桁架(屋架)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。
木屋面结构介绍
木屋面结构介绍一、概述1．木屋盖结构是指用木梁或木屋架（桁架）、檩条（木檩或钢檩），木望板及屋面防水材料等组成的屋盖。
2．木屋盖根据房屋的情况，可用于单层空旷房屋的屋盖，也可用于多层房屋的屋盖。
（1）单层空旷房屋的木屋盖结构的特点是：1）跨度较大（一般为9～15m），主要受弯构件采用木屋架（桁架）。
2）屋盖结构中屋架（桁架）的支点一般为：钢筋混凝土柱、砌体墙（墙垛、砖柱）。
（2）多层房屋的木屋盖一般用于多层砌体房屋的屋顶，屋盖中的主要受弯构件为木梁（跨度≤6.0m）或檩条，这些受弯构件的支点为砌体墙；当檩条直接搭在墙上时，俗称硬山搁檩。
二、桁架和木梁的一般规定1．木材宜用作受压或受弯构件，在作为屋架时，受拉杆件宜采用钢材（如：屋架下弦及受拉竖杆），当采用木下弦时，对于原木，其跨度不宜大于15m；对于方木不应大于12m。
采用钢下弦，其跨度可适当加大，但一般不宜大于18m。
2．受弯构件采用木梁时，其跨度一般不大于6.0m，超过6.0m时，宜采用桁架（屋架）。
3．桁架或木梁的间距：当采用木檩时，其间距不宜大于4.0m；当采用钢檩条时，其间距不宜大于6.0m。
4．桁架的形状：一般为三角形，也可采用梯形、弧形和多边形屋架。
屋架中央高度与跨度之比，不应小于表3-28规定的数值。
桁架应有约为跨度1／200的起拱。
5．当屋顶需设天窗时，天窗架的跨度，不宜大于屋架跨度的1／3。
三、木屋盖的支撑1．为防止桁架的侧倾，保证受压弦杆的侧向稳定，承担和传递纵向水平力，应采取有效措施保证结构在施工和使用期间的空间稳定。
2．屋盖中的支撑，应根据结构的形式和跨度、屋面构造及荷载等情况选用上弦横向支撑或垂直支撑。
但当房屋跨度较大或有锻锤、吊车等振动影响时，除应选用上弦横向支撑外，尚应加设垂直支撑。
支撑构件的截面尺寸，可按构造要求确定。
注：垂直支撑系指在两榀屋架的上、下弦间设置交叉腹杆（或人字腹杆），并在下弦平面设置纵向水平系杆，用螺栓连接，与上部锚固的檩条构成一个不变的竖向桁架体系。
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。
第2章桁架结构
第2章桁架结构桁架结构又被称为屋架结构，是一种常见的工程结构，由许多小的杆件和节点组成。
通过将杆件连接在节点上，形成一个三角形的网格结构。
桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域，具有很好的抗压和抗拉能力，同时也具备较高的刚度和稳定性。
1.桁架结构的基本原理桁架结构的基本原理是通过将杆件连接在节点上，使其形成一个三角形的网格结构。
三角形是一种非常稳定的几何形状，能够承受较大的压力和拉力。
通过多个三角形的组合，可以形成一个稳定的整体结构。
桁架结构的优点之一是其重量轻，但具有较高的强度。
这是因为桁架结构采用了杆件和节点的组合，使力分散到整个结构中，从而减少了单个杆件的受力。
另外，桁架结构还具有较高的刚度和稳定性，能够有效地抵抗外部的振动和变形。
2.桁架结构的应用领域桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域。
在建筑领域，桁架结构常用于大跨度建筑物的屋架设计，如体育馆、展览中心和机场。
桁架结构不仅能够支撑较大的屋盖荷载，还能够提供较大的空间自由度，使建筑内部的空间得到充分利用。
在桥梁领域，桁架结构常用于大跨度桥梁的主梁设计。
桁架结构能够提供较大的横向刚度和纵向稳定性，以适应桥梁的荷载和变形。
同时，桁架结构还能够减少桥梁的自重，提高整体的加固效果。
此外，桁架结构还可以应用于塔架、煤矿井架、水泥工厂、电力塔架等工程领域。
桁架结构在这些领域中能够提供稳定的支撑和强度，同时也能够减少工程材料的使用量，降低工程成本。
3.桁架结构设计的考虑因素在进行桁架结构设计时首先是荷载和受力分析。
需要确定桁架结构所承受的荷载类型和大小，并进行力学分析。
根据力学分析的结果，确定杆件和节点的尺寸和数量，以及连接方式。
其次是材料选择。
桁架结构的材料可以选择钢材、木材、混凝土等。
选择适当的材料需要考虑结构的强度、稳定性和耐腐蚀性等因素。
还需要考虑桁架结构的连接方式。
连接杆件和节点的方式有很多种，如焊接、螺栓连接等。
选择合适的连接方式需要考虑结构的刚度和稳定性，以及施工和维修的便利性。
