第9章-桁架及屋架分解
第9章 桁架和梁的有限元分析
第9章桁架和梁的有限元分析第1节基本知识一、桁架和梁的有限元分析概要1．桁架杆系的有限元分析概要桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。
桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。
由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。
2．梁的有限元分析概要梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。
梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。
根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。
二、桁架和梁的常用单元桁架和梁常用的单元类型和用途见表９-1。
通过对桁架和梁进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。
第2节 桁架的有限元分析实例一、案例1——2D 桁架的有限元分析图9-1 人字形屋架的示意图 问题人字形屋架的几何尺寸如图9-1所示。
杆件截面尺寸为0.01m 2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。
条件人字形屋架两端固定，弹性模量为2.0×1011 N/m 2，泊松比为0.3。
解题过程制定分析方案。
材料弹性材料，结构静力分析，属2D 桁架的静力分析问题，选用Link1单元。
建立坐标系及各节点定义如图9-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000 N 的力作用。
1．ANSYS 分析开始准备工作（1）清空数据库并开始一个新的分析 选取Utility>Menu>File>Clear & Start New ，弹出Clears database and Start New 对话框，单击OK 按钮，弹出Verify 对话框，单击OK 按钮完成清空数据库。
大跨度屋顶钢桁架分解成榀加工组装连接、每榀屋架依次滑移连接就位施工工法
大跨度屋顶钢桁架分解成榀加工组装连接、每榀屋架依次滑移连接就位施工工法大跨度屋顶钢桁架分解成榀加工组装连接、每榀屋架依次滑移连接就位施工工法一、前言大跨度屋顶钢桁架是一种常见的结构形式，主要用于大跨度的建筑结构中。
传统的施工工法由于钢结构体积庞大，搬运困难，施工过程复杂，造成了施工效率低下和安全风险高的问题。
因此，本文将介绍一种新的施工工法，即大跨度屋顶钢桁架分解成榀加工组装连接、每榀屋架依次滑移连接就位施工工法。
二、工法特点该工法的特点是将大跨度屋顶钢桁架分解成若干榀进行加工组装，通过屋架滑移的方式依次将每榀屋架连接就位。
这种工法具有操作简便、施工效率高、安全风险低的特点。
三、适应范围该工法适用于大跨度屋顶钢桁架的施工，特别适用于高度限制较低、桁架分解后能够满足运输要求的场合。
四、工艺原理该工法的工艺原理是，首先将大跨度屋顶钢桁架分解成若干个榀，经过加工和组装后，每榀屋架依次滑移到设计位置，最后通过连接等工序完成整个桁架的施工组装。
五、施工工艺1. 钢结构分解：将大跨度屋顶钢桁架分解成若干个榀。
2. 加工和组装：对每个榀进行加工和组装，确保质量和尺寸满足设计要求。
3. 屋架滑移：通过专用设备将每榀屋架依次滑动到指定位置。
4. 连接施工：连接每榀屋架，保证其稳定性和整体性。
5. 完成验收：对施工的大跨度屋顶钢桁架进行验收，确保达到设计和质量要求。
六、劳动组织1. 施工队伍：包括梁架组装、连接、滑移等工人。
2. 施工管理：负责施工计划、材料供应和施工进度等管理工作。
七、机具设备1. 施工机具：包括钢结构拆解设备、加工设备、组装设备和滑移设备等。
2. 施工辅助设备：包括起重设备、运输设备和检测设备等。
八、质量控制 1. 施工过程质量控制：包括材料质量控制、加工质量控制和组装质量控制等。
2. 施工现场质量检验：通过现场检测和检验确保施工质量达到设计要求。
九、安全措施1. 施工现场安全：设置临时围护网、防护设施和安全标识等，确保施工现场安全。
钢结构原理 第九章 钢桁架与屋盖结构
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
大纲要求:
