桁架结构体系
桁架结构体系范文
桁架结构体系范文
首先，桁架结构体系的设计可以实现对整体结构的有效支撑。
由于桁
架结构体系中的构件具有良好的强度和刚度，它们能够承受较大的荷载，
并将荷载传递到支撑点，从而保证整个结构的稳定性。
其次，桁架结构体系具有较小的自重。
由于桁架结构体系的构件通常
采用轻质材料制造，结构的自重相对较小。
这不仅可以减少对基础支撑的
要求，还可以降低施工成本，提高工程效益。
再次，桁架结构体系的设计灵活多样。
桁架结构体系允许设计师采用
不同大小、角度和长度的构件进行组合和连接，以满足不同的结构要求。
这使得桁架结构体系适用于各种建筑和工程项目，如体育馆、机场航站楼、大跨度厂房等。
此外，桁架结构体系具有一定的抗震性能。
由于桁架结构体系中的构
件具有较好的刚性和强度，它们能够在地震发生时有效地抵御地震力的作用。
相比于其他结构体系，桁架结构体系在地震作用下的变形和破坏相对
较小，能够提供更好的人员安全保障。
总之，桁架结构体系是一种具有良好力学性能和灵活性的结构体系。
它的设计可以实现对整体结构的有效支撑，具有较小的自重，设计灵活多样，并且具备一定的抗震性能。
因此，桁架结构体系在建筑和工程项目中
得到了广泛的应用。
桁架结构(trussstructure).
3. 零杆 零内力杆简称零杆（zero bar）。
FN2=0 FN1=0
FN=0
FN=0
判断结构中的零杆
FP
FP
FP/ 2
FP/2
FP
2.5.3 结点法（nodal analysis method）
以只有一个结点的隔离体为研究对象，用 汇交力系的平衡方程求解各杆的内力的方法
三、按几何组成分类
简单桁架 （simple truss）
联合桁架 （combined truss）
复杂桁架 （complicated truss）
四、按受力特点分类： 1. 梁式桁架 2. 拱式桁架
五、计算方法
１.结点法 2.截面法 3.联合法
六、结构计算的技巧应用 在用结点法进行计算时，注意以下三点，可
例1. 求以下桁架各杆的内力
0 -33 34.8
19
19 YNAD CD 0.5 X NAD AC 1.5
0 -33
-33
34.8 -8
19
19
0 -33
-33
34.8
-8 -5.4
19
37.5
19
-8 kN
YDE CD 0.75 X DE CE 0.5
0 -33
-33 -33
2.5.2 桁架结构的分类：
一、根据维数分类 1. 平面（二维）桁架（plane truss） ——所有组成桁架的杆件以及荷载的作 用线都在同一平面内
2. 空间（三维）桁架（space truss） ——组成桁架的杆件不都在同一平面内
二、按外型分类 1. 平行弦桁架 2. 三角形桁架 3. 抛物线桁架 4. 梯形桁架
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。
桁架的名词解释
桁架的名词解释桁架是一种由多个杆件和节点组成的结构体系，常用于建筑、桥梁、塔架等工程中。
桁架的结构特点是轻巧、刚性好、承载能力强，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
一、桁架的基本结构桁架的基本结构由杆件和节点组成。
杆件是桁架的主要承载部分，通常由钢管、钢杆、铝合金等材料制成。
节点是连接杆件的部分，通常由钢板、铝合金等材料制成。
杆件和节点的连接方式有焊接、螺栓连接等多种方式。
二、桁架的分类1.按照结构形式分类桁架按照结构形式可以分为平面桁架和空间桁架两种。
平面桁架主要用于平面结构，如屋顶、天桥等；空间桁架则主要用于空间结构，如塔架、桥梁等。
2.按照杆件形式分类桁架按照杆件形式可以分为钢管桁架、钢杆桁架、铝合金桁架等多种类型。
不同类型的桁架在承载能力、刚性、重量等方面有所不同，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
3.按照应用领域分类桁架按照应用领域可以分为建筑桁架、桥梁桁架、塔架桁架等多种类型。
不同类型的桁架在应用领域、承载能力、结构形式等方面有所不同，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
三、桁架的优点1.轻巧桁架的杆件和节点都是由轻质材料制成，因此整个结构体系非常轻巧，可以减轻建筑物的自重，降低地基压力。
