m的建筑中，可用钢木， 砼坡度为1/3-1/6，适用于小别墅等中小型民用建筑。 2、梯形：
上弦平坦1/10-1/12适于上铺预应力大型屋面板， 减少油钻下滑，油膏流淌现象，屋架之间便于架设管 道和人穿行，常用于18-36m，有的可达72m，适用于
第二章 桁架结构
4.轻型钢屋架： 三角形、三角拱、梭形屋架三种。 轻型钢采用高强钢材质量轻、截面小。 三角形相似于普通钢屋架。 三角拱由两要斜梁一根拉杆组成梭形，取材方面，
截面重心低空间刚度好，可不设支撑。 由于腹杆不能受压，不能设置水平支撑和垂直支
撑，因此侧向刚度小，适用跨度为18米以下，高跨比 为1/9-1/12。
第二章 桁架结构
3、弧形屋架： 内力均匀，受力合理。可在弦杆端部加短立柱来
改变屋面坡度。
4.平行弦屋架 杆件尺寸和节点形式划一，制作简便，适应性强，
在均布荷载作用下，内力分布不均匀，不宜用于杆件 内力相差大的大跨一常用作厂房吊车梁和托架。
第二章 桁架结构
第二章 桁架结构
三、受力与变形
1、受力 1）简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其
截面上产生正应力和剪应力，但其分布极不均匀， 若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材料 不能充分发挥作用。
且分布在上下边缘处材料剪力为0不能充分发挥 其抗剪作用。因此，将中间部分挖空可减轻自重、 节省材料，纵截面与横截面都可以进行这种改变， 当大幅度挖空后，中间只剩几根截面很小的连杆时， 形成桁架。
第二章 桁架结构
4）折线形桁架 便于施工制作，将上弦各节点与弯矩图重合，在
之间取直线，上下弦杆内各节间轴力基本相等。 5）梯形桁架
介于矩形和三角形之间 有缓坡(接近矩形)与陡坡(接近三角形)之分。 腹杆受力、弦杆受力情况，介于矩形、三角形之 间 其中受力最为合理的为3和4。
第二章 桁架结构
第二章 桁架结构
去一部分，中间只剩 下
几根连杆，形成三角 形
的孔洞，梁发展成桁 架。
第二章 桁架结构
桁架的上弦受压，下弦受拉，它们组成力偶抵抗弯 矩，腹杆承受剪力。
梁的弯矩图呈折线形（接近抛线），跨中最大， 两端为零。因此，矩形桁架中各个杆件的内力大小不 同，不能使每个杆件的材料强度都得到充分利用，所 以，将桁架的外轮廓线与弯矩图的形状一致起来，各 个杆件的内力大致均匀，受力更加合理。
第二章 桁架结构
(2) 豪式屋架可有：三角形、梯形、三角形,适于18m 以内跨度。
(3) 节间长度应控制在2-3m，适用跨度为12-18m，高 跨比宜在1/5-1/4之间。
2、钢——木组合屋架 将屋架下弦或腹杆等承受拉力较大的杆件采用钢
材，提高屋架结构刚度和强度。 对于三角形屋架适用跨度为12-18m，梯形为18-
第二章 桁架结构
2、定义 桁架是由直杆在端部相互连接而组成的格构体系。
第二章 桁架结构
二、结构计算假定
1、组成桁架的各杆为直杆，其中心线都在同一平面上 （保证为平面受力体系）。
2、杆件之间连接的节点均为铰接点。（节点不传递弯 矩）
3、所有外力都作用在桁架的中心平面内，若集中作用 于节点上。（保证屋面板宽等于桁架节点宽）杆为 轴心受力。
§2–1 桁架结构特点
一、概念 1、桁架的形成 由梁式结构发展产生的。（格构梁）
第二章 桁架结构
矩形截面简支梁，受 弯，应力图上压下拉三 角形。以上下边缘应力 达到强度为极限状态。
靠近中和轴的材料 未充分利用，挖去一部 分，形成工字形截面， 翼缘抗弯，腹板抗剪。
第二章 桁架结构
继续将腹板的材料 挖
第二章 桁架结构
2）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 。
第二章 桁架结构
2、桁架结构内力与外形的关系 在桁架各杆件单元中内力的分布是不均匀的。
1）平行弦桁架 上下弦各节间内力
随外荷载所产生的总弯 矩而变化，跨中节间轴 力大，支座处轴力较小。 2）三角形桁架
跨中节间轴力小 ， 靠近支座处最大。
第二章 桁架结构
3）抛物线形桁架 形状与简支梁弯矩图形相似，符合受荷后的内
力变化规律，内力分布均匀。
四、优点 扩大了梁式结构的适用跨度； 充分发挥了材料的力学性能； 施工方便； 体型多样。
第二章 桁架结构
§2–2 屋架结构的型式
一、按材料 1、木屋架