1.了解单层钢结构厂房的组成与特点； 2.重点了解屋架杆件内力计算及其计算假定， 节点荷载计算； 3.了解屋架杆件的截面设计方法。 4.了解钢屋架支撑的类型、布置及截面选择； 5.掌握普通钢屋架设计的方法。
◆取侧向支承点之间的距离 l0 y ◆无檩屋盖中，当屋面板与屋架三点焊接连接时，可取两
块屋面板的宽度，但不大于3.0m；
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
◆对下弦杆的计算长度应视有无纵向水平支撑确定，一般取
纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆间的距离。
◆腹杆在屋架平面外的计算长度可取其几何长度，即
si —第i种荷载分项系数。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
2．荷载的组合： ◆屋面均布活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载等可变荷载， 应按全跨和半跨均匀分布两种情况考虑． 不利荷载组合一般考虑下列三种情况： (1)全跨永久荷载+全跨可变荷载； {2)全跨永久荷载+半跨可变荷载； (3)全跨屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板重+半跨屋 面活荷载。
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
钢结构设计原理
第九章 钢桁架与屋盖结构
1．在屋架平面内的计算长度 对本身线刚度较大，而两端节点嵌固程度较低的杆件， 如弦杆、支座斜杆和支座竖杆，可按两端铰接的杆件考虑， 取 l0x l
对两端或一端嵌固程度较大的杆件，如中间腹杆取
l0 x 0.8l
2．在屋架平面外的计算长度 ，即 l0 y l1 ◆有檩屋盖中，取横向支撑点间距离或取与支撑连接的檩 条及系杆之间的距离；
钢结构基础第九章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
2.桁架平面外 取侧向支承点之间的距离。 上弦：上弦横向水平支撑的节间长度 （1）有檩屋盖如檩条与横向水平支撑的交叉点用节点板焊 牢，可取檩条间距。 （2）无檩屋盖，横向 支撑由屋面板代替时取 两块屋面板的宽度。一 般不大于3.0m。
第9章 桁架及屋盖
下弦：取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆之间的 距离。 腹杆：节点在桁架平面外的刚度很小，取l0y＝l0。 3.斜平面 单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆件， 斜平面计算长度取l0＝0.9l，支撑斜杆和支座竖杆不 变。
第9章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
4.其他杆件 桁架受压弦杆侧向支承点距离为两倍节间长度且两节 间弦杆内力不等时，则该弦杆在 桁架平面外的计算长度 可按下式计算：
N1——较大的压力，计算时取 正值； N2——较小的压力或拉力，计 算时压力取正值，拉力取负值。
第9章 桁架及屋盖
桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆在桁架平面内的计 算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度按上式 计算。
压力有变化的受压腹杆平面外计算长度
（a）再分式腹杆体系的受压主斜杆 （b）K形腹杆体系的竖杆
第9章 桁架及屋盖
第9章 桁架及屋盖
受拉构件的容许长细比
项 次
承受静力荷载或间接承受动力 荷载的结构
构件名称 一般建筑 结构 桁架的杆件 吊车梁或吊车桁架以下的柱 间支撑 其他拉杆支撑系杆等（张紧 的圆钢除外） 350 300 400 有重级工作制吊车 的厂房 250 200 350
柱间支撑作用示意图 第9章 桁架及屋盖
柱间 支撑
第9章 桁架及屋盖
柱间支撑布置
形式：十字交叉形；当柱 间要通行或放置设备，或 柱距较大而不宜采用交叉 支撑时，可采用门架式支 撑。
桁架结构课件
分析矩形桁架、三角形桁架和折线形桁架内力
1、矩形桁架
1）弦杆：矩形桁架高度相等，下弦各节间的内力随外荷载
产生的总弯矩而变化，跨中节间轴力大、靠近支座处轴力 较小或为零，下弦内力变化较大。 2）腹杆：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。