2.刚性好桁架的结构形式使其具有很好的刚性，可以有效地抵抗外部荷载，保证建筑物的稳定性和安全性。
3.承载能力强桁架的结构形式使其具有很好的承载能力，可以承受较大的荷载，因此在大型建筑、桥梁、塔架等工程中得到了广泛的应用。
四、桁架的应用1.建筑领域桁架在建筑领域中主要用于屋顶、天桥、展馆等建筑物的结构支撑。
2.桥梁领域桁架在桥梁领域中主要用于大跨度桥梁的结构支撑，如钢桁梁桥、斜拉桥等。
3.塔架领域桁架在塔架领域中主要用于高层建筑、电视塔、通讯塔等结构支撑。
总之，桁架作为一种轻巧、刚性好、承载能力强的结构体系，在工程领域中得到了广泛的应用。
在实际应用中，需要根据具体情况选择不同类型的桁架，以满足工程的需求。
常见建筑结构体系
常见建筑结构体系建筑结构体系是指建筑物内部的结构系统，它承担了建筑物的承重和抗震等功能。
常见的建筑结构体系有框架结构、桁架结构、穹顶结构、悬挑结构和索结构等。
下面将对这些常见的建筑结构体系进行介绍。
一、框架结构框架结构是指由柱、梁和框架组成的承重系统。
这种结构的承重主要靠柱和梁来传递，它们形成了一个稳定的网格体系。
框架结构通常用于建造多层或高层建筑，因为它具有良好的抗震性能和承重能力。
框架结构的特点是梁和柱能够承受较大的荷载，使得建筑物在承受垂直荷载时更加稳固。
框架结构还有较大的灵活性，方便进行内部布局的改变。
此外，框架结构的施工过程也相对简单，适用于大规模工程。
二、桁架结构桁架结构是由具有特殊形状的构件组成的结构体系。
这些构件通常为直线或曲线形状的杆件，在构件之间形成稳定的三角形。
桁架结构常用于跨度较大的建筑，如体育场馆、桥梁等。
桁架结构的特点是重量轻、刚性好、抗震性能强。
由于桁架结构的杆件形状较为规则，结构的荷载传递路径明确。
这样的结构设计使得桁架结构能够承受较大的水平荷载，具有较好的抗风和抗震性能。
三、穹顶结构穹顶结构是一种由曲面形成的重力体系，代表性的建筑有大型体育馆、教堂等。
穹顶结构通过内外表面之间的张拉力实现自身的稳定。
穹顶结构的特点是视觉效果好、室内空间开阔、形态独特。
这种结构可以在不需要支撑柱的情况下实现大跨度空间的覆盖，给人以视觉上的震撼和美感。
然而，穹顶结构施工和维护相对较为复杂，对材料和技术要求较高。
四、悬挑结构悬挑结构是指建筑物外部悬挑出的部分，如悬挑楼梯、悬挑平台等。
悬挑结构通过对结构形态的设计和材料的选择，使得悬挑部分能够保持平衡和稳定。
悬挑结构的特点是在视觉上给人一种轻盈感，使建筑物具有独特的外观。
悬挑部分可以为建筑物增加功能性和美观性，也可以节约空间和增加使用效率。
然而，悬挑结构对建筑材料和结构设计的要求较高，需要考虑悬挑部分的受力和稳定性。
五、索结构索结构是利用钢索来承载建筑物荷载的结构体系。
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。
常见的建筑结构体系
常见的建筑结构体系建筑结构体系是建筑物的骨架，承载着建筑物的整体重量以及各种外力作用。
它的选择和设计直接影响着建筑物的稳定性、安全性和经济性。
在建筑设计中，常见的建筑结构体系有框架结构、桁架结构、砖混结构和钢混结构等。
下面将逐一介绍这些常见的建筑结构体系。
一、框架结构框架结构是一种以框架为主要组成部分的结构体系。
它由柱、梁和连接节点组成。
框架结构通常采用钢结构或混凝土结构。
钢框架结构具有轻巧、刚性好、适应性强等特点，被广泛应用于高层建筑和大空间建筑中。
混凝土框架结构具有良好的耐火性和抗震性能，适用于各类建筑。
二、桁架结构桁架结构是由大量的杆件和节点组成的一种结构体系。
它采用杆件与节点之间的刚性连接，形成稳定的三角形结构。
桁架结构的特点是轻巧、刚性好、抗震性能优异。
它常用于大跨度的场馆、体育馆和桥梁等建筑。
三、砖混结构砖混结构是一种采用砖墙和混凝土柱、梁构成的结构体系。
它的特点是施工简单、工期短、经济实用。
砖混结构常应用于住宅建筑和小型商业建筑。
四、钢混结构钢混结构是一种采用钢材和混凝土构成的结构体系。
它结合了钢材和混凝土的优点，具有刚性好、抗震性强的特点，被广泛应用于各类建筑。
钢混结构通常采用钢筋混凝土柱、梁和钢框架结构相结合，以提高整体结构的强度和稳定性。
随着科技的发展和建筑技术的进步，建筑结构体系也在不断创新和演变。
如空间网壳结构、预应力结构等，它们在特定的建筑项目中发挥着独特的作用。