（1）木屋架的典型型式是豪式屋架，因其适于木屋 架表现在 a.屋架节间均匀杆件内力突变不致太大。 b.腹杆长度与杆件内力变化相一致。 c.屋架结点上相交的结点不多，适于木屋架的齿联结。
建筑结构选型
Selection of Building Structures
第二章 桁架结构
（a）单跨排架结构 （b）等高排架 （c）不等高排架 （d）锯齿形排架结构
第二章 桁架结构
§2–1 结构特点 §2–2 桁架结构的型式 §2–3 桁架结构的选型与布置 §2–4 桁架选型的示例
第二章 桁架结构
24m。
第二章 桁架结构
3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，适用于钢屋架，因其： a.杆件长度较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形。 （3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m 三角形高跨比1/6-1/4之间，梯形节间长度应 与屋面板协调。 三角形 芬克式12-18m 高跨比1/6-1/4 梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 再分式24-60m 高跨比1/8-1/10
第二章 桁架结构
5.砼屋架 屋架形式多样，各项受力强度高，防腐蚀性能好。 屋架适用跨度为15-24m，预应力砼屋架适用跨度
为 18-36m。
6.砼一钢组合屋架 上弦和受压腹杆为砼构件，下弦和受拉腹杆为柔
性钢筋，对材料的利用颇为充分。 常见有 ：折线型组合一、三砼两级组合屋架。桥式 屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。
第二章 桁架结构
二、按形式分
1、三角形： 最大特点是上弦为两根直杆制作简单，但弦杆内
力分布不均，一般用于小于18m的建筑中，可用钢木， 砼坡度为1/3-1/6，适用于小别墅等中小型民用建筑。 2、梯形：
上弦平坦1/10-1/12适于上铺预应力大型屋面板， 减少油钻下滑，油膏流淌现象，屋架之间便于架设管 道和人穿行，常用于18-36m，有的可达72m，适用于
第二章 桁架结构
4.轻型钢屋架： 三角形、三角拱、梭形屋架三种。 轻型钢采用高强钢材质量轻、截面小。 三角形相似于普通钢屋架。 三角拱由两要斜梁一根拉杆组成梭形，取材方面，
截面重心低空间刚度好，可不设支撑。 由于腹杆不能受压，不能设置水平支撑和垂直支
撑，因此侧向刚度小，适用跨度为18米以下，高跨比 为1/9-1/12。
第二章 桁架结构
3、弧形屋架： 内力均匀，受力合理。可在弦杆端部加短立柱来
改变屋面坡度。
4.平行弦屋架 杆件尺寸和节点形式划一，制作简便，适应性强，
在均布荷载作用下，内力分布不均匀，不宜用于杆件 内力相差大的大跨一常用作厂房吊车梁和托架。
第二章 桁架结构
第二章 桁架结构
三、受力与变形
1、受力 1）简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其
截面上产生正应力和剪应力，但其分布极不均匀， 若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材料 不能充分发挥作用。
且分布在上下边缘处材料剪力为0不能充分发挥 其抗剪作用。因此，将中间部分挖空可减轻自重、 节省材料，纵截面与横截面都可以进行这种改变， 当大幅度挖空后，中间只剩几根截面很小的连杆时， 形成桁架。
第二章 桁架结构
4）折线形桁架 便于施工制作，将上弦各节点与弯矩图重合，在
之间取直线，上下弦杆内各节间轴力基本相等。 5）梯形桁架
介于矩形和三角形之间 有缓坡(接近矩形)与陡坡(接近三角形)之分。 腹杆受力、弦杆受力情况，介于矩形、三角形之 间 其中受力最为合理的为3和4。
第二章 桁架结构
第二章 桁架结构
去一部分，中间只剩 下
几根连杆，形成三角 形
的孔洞，梁发展成桁 架。
第二章 桁架结构
桁架的上弦受压，下弦受拉，它们组成力偶抵抗弯 矩，腹杆承受剪力。
梁的弯矩图呈折线形（接近抛线），跨中最大， 两端为零。因此，矩形桁架中各个杆件的内力大小不 同，不能使每个杆件的材料强度都得到充分利用，所 以，将桁架的外轮廓线与弯矩图的形状一致起来，各 个杆件的内力大致均匀，受力更加合理。