2）三角形桁架
上、下弦杆内力在跨中节间最小，在靠近支座处最大。
一般以3m为模数。
我国制订了相应的标准图集可拱查用。 2、屋架的间距 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。常见的有：6m、7.5m、9m、12m等。
3、屋架的支座
支座标高由建筑外形的要求确定，在同层中屋架的支座取 同一标高。
在力学上可简化为铰接支座。
当跨度较小时，把屋架直接搁置在墙、柱或圈梁上；跨度
（二）、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。
杆件受力计算
（三）、桁架结构的内力
（斜）腹杆内力全部为零。
三、屋架结构的选型与布置
（一）屋架结构的主要尺寸 1、矢高 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，弦杆受力大，截面大、且屋架刚度小，变形大。
因此，矢高不宜过大和过小，一般取1/10~1/5。 2、坡度 当采用瓦类屋面时，屋架上弦坡度应大些，一般不小于1/3； 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。
（一）、桁架结构的组成 桁架多应用于受弯构件，在外荷载的作用下，简支桁架 所产生的弯矩图和剪力图都与简支梁式的情况相似。但桁架 结构具有与简支梁完全不同的受力性能。 简支梁在竖向均布荷载作用下，沿梁轴线的弯矩和剪力 的分布和截面内的正应力和剪应力的分布都极不均匀。 桁架的上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷 载所产生的弯矩。外荷载所产生的剪力则是由斜腹杆轴力中 的竖向分量来平衡。 桁架各杆件单元（上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆）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。
钢桁架及屋盖结构PPT课件
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屋盖支撑作用示意图
1—屋架；2—檩条；3—横向支撑；4—纵向支撑
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屋盖支撑的类型和布置
屋盖支撑的主要作用是：承受屋盖在安装和使用过程中
可出现的纵向水平力，如山墙的水平风力、悬挂吊车
的纵向水平制Leabharlann 力、安装时可能产生的垂直于屋架平面的水平力，以及纵向地震作用等；作为屋架弦杆的
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2. 节点的构造和计算
节点设计首先应按各杆件的截面形式确定节点的构造形
式，根据腹板内力确定连接焊缝的焊脚尺寸和焊缝长
度，然后按所需的焊缝长度和杆件之间的空隙，适当
考虑制造装配误差，确定节点板的合理形状和尺寸，
最后验算弦杆和节点板的连接焊缝。桁架杆件与节点
板间的连接，通常采用角焊缝连接形式，对角钢杆件
支撑确定，一般取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与
系杆间 l0y l 的距离。弦杆对腹板在屋架平面外的约束作用
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(3) 在斜平面内的计算长度。单面连接的单角钢腹杆及双角钢组成的十字形截面腹
杆，因截面的两主轴均不在屋架平面内，故当杆件绕最小主轴失稳时，将发生
在斜平面内，情形介于屋架平面内和屋架平面外两者之间，杆件两端的节点具
屋盖垂直支撑也视为一平行弦桁架，可采用交叉腹杆或V形、W形腹杆。
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檩条、拉条和撑杆
檩条应与屋架上的檩托可靠连接，檩托是由焊接在屋架上的短角钢制成，檩条与 檩托一般用普通螺栓连接，槽钢檩条的槽口宜朝向屋脊以利于安装；角钢和S形 薄壁型钢檩条的肢尖均应朝向屋脊。
(完整word版)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。
桁架结构课件
桁架
由物系的多样化，引出仅由杆件组成的系统——桁架
桁 架 的 定 义
由许多杆件在其端点处相互连接 起来，成为几何形状不变的结构， 称之为“ 桁架”。