总结起来，建筑结构体系是建筑物的基础构件，它的选择和设计直接关系到建筑物的性能。
在不同的建筑项目中，可以根据需求和条件选择合适的结构体系。
无论是框架结构、桁架结构、砖混结构还是钢混结构，都有其独特的优点和适用范围，需要根据具体情况进行综合考虑和选择。
通过深入了解和研究各种常见的建筑结构体系，我们可以更好地选择和设计出安全稳定、经济高效的建筑物，为人们提供舒适安全的居住和工作环境。
建筑结构体系的发展也将随着科技的不断进步而不断创新和完善，为建筑行业的发展带来更多的可能性和机遇。
大跨建筑结构体系桁架
利用碳纤维、玻璃纤维等复合材 料，减轻结构自重，提高结构刚 度，改善结构抗震性能。
新结构形式的研究
新型节点设计
研究新型节点连接方式，提高节点承 载力和传力效率，降低节点能耗。
异形结构
探索新型的异形结构形式，满足大跨 度、大空间建筑的需求，提高结构美 学效果。
智能化设计与施工
BIM技术应用
基础工程
根据设计要求，进行 基础工程的建设，包 括桩基、土方开挖、 基础混凝土浇筑等。
钢构件加工
按照设计图纸要求， 对钢构件进行加工制 作，确保尺寸、形状、 焊接质量等符合要求。
安装与拼装
将加工好的钢构件进 行安装和拼装，形成 完整的桁架结构。
检测与验收
在施工过程中和施工 完成后，对桁架结构 进行检测和验收，确 保符合设计要求和安 全性能。
特点
大跨建筑结构体系桁架具有自重轻、 跨越能力强、结构稳定性好、施工方 便等优点，广泛应用于大型桥梁、会 展中心、体育场馆等建筑领域。
分类与比较
要点一
分类
根据不同的分类标准，大跨建筑结构体系桁架可以分为不 同的类型。如按照结构形式可分为平行弦桁架、拱形桁架 等；按照材料可分为钢桁架、木桁架、钢筋混凝土桁架等 。
发展趋势
随着科技的发展和人们对于建筑功 能与美观的需求不断提高，大跨建 筑结构体系的设计与施工技术也在 不断进步和创新。
重要性及应用领域
重要性
大跨建筑结构体系在现代建筑中占据着重要的地位，其设计 与施工涉及到多个学科领域，如结构工程、材料科学、计算 机技术等，对于推动建筑行业的发展和进步具有重要意义。
刚度和稳定性要求。
经济合理
在满足安全性和功能性 的前提下，优化结构形 式和材料，降低成本。
08排架结构体系(桁架).ppt
钢筋混凝土排架柱选型
原则
应力求合理、模板简单、维护方便，要考虑有 无吊车规格、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。
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。
250~400。 下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常200~300。
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
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
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。
8.3 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
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
桁架结构体系
(2)桁架可用各种材料制造，如钢筋混凝土、钢、木均可；
(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，桁架可以整体制造后吊装，也可以在施工 现场高空进行杆件拼装。
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3.2 桁架外形与内力的关系
3.2.1桁架结构计算的假定 实际桁架结构的构造和受力情况一般是比较复杂的。为了 简化计算，通常采用以下几个基本假定： (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。
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。