桁架中杆件与杆件相连接的铰链，称为节点。
节点
上弦杆
杆件
竖 杆 下弦杆
斜 杆
工程中的桁架结构
桁架分类
平面桁架
平面结构，
载荷作用在结构 平面内；
力 学 中 的 桁 架 模 型
二力杆—组成桁架的基本 构件。 构建桁架的基本原则：组 成桁架的杆件只承受拉力 或压力。
力学中的简单桁架模型
( 基本三角形) 三角形有稳定性
(a)
三、按几何组成分类：
1、简单桁架—在基础或一个铰结三角形上，每次 用不在一条直线上的两个链杆连接一个新节点， 按照这个规律组成的桁架。
结论与讨论
为什么滚动比滑动省力
滑动摩擦力是驱动力
滑动摩擦力是阻力
第四章材料力学
目录
§ 4-1
材料力学的任务
§4-1 材料力学的任务
一、基本概念
1.结构（机械）和构件（零件） 结构物(机械)由构件(零件)组成。
主架、吊臂、操作室、配重。
§ 4-1
材料力学的任务
2.变形:弹性变形和塑性变形
F
荷载未作用时
合适材料和降低材料消耗量，以节约投资成本。（安全与
经济）。 理论分析
材料力学包含
的两个方面
测定材料的力学
实验研究
——
性能；解决某些 不能全靠理论分 析的问题
2.生活实例
A4复印纸在自重作用下产 变形固体的基本假设
在外力作用下，一切固体都将发生变形， 故称为变形固体。在材料力学中，对变形固体 作如下假设： 1、连续性假设： 认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质 灰口铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
第九章 大跨度建筑结构
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
桁架结构PPT课件
7.3.6 钢筋混凝土-钢组合屋架
➢ 为了合理地发挥材料的作用，屋架的上弦和受压腹杆可 采用钢筋混凝土杆件，下弦及受拉腹杆可采用钢拉杆， 这种屋架称为钢筋混凝土-钢组合屋架。
➢ 常用的组合屋架有折线形组合屋架、下撑式五角形组合 屋架以及三铰组合屋架、两铰组合屋架等。
•34
7.3.7 板状屋架
➢ 板状屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。屋架 的上弦采用钢筋混凝土屋面板，下弦和腹杆可采用钢筋， 也可采用型钢制作。屋面板可选用普通混凝土，也可选 用加气或陶粒等轻质混凝土制作。屋面板与屋架共同工 作，屋盖结构传力简捷、整体性好，减少了屋盖构件， 节省钢材和水泥，结构自重轻，经济指标较好。
➢ 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。
•17
➢
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
➢
➢ 式中 N y 力；
Ny V0
－斜腹杆的竖向分力和竖腹杆的轴
➢
V －简支梁相应于屋架节间的剪力。
•10
•11
•12
•13
•14
➢ 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。
单层厂房钢结构构造详解
二、柱网和温度伸缩缝的布置
1.柱网布置 2.温度伸缩缝
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
空间桁架
第9章 单层厂房钢结构
第9章 单层厂房钢结构
网架
第9章 单层厂房钢结构
一、 钢屋盖结构的形式、组成及布置
钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架和天窗等构件 组成。根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可分为无檩 屋盖体系和有檩屋盖体系。
芬克式屋架、再分式腹杆受压杆
件在平面外计算长度同上，平面内计
算长度为节点长度。
l1——屋架弦杆侧向支承点之间的距
三角形桁架
第9章 单层厂房钢结构
（2）梯形桁架 外形与弯矩图较接近，受力好，省材料，应用广泛。 适
用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。
人字式 特点：腹杆总长度短，节点少。
再分式 特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。
梯形桁架
屋架高度 梯形屋架的中部高度一般为
（1/10～1/6）L，与柱刚接的 梯形屋架，端部高度一般为 （1/16～1/12）L，通常取为 1.6～2.4m。