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斜梁为平面桁架的三铰拱屋架，杆件较少，构造较简单， 受力明确，用料较省，制作较方便。但其侧向刚度较差， 宜用于小跨度和小檩距的屋盖中。 斜梁为空间桁架的三铰拱屋架，杆件较多，构造较复杂， 制作不便。但其侧向刚度较好，宜用于跨度较大、檩距较 大的屋盖中。斜梁截面一般为倒三角形，为了保证整体稳 定性的要求，其截面高度与斜梁长度的比值一般取为l／ 12～1／18，不得小于1／18；截面宽度与截面高度的比 值一般取为1／1.6～1／2.0，不得小于1／2.5。
第2章
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桁架结构
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桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。 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。
桁架 建筑结构体系概述
纵向为两榀主桁架和两榀次桁架，
在每榀主桁架下各设三个由电梯 井筒壁形成的薄壁柱，作为整个
屋架结构的支座，次桁架仅起到
保证屋盖整体性的作用。
造型分析：
大剧院向天空展开的屋顶如神来之笔，承接来自宇宙和人类的恩泽 与智慧，以纯洁、美丽、富于诗意的体貌和精神，热烈地拥抱蓝天， 拥抱世界文化之精华。其建筑风格新颖别致， 融汇了东西方的文化韵 味。白色弧形拱顶和具有光感的玻璃幕墙有机结合，在灯光的烘托下， 宛如一个水晶般的宫殿。 上海大剧院采用国际先进的点式拉索玻璃幕 墙，减小构件尺寸，使整个剧院建筑清澈透明，充满活力和梦幻色彩。
桁架一般用木材、钢材、钢筋混凝土建造。
桁架形式分为三角形、梯形、拱形、无斜腹 杆式和三铰拱式等形式。
桁架选型考虑的因素是:综合考虑建筑的功能 要求、跨度和荷载大小。 当建筑跨度在36m以上时，为减轻结构自重， 宜选择钢桁架；跨度在36m以下时，一般可 选用钢筋混凝土桁架，有条件是最好选用预 应力混凝土桁架；当所处环境相对湿度大于 75 %或有腐蚀性介质是，不宜选用木桁架。
桁架体系分析
桁架:一种由杆件彼此在两端用铰链连接而 成的结构。桁架结构杆件主要承受拉力或 压力，可以充分发挥材料的作用，节约材 料，减轻结构重量。
桁架结构优缺点和适用范围：
桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。 在外力作用下，杆件内力为轴向力（拉力或压 力），而且分布均匀，故桁架结构比梁结构受力 合理。 桁架内力分布均匀，材料强度能充分利用，减少 材料耗量和结构自重，使结构跨度增大。 桁架是大跨度结构建筑常用的一种结构形式，主 要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、 商场等公共建筑。
国 际 会 议 厅
观 海 厅
厦门国际会展中心屋盖采用双向空间钢桁架结构。 桁架下弦标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架 沿纵向间距为27米，沿横向间距为9米，均支承在钢 筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋顶花园，屋盖承重结 构选用钢桁架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在 纵向垂直支撑、系杆的保证作用下形成空间桁架结构 体系。
建筑结构体系
建筑结构体系建筑结构体系是指建筑物所采用的支撑系统，它对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。
在建筑设计过程中，结构工程师扮演了重要的角色，他们研究和设计出适合不同建筑物的结构体系。
本文将介绍几种常见的建筑结构体系，并分析它们的特点和适用范围。
一、框架结构体系框架结构体系是建筑中最常见的一种形式。
它由一系列柱子和横梁组成，构成一个稳定的框架，能够承担水平和垂直载荷。
框架结构体系适用于多层建筑，如商业大楼和公寓楼。
它的特点是结构简单、刚性好，具有较大的抗震能力。
此外，框架结构体系还可以灵活布局，满足不同空间需求。