第9章 单层厂房钢结构
1. 桁架的形式
主要有三角形、梯形、矩形等。
（1）三角形桁架 受力不均匀，刚度小，坡度大，
排水好，适用于中、小跨度（l
在18～24m）采用轻型屋面材 料的有檩体系。
· 外形和弯矩图不相适应，弦杆内 力分布不均匀，近支座处内力大， 近跨中处小，横向刚度小。
· 上下弦交角小，端节点构造复杂。 可将上弦或下弦改变为折线形或陡 坡梯形，以改善受力和节点构造。
支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点，减小弦杆出平面外的计算长度。
第9章-桁架及屋架
➢桁架的主要尺寸土或砌体柱顶, 但在 ✓某些采用钢柱的厂房中, 为了增加排架的侧向刚度, 需将屋架 与柱构成刚接 ✓这对梯形屋架比较简单易行, 而对三角形就必须设置隅撑, ✓势必影响屋架下的有效净空
➢桁架的腹杆体系
桁架中的腹杆主要用以联系上、下弦杆构成节点并传 递节点荷载，布置原则应是:
① 永久荷载: 包括屋面材料、保温材料、檩条 及屋架（包括支撑及天窗）的自重。
其中屋面材料和保温材料的自重, 荷载规范中所给的q （kN/m 2 ）常按屋面的实际面积计算, 需除以屋面倾 角的余弦cosα方得按屋面水平投影面积计算的自重值。 所给估算屋架自重经验公式则是按屋面的水平投影面积 计算, 常用估算公式为
➢屋盖的主要平面尺寸——屋架的平面尺寸
当房屋区段长度超过某规定值时, 需设置伸缩缝。最常用的 设置方法是在伸缩缝处设置双柱。使每一温度区段相互隔开 可以自由伸缩, 否则由于纵向或横向构件的温度变化将使某 些构件如支柱中产生较大的温度应力和变形。
➢屋架的支撑系统
屋架在垂直于屋架平面方向, 不设支撑体系不能是不能保 持其几何不变, 如下图, 虽有檩条和系杆的连系, 但屋架相 互间几何可变, 在侧向力作用下屋架会倾斜
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近, 杆件受力均匀； 短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上, 以减少弦杆局部 弯矩, 屋架中部有足够高度, 以满足刚度要求。
两端简支的受弯构件在满跨均布荷载作用下, 弯矩图形 为一抛物线, 因此屋架的外形若接近抛物线, 则弦杆各节间 中的内力最为均匀。
式中, So为基本雪压, 随地区不同而异, 系以当地一般空旷 平坦地面上统计所得50年遇的最大积雪自重确定, 规范中给 出了基本雪压的分布图。山区的基本雪压应通过实际调查确 定；在无实际资料时, 可按当地空旷平坦地面的基本雪压乘 以系数1.2采用。雪荷载的组合值系数ɸc, 可取0.7。
桁架_图文——精选推荐
桁架桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，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，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
“桁”字念“héng”，由于“桁”字较少使用，误被念为“háng”（行），故此，“行架”由此得名。
桁架的定义：由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，称为“桁架”。
桁架的优点是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。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
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我司拥有一支高素质的专业生产队伍，籍着提供"质量好、交货快"的服务，一直以来得到厂家、广告礼仪公司等行业客户的认同和支持！一、理论原理桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。
杆件间的结合点称为节点(或结点)。
根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况，桁架可分为平面桁架和空间桁架。
屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。
若它们主要承受的是平面载荷，可简化为平面桁架来计算。