二、桁架结构体系桁架结构体系是由多个梁和柱子组成的网络结构。
它的优点是重量轻，适用于跨度较大的建筑物，如体育馆和机场航站楼。
桁架结构体系还能提供更大的内部空间，减少柱子和墙壁的使用。
然而，桁架结构体系对火灾的抗性较差，需要采用防火措施来保证建筑物的安全。
三、承重墙结构体系承重墙结构体系是通过设置混凝土或砖墙来承担建筑物的重量。
它适用于中小型建筑物，具有很好的纵向刚度和承载能力。
承重墙结构体系能够提供良好的隔声和隔热效果，但在空间布局上相对固定，不太适合具有较大灵活性的建筑设计。
四、悬索结构体系悬索结构体系是利用悬挂在支座上的钢索或索链来支撑建筑物的重量。
它适用于大跨度的建筑物，如桥梁和体育场馆。
悬索结构体系具有独特的美学效果，它的优点是重量轻、刚度大，能够提供无柱的大空间。
但是，悬索结构体系的设计和施工要求较高，成本也相对较高。
五、板壳结构体系板壳结构体系由一系列薄而强度高的平板组成，能够承受均匀分布的载荷。
板壳结构体系适用于大跨度的建筑物，如体育馆和展览馆。
它具有重量轻、内部空间大的优点，但在施工过程中需要注意加强对角边缘的支撑，以确保结构的稳定。
六、槽钢结构体系槽钢结构体系由一系列槽钢构件和连接件组成，适用于临时建筑物和轻型厂房。
槽钢结构体系具有结构简单、施工快速的特点，能够承担一定的水平和垂直载荷。
场馆类建筑常用的结构体系及方案
场馆类建筑常用的结构体系及方案以场馆类建筑常用的结构体系及方案为标题，我们将介绍一些常见的场馆类建筑的结构体系以及设计方案。
场馆类建筑通常需要满足大跨度、大空间和多功能的要求，因此设计师们采用了多种不同的结构体系和方案来实现这些目标。
一、桁架结构体系桁架结构是一种由多个杆件和节点组成的结构体系，形状呈网格状。
它具有刚性好、轻量化、施工方便等优点，常用于大跨度的建筑，如体育馆、展览馆等。
桁架结构可以分为空间桁架和平面桁架两种类型。
其中，空间桁架适用于需要承受较大重量和外力的场馆，如体育馆；而平面桁架适用于需要较大清空面积和多功能空间的场馆，如展览馆。
二、拱形结构体系拱形结构是一种由弧形构件组成的结构体系，其力学特性使得它能够承受并分散外界荷载。
拱形结构分为单曲线拱、复曲线拱和曲面拱等类型。
拱形结构常用于大型体育场馆、剧院等场所，其具有美观大气、稳定性好的特点。
三、悬索结构体系悬索结构是一种通过吊索悬挂在支撑点上的结构体系，其特点是能够实现大跨度和大空间，具有自重轻、视野开阔等优点。
悬索结构常用于体育场馆、会议中心等大型场所。
悬索结构的设计需要考虑到吊索的材料、长度、张力等因素，以保证结构的稳定性和安全性。
四、钢结构体系钢结构是一种由钢材构成的结构体系，具有强度高、刚性好、耐久性强等特点，被广泛应用于体育场馆、展览馆等场所。
钢结构可以通过焊接、螺栓连接等方式进行组装，施工速度快。
此外，钢结构还可以与其他结构体系相结合，形成混合结构，以满足不同场馆的需求。
五、混凝土结构体系混凝土结构是一种由混凝土材料构成的结构体系，具有耐久性强、抗压性好等特点。
混凝土结构常用于体育场馆、剧院等场所。
在混凝土结构中，常使用钢筋混凝土来增加结构的强度和稳定性。
此外，混凝土结构还可以与其他结构体系相结合，形成混合结构，以满足不同场馆的需求。
场馆类建筑常用的结构体系包括桁架结构、拱形结构、悬索结构、钢结构和混凝土结构等。
每种结构体系都有其独特的特点和适用范围，设计师们可以根据具体的需求和场地条件选择合适的结构体系和设计方案，以实现场馆建筑的功能和美观的要求。
建筑结构选型-第二章桁架屋架结构
2.5 张弦结构
❖张弦结构是由上弦刚性压弯构件(或结构)与 下弦柔性索组合,通过合理布置撑杆而形成 的自平衡受力体系。张弦结构的上弦刚性 构件可以是梁、拱、立体桁架、网壳等多 种形式。柔性下弦是引入预应力的柔索， 包括拉索、小直径圆钢拉杆、大直径钢棒 等多种形式。
1.张弦结构的特点
❖承载能力高 ❖结构刚度大 ❖结构稳定性强 ❖支座推力小 ❖建筑造型适应性强 ❖制作、运输、施工方便
22
2.3 屋架结构的选型及布置
梯屋架形结桁构架的主要尺寸
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。
坡度 屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。当
2.张弦结构的形式