平面桁架组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上(图1)。
平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。
每添加两个杆，须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。
这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。
如果只添加杆件而不增加节点，就不能保持桁架的几何坚固性，这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。
钢屋架设计：桁架与屋盖
2019年11月11日
浙江大学钢结构研究室
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屋盖平面尺寸
当区段长度超过某规定值时，需设置伸缩缝。 最常用的设置方法是在伸缩缝处设置双柱。
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1.4屋架的支撑系统
1，横向支撑 2，纵向支撑 3，垂直支撑 4，系杆 5，支撑系统与屋架的连接节点
支撑系统图
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截面形式图 节点构造 节点板厚度（表，给出计算规范出处） 角钢间的填板
截面形式
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节点构造
单节点板 双节点板 无节点板
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节点板厚度
表9.1 单节点板桁架和屋架的节点板厚度（mm）
三角形屋架弦杆或梯形
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垂直支撑：布置在屋架间和天窗架间
垂直支撑的作用是：1.保持屋架侧向的几何稳定性； 2.下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的支点；3.传 递山墙所受纵向风荷载等至屋架支柱；4.保证吊装 屋架时的稳定和安全。
布置位置：垂直支撑只设在有横向支撑的同一柱间 的屋架上，对跨度L≤30m的梯形屋架和跨度L≤24m 的三角形屋架，通常只在跨度中点设置一道中间垂 直支撑；当跨度大于上述情况时，则需在跨度中间 设置两道垂直支撑。此外，在梯形屋架两端则不论 跨度大小均需设置垂直支撑。
第9章 桁架及屋架
当然还要考虑运输条件，火车运送时，构件的运送单元 高度应小于3.85m
根据承受荷载后的传力路径分为：空间桁架和平面桁架
上图所示的钢网架和各种塔架等常为空间钢桁架，其内力分 析必需借助于空间力系的平衡条件！
桁架的基本概念
工程结构中的大部分钢桁架则常可按平面桁架考虑； 如下图所示的屋架体系，屋面荷载有檩条传给屋架后， 其内力即可借助于平面力系的平衡条件求解！
注：本章下面介绍的将限于平面桁架，主要是屋架
屋架的支撑系统
屋架在垂直于屋架平面方向，不设支撑体系不能是不 能保持其几何不变，如下图，虽有檩条和系杆的连系， 但屋架相互间几何可变，在侧向力作用下屋架会倾斜
只有当设了垂直支撑桁架和系杆才能保持各个屋 架在平面外的几何稳定性！
屋架的支撑系统
如果在房屋两端的柱间设置上弦横向支撑桁架，则屋架 上弦将屈曲成一个“半波”，从而提高了上弦杆的整体 稳定性，即提高了承载力！
屋架的支撑系统——种类和作用
屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、 纵向水平支撑、垂直支撑、纵向水平系杆、天窗架支撑等。
作用
保证桁架结构的空间几何稳定性及几何形状不变 保证桁架结构的空间刚度和空间整体性 为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点 承受并传递水平荷载 保证结构安装的稳定和方便 防止构件在动力荷载作用下产生较大的振动
屋架的内力计算——屋架的荷载
① 永久荷载：包括屋面材料、保温材料、檩条及屋架
（包括支撑及天窗）的自重。 其中屋面材料和保温材料的自重，荷载规范中所给的q （kN/m 2 ）常按屋面的实际面积计算，需除以屋面倾角 的余弦cosα 方得按屋面水平投影面积计算的自重值。 所给估算屋架自重经验公式则是按屋面的水平投影面积 计算，常用估算公式为 0.12 +0.011L (kN/m2) 式中，L是屋架的跨度，以m计（式中未包括天窗架但已 包括支撑自重在内）。