❖（2）空间张弦梁结构是以平面张弦梁结构 为基本组成单元，通过不同形式的空间布 置所形成的张弦梁结构。空间张弦梁结构 主要有单向张弦梁结构、双向张弦梁结构 、多向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构。
2.张弦结构的形式
❖ 单向张弦梁结构由于设置了纵向支撑索形成的空 间受力体系，保证了平面外的稳定性，适用于矩 形平面的屋盖结构。双向张弦梁结构由于交叉平 面张弦梁相互提供弹性支撑，形成了纵横向的空 间受力体系，该结构适用于矩形、圆形、椭圆形 等多种平面屋盖结构。多向张弦梁结构是平面张 弦梁结构沿多个方向交叉布置而成的空间受力体 系，该结构形式适用于圆形和多边形平面的屋盖 结构。辐射式张弦梁结构是由中央按辐射状放置 上弦梁，梁下设置撑杆用环向索而连接形成的空 间受力体系，适用于圆形平面或椭圆形平面的屋 盖结构。
❖3.悬挑桁架形式 ❖4.悬挂桁架形式
桁架结构
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。
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。
更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。
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。
桁架种类桁架可按不同的特征进行分类。
根据桁架的外形分为：平行弦桁架（便于布置双层结构；利于标准化生产，但杆力分布不够均匀）、折弦桁架（如抛物线形桁架梁，外形同均布荷载下简支梁的弯矩图，杆力分布均匀，材料使用经济，构造较复杂）、三角形桁架（杆力分布更不均匀，构造布置困难，但斜面符合屋顶排水需要）。
以桁架几何组成方式分：简单桁架（由一个基本铰结三角形依次增加二元体组成）、联合桁架（由几个简单桁架按几何不变体系的简单组成规则联合组成）、复杂桁架（不同于前两种的其它静定桁架）（图示）。
桁架结构
试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
n m 1 3 A 2.5FP FP 4 n2m FP FP
6 5m
6m B FP FP
2.5FP
FN1 =-3.75FP FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP FN3 =-0.50FP
试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
FN1 =-3.75FP
FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP
FN3 =-0.50FP
截面单杆 截面法取出的隔离体，不管其上 有几个轴力，如果某杆的轴力可以通过列一 个平衡方程求得，则此杆称为截面单杆。 可能的截面单杆通常有相交型和平行型两种 形式。
小结： 熟练掌握 计算桁架内力的基 本方法： 结点法和截面法 采取最简捷的途径计算桁架内力 能够分析和计算组合结构的内力 尤其注意区分二力杆和非二力杆
对称结构受对称荷载作用, 内力和反 力均为对称:
E 点无荷载,红色杆不受力
FAy
FBy
对称结构受反对称荷载作用, 内力和 反力均为反对称:
垂直对称轴的杆不受力
FAy
FBy
对称轴处的杆不受力
2.5.4
截
面
法
截取桁架的某一局部作为隔离体，由 平面任意力系的平衡方程即可求得未知的 轴力。 对于平面桁架，由于平面任意力系的 独立平衡方程数为3，因此所截断的杆件数 一般不宜超过3
0 .5 1 .5
0
-33 34.8 19 -8
-33
19
0
-33 34.8 19 -8
-33 -5.4 37.5 19
-8 kN
Y DE X
DE
CD CE
0 . 75 0 .5
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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,水平杆与斜杆组成(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就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、剪力与扭矩。
桁架结构的最大特点就是,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。
屋架的主要缺点就是结构高度大,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。
桁架就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、钢木屋架与钢筋混凝土屋架等。
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、拱形与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,内力的分布就是不均匀的。
屋架的几何形状有矩形的(即平行弦屋架)、三角形、梯形、折线形的与抛物线形的等等。
它们的内力分布随形状的不同而变化。
在一般情况下,屋架的主要荷载类型就是均匀分布的结点荷载。
我们首先分析在结点荷载作用下平行弦屋架的内力分布特点,见图1-25。
然后,引伸至其它形式的屋架。
从图1-25中可以得出如下结论:(1)弦杆轴力:上弦受压,下弦受拉,其轴力由力矩平衡方程式得出(矩心取在屋架结点)。
N=±M0h(1-1)式中:(负值表示上弦受压,正值表示下弦受拉)M0一简支梁相应于屋架各结点处的截面弯矩;h一屋架高度。
图1-25 桁架内力计算从上式可以瞧出,上下弦的轴力N与M0成正比,与h成反比。
由于屋架的高度h值不变,而M0愈接近屋架两端愈小,所以中间弦杆轴力大,愈向两端弦杆轴力愈小。
(2)腹杆内力屋架内部的杆件称为腹杆,包括竖杆与斜杆。
腹杆的内力可以根据隔离体的平衡法则,由力的竖向投影方程求得:Y=±V0(1-2) 式中,Y一斜杆的竖向分力与竖杆的轴力;V0一简支梁相应于屋架节间的剪力。
从图1-26可以瞧出,V0值在跨中小两端大,所以相应的腹杆内力也就是中间杆件小而两端杆件大,其内力图见图1-26。
以上的分析可以瞧出:从整体来瞧,屋架相当于一个受弯构件,弦杆承受弯矩,腹杆承受剪力,而从局部来瞧,屋架的每个杆件只承受轴力(拉力或压力)。
用同样的方法可以分析三角形与抛物线形屋架的内力分布情况,见图1-36b、c所示。
由于这两种屋架上弦结点的高度中间大,愈向两端愈小,所以,虽然上弦仍受压下弦仍受拉,但就是内力大小的分布就是各不相同的。
从图1-26可以瞧出,屋架杆件内力与其形式有着密切的关系。
(1)平行弦屋架内力就是不均匀的,弦杆内力由两端向跨度中间增大,腹杆内力由中间向两端增大;(2)三角形屋架内力分布也就是不均匀的,弦杆的内力由中间向两端增大,腹杆内力由两端向中间增大;图1－26 不同形式的桁架及内力图(3)抛物线屋架的内力分布比较均匀,从受力角度瞧,它就是比较好的屋架形式,因为它的形状与同跨度同荷载简支梁的弯矩图形相似,也就就是说,其形状符合内力变化的规律。
(1)屋架结构的选型屋架型式的选择一般与下列因素有关:(1)建筑物的使用要求(2)跨度与荷载大小(3)材料供应(4)施工技术水平选择屋架型式的一般原则就是适用、经济、美观与制造简单。
a、屋架结构的受力从结构受力来瞧,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。
b、屋面防水构造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、折线形屋架与缓坡梯形屋架。
c、材料的耐久性及使用环境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,不宜选用木屋架与钢屋架,宜选用预应力混凝土屋架,可提高屋架下弦的抗裂性,防止钢筋腐蚀。
d、屋架结构的跨度跨度在18m以下时,可选用钢筋混凝土一钢组合屋架;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与挠度。
对于跨度在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。
(2)屋架结构的基本尺寸屋架结构的基本尺寸包括屋架的矢高、坡度、节间长度。
a、矢高屋架矢高主要由结构刚度条件确定,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。