桁架结构分析与实例PPT课件
桁架的演变历史
巴黎的万国博览会大厅，1867年 建成。建筑师 为Leopold Hardy， Jean－Baptiste Krantz
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成功使用了由Camille Polonceau发明的Polonceau桁 架。它证实了建筑技术的飞跃源 于新材料的运用：铁、玻璃、波 纹金属薄片材料。
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概述
• 桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。
上弦杆
下弦杆
斜腹杆 桁架示意图
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竖杆
概述
• 在房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时称为屋架。现今，桁架结构已经发展起多种多样的形 式，不仅局限于屋架，在一些大跨度结构、高层建筑、桥梁中都有非常广泛的应用。
19按外形不同分类三角形屋架梯形屋架抛物线屋架折线形屋架平行弦屋架2025252540254545757560a三角形行架平行弦桁架柏式抛物线形桁架三角形桁架21按腹杆布置不同分类三角形腹杆系即华伦式桁架带竖杆的三角形腹杆系半斜杆腹系如k式桁架组合腹系亦称再分式桁架22k式桁架再分式桁架23按桁架几何组成方式分类简单桁架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24联合桁架复杂桁架2526按所受水平推力分类无推力的梁式桁架与相应的实体梁结构比较掏空率大上下弦杆联合抗弯腹杆主要抗剪受力合理用材经济有推力的拱式桁架拱圈与拱上结构联为一体整体性好便于施工跨越能力强节省钢材料27伸臂梁式桁架悬臂梁式桁架拱式桁架28按结构受力特点分类桥式屋架无斜腹杆屋架刚接桁架立体桁架29按材料使用不同分类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混凝土组合屋架30常用的木屋架是方木或原木齿接的豪式木屋架31322020193334钢木组合屋架的形式有豪式屋架芬克式屋架梯形屋架和下折式屋架采用钢拉杆作为屋架的下弦提高屋架结构的刚度消除了接头的非弹性变形35由于钢屋架承载力高自重轻适用于跨度大的屋安装施工方便
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C. 平行弦屋架弦杆内力不及梯形屋架均匀，但其腹杆 长度一致，杆件类型少，节点构造统一，便于制造， 是其优点。
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
✓ 平面屋架常两端简支于钢筋混凝土或砌体柱顶，但在
某些采用钢柱的厂房中，为了增加排架的侧向刚度，需将 屋架与柱构成刚接
✓这对梯形屋架比较简单易行，而对三角形就必须设置隅撑， 势必影响屋架下的有效净空
➢桁架的腹杆体系
桁架中的腹杆主要用以联系上、下弦杆构成节点并传 递节点荷载，布置原则应是：
1. 提供承受荷载的节点，尽可能使荷载都作用在节点
上而使桁架的弦杆都是轴心受拉构件； 2. 使荷载传递至支座的路线最短，以减少腹杆的
总长度和节点数目；
3. 对非人字形的腹杆体系，应使长腹杆受拉，短腹 杆受压。
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
选用应考虑主要是屋面材料、屋架的跨度和房屋的 使用要求！
1. 波形石棉瓦屋面要求坡度i=1/2.5~1/3,瓦楞铁屋面要求i 大致为1/5,这种屋面的坡度过小，易造成漏雨，因此常 选用三角形屋架；
2. 油毡防水屋面根据适用坡度选用坡度为1/10~1/12的梯 形屋架等；
➢屋盖的主要平面尺寸——名义跨度和计算跨度
✓ 当屋架简支于钢筋混凝 土柱顶时，边列柱的定 位轴线为沿柱列的外边 缘，中列柱的定位轴线 为沿柱截面的中线
✓ 两相邻柱列定位轴线间 的距离为屋架的名义跨 度L
✓对人字形腹杆体系，宜使斜腹杆的倾角在35°~55°范围 内。目的都是减小腹杆的截面积。 ✓上述1和2两点有时可能有矛盾，此时就需通判考虑而后作 出决定。
➢桁架的腹杆体系
上图所示芬克式和扇式三角形屋架，其腹杆体系完全做到了
长杆受拉和短杆受压，同时整个屋架在运输时可很方便地
分为左、右两个半屋架和中间一根下弦杆（或带吊杆）如图 中所示，因而当用三角形屋架时常采用之。
梯形屋架。
✓多角形屋架和人字形屋架均 系由梯形屋架变化而来，可 以减少屋架在跨中的高度
✓右图所示的屋架的适用坡度 i=1/10~1/20时
➢桁架的外形
C. 平行弦屋架 当屋架的上、下弦杆相平行时，称为平行弦屋架。
不但可用于屋架，而且还可以用于如屋架中的各种支 撑桁架、屋架和托架、皮带输送机下的支承桁架和各 种栈桥桁架等。
➢屋盖的组成
屋盖结构
有檩体系
无檩体系
由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖 支撑所组成
由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑 组成，有时还包括有天窗架和托架等构件
注：无檩体系中过去曾大量采用钢筋混凝土大型屋面板， 由于不经济，特别对房屋抗震不利，现如今已很少采用！
➢屋盖的组成 有檩屋盖的平面布置基本形式如图
适用坡度i=1/10~1/20
➢桁架的主要尺寸——屋架的高度
A. 三角形屋架 ：当坡度和跨度一旦确定，屋架的高度也随之 确定！
B. 梯形屋架：端部高度常取跨度的1/10~1/18(常用端部高度 Ho=2.0m左右)，跨度愈大，比值可取小些。
C. 平行弦屋架：经济高度主常为跨度的1/15左右。
✓当然还要考虑运输条件，火车运送时，构件的运送单元 高度应小于3.85m
两端简支的受弯构件在满跨均布荷载作用下，弯矩图形 为一抛物线，因此屋架的外形若接近抛物线，则弦杆各节间 中的内力最为均匀。
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
A. 三角形屋架外形与抛物线形差别大，内力分布不均 匀，故跨度较大时选用三角形屋架是不经济的，其
常采用跨度在24~27m以下；
B. 梯形Leabharlann 架外形较接近于抛物线，弦杆各节间内力较 为均匀，加之刚度也较三角形屋架为好，常用跨度
➢桁架的腹杆体系
下图所示人字形腹杆体系的三角形屋架仅当下弦有悬吊设 备需要时才采用。
梯形和平行弦等桁架基本上都采用带竖杆的人字 式腹杆体系，同一节间两斜杆长度相同，其竖杆
主要用以提供承受荷载的节点，并可减小受 压上弦杆的节间长度。
➢屋盖的组成
由平面桁架所组成的屋盖主要由屋面材料、檩条、 屋架和支撑体系等组成，必要时还应包括因采光 或通风而设置的天窗架及因个别柱距增大而设置 的屋架托架等。
上图所示的钢网架和各种塔架等常为空间钢桁架，其内力分 析必需借助于空间力系的平衡条件！
➢桁架的基本概念
工程结构中的大部分钢桁架则常可按平面桁架考虑； 如下图所示的屋架体系，屋面荷载有檩条传给屋架后， 其内力即可借助于平面力系的平衡条件求解！
注：本章下面介绍的将限于平面桁架，主要是屋架
➢桁架的外形
3. 近来常被采用的长尺压型钢板屋面，则可用i=1/8~1/20 时，因而常选用梯形屋架和接近于平行弦的屋架。
➢桁架的主要尺寸——屋架外形的选用
◆ 受力合理。应使屋架的外形与弯矩图相近，杆件受力均 匀；短杆受压、长杆受拉；荷载布置在节点上，以减少弦杆 局部弯矩，屋架中部有足够高度，以满足刚度要求。
第九章 桁架及屋架
➢ 9.1 桁架的外形、主要尺寸和腹杆体系 ➢ 9.2 屋盖的组成及主要平面尺寸 ➢ 9.3 屋架的支撑系统 ➢ 9.4 屋盖设计的内容和屋架的内力计算 ➢ 9.5 桁架杆件的截面形式和节点板厚度 ➢ 9.6 桁架杆件的计算长度和容许长细比 ➢ 9.7 桁架杆件的截面射击 ➢ 9.8 桁架的支点设计和角钢间的填板 ➢ 9.9 支撑系统与屋架的连接节点 ➢ 9.10 屋架的施工详图
✓ 根据用途和跨度不同，平面桁架可有不同的外形，按外 形可分为三角形屋架、梯形屋架及平行弦屋架三种基本形式。 A. 三角形屋架
适用于屋面材料要求较陡的屋盖结构。坡度 i≥1/5
由三角形屋架变化而来的梭形屋架， 则适用于较平屋面坡度但又需加大屋 架高度时！
➢桁架的外形
B. 梯形屋架 适用于屋面坡度平缓的屋盖结构，且跨度较大时多采用
➢桁架的基本概念
✓桁架主要是由轴心受力构件（拉杆和压杆）组成 的格构式扩大构件，用以承受横向荷载和跨越较 大的空间。
✓当跨度比较大时采用实腹式受弯构件将造成多费钢材时， 就需要采用桁架 。
✓主要用途：房屋建筑中的屋盖、桥梁、各种塔架（起重、 输电、钻探）和水工结构如闸门等建筑中，用途极为广泛。
➢桁架的基本概念 根据承受荷载后的传力路径分为：空间桁架和平面桁架