因此,矢高不宜过大也不宜过小。
屋架的矢高也要根据屋架的结构型式。
一般矢高可取跨度的1/10～1/5。
b、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1/8～1/12。
c、节间长度屋架节间长度的大小与屋架的结构型式,材料及受荷条件有关。
一般上弦受压,节间长度应小些,下弦受拉,节间长度可大些。
屋面荷载应直接作用在节点上,以优化杆件的受力状态。
为减少屋架制作工作量,减少杆件与节点数目,节间长度可取大些。
但节间杆长也不宜过大,一般为1、5～4m。
屋架的宽度主要由上弦宽度决定。
钢筋混凝土屋架当采用大型屋面板时,上弦宽度主考虑屋面板的搭接要求,一般不小于20cm。
跨度较大的屋架将产生较大的挠度。
因此,制作时要采取起拱的办法抵消荷载作用下产生的挠度。
跨度大于18m的三角形屋架与跨度大于24m的梯形屋架,起拱度一般为跨度1/500。
(3)屋架结构的布置屋架结构的布置,包括屋架结构的跨度、间距、标高等,主要考虑建筑外观造型及建筑使用功能方面的要求来决定。
对于矩形的建筑平面,一般采用等跨度、等间距、等标高布置的同一种类的屋架,以简化结构构造、方便结构施工。
为了构造简单,制作方便,屋架的弦杆通常设计成等截面的。
所以确定屋架的形式时应尽量使弦杆沿全长的内力分布基本相同。
如果各节间的内力相差太大,容易造成材料的浪费。
屋架的腹杆布置要合理,尽量避免非结点荷载。
并尽量使长腹杆受拉,短腹杆受压,腹杆数目宜少,使结点汇集的杆件少,构造简单。
结点构造要简单合理。
杆件的交角不宜太小,一般在250～750之间。
a、屋架的跨度屋架的跨度应根据工艺使用与建筑要求确定,一般以3m为模数。
对于常用屋架型式的常用跨度,我国都制订了相应的标准图集可供查用,从而可加快设计及施工的进度。
对于矩形平面的建筑,一般可选用同一种型号的屋架,仅端部或变形缝两侧屋架中的预埋件稍有不同。
对于非矩形平面的建筑,各根屋架的跨度就不可能一样,这时应尽量减少其类型以方便施工。
b、屋架的间距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。
间距的大小除考虑建筑平面柱网布置的要求外,还要考虑屋面结构及吊顶构造的经济合理性。
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、12m 等。
c、屋架的支座屋架支座的标高由建筑外形的要求确定,一般为在同层中屋架的支座取同一标高。
当一根屋架两端支座的标高不一致时,要注意可能会对支座产生水平推力。
屋架的支座形式,在力学上可简化为铰接支座。
实际工程中,当跨度较小时,一般把屋架直接搁置在墙、垛、柱或圈梁上。
当跨度较大时,则应采取专门的构造措施,以满足屋架端部发生转动的要求。
(4)屋架结构的支撑屋架支撑的位置在有山墙时设在房屋两端的第二开间内,对无山墙(包括伸缩缝处)的房屋设在房屋两端的第一开间内;在房屋中间每隔一定距离(一般≤60m)亦需设置一道支撑,对于木屋架,距离为20～30m。
支撑体系包括上弦水平支撑、下弦水平支撑与垂直支撑,它们把上述开间相邻的两桁架连结成稳定的整体。
在下弦平面通过纵向系杆,与上述开间空间体系相连,以保证整个房屋的空间刚度与稳定性。
支撑的作用有三个:(1)保证屋盖的空间刚度与整体稳定;(2)抵抗并传递由屋盖沿房屋纵向传来的侧向水平力,如山墙承受的风力、纵向地震作用等;(3)防止桁架上弦平面外的压曲,减少平面外长细比,并防止桁架下弦平面外的振动。
1、贝宁体育馆位于贝宁科托努市的贝宁友谊体育场的多功能综合体育馆,如图1-27所示。
体育馆可容纳观众5000名,总建筑面积14015m2,屋盖结构考虑到当地的施工条件及实际情况,采用梭形立体桁架,跨度为65、3m,高跨比为1/13,中间起拱1/330。
上弦及腹杆采用Q235无缝钢管,下弦用Q345无缝钢管。
图1- 27 贝宁科托努市,贝宁体育馆2、上海大剧院上海大剧院就是由上海市人民政府投资的大型歌舞剧院,位于上海市中心人民广场西北侧。
工程用地面积21644m2,占地面积11530m2, 总建筑面积62800m2, 地下两层,地上6层,高度为40m。
该工程通过国际招标,法国建筑师以其“天地呼应,中西合壁”的构思,独特的立面造型而中标,见图1-28。