建筑结构选型
建筑结构选型一：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。
案例：南京国际展览中心工程概况：南京国际博览中心建筑面积36万平方米，其中展览面积17万平方米，总国际标准展位6000个，室外展览面积3万平方米，停车位2500个。
会议中心包括5000平方米的多功能厅，800人报告厅，20间大小会议室，19间各式餐厅和一幢500间客房的4星级国际酒店。
其他配套设施包括240间客房的经济型酒店，8200平方米办公服务设施等。
结构形式及特点：国展中心的二层展厅是一个长243m ,宽75m 的无柱大空间,屋面呈弧形,南北两端主入口各有15m悬挑,西侧又有14m 悬挑。
为了实现建筑功能要求,经过多方案的比较,最终选定了采用钢管拱架、檩架的结构方案。
27m ×75m 的柱网,纵向27m 跨的檩架承担檩条、压型钢板轻钢屋面荷载,南北两端檩架各向外悬挑15m。
横向跨度75m ,上弦半径125m 的弧形拱架支承檩架,拱架高端悬挑14m ,最终形成结构新颖、气势宏伟的展览大空间(如图1 ,2 所示) 。
结构布置时,采取了多种措施来增加屋面的空间刚度,以保证结构稳定,传力可靠。
拱架的横截面是宽415m、高5m 的倒三角形(图6) 。
弦杆最大为<480 ×25 ,最小为<402 ×15 ,腹杆最大为<194 ×20 ,最小为<133 ×5 。
檩架的横截面是宽4188m、高3m 的倒三角形。
三角形的每个面又都由弦杆、腹杆组成的小三角形平面桁架构成,拱架、檩架本既是几何不变的空间结构,刚度也很好,又便于设备管道、马道等在其中穿行。
单元划分时,使拱架与檩架的划分相呼应。
檩架上弦藉助拱架腹杆是拉通的,下弦除两端悬挑部分是拉通的以外,均做成与拱架下弦节点连接,产生空间作用。
桁架结构
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和建筑要求确定，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，各根屋架或根 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。
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜选用木屋架和 钢屋架
钢屋盖：适用跨度３６米以上
三、弧形屋盖
非预应力：适用跨度１８～２４米 下弦预应力：适用跨度１８～３6米 高跨比：h/l=1/6~1/8
常为折线形
四、平行弦屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相差悬殊的 结构
五、无斜腹杆屋架
桁架结构
一、 桁架的结构特点与优缺点
桁架结构一般由竖杆，水平杆和斜杆组成
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。 作为桁架结构的整体来说，它们在荷载作用下受弯、受剪； 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。
桁架的结构特点
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， 屋架的主要缺点是结构高度大，侧向刚度小。 需要设置支撑。 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。
钢结构 2.1-2屋架结构的形式及布置
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
梯形屋架(<36m)
• 弦杆受力较为均匀。 • 人字式按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上弦分
为下承式和上承式两种。一般情况下，与柱刚接的屋架宜 采用下承式；与柱铰接时则下承式或上承式均可。下承式 使排架柱计算高度减小，便于在下弦设置屋盖纵向水平支 撑；上承式使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，且给安装 带来很大的方便。
4
5
3
A
4 B
4 2
5
2
2
2
5
4 A
4 B
5
4
5
6
3
2—下弦横向水平支撑；3—纵向水(平b) 支撑；4—垂直支撑；5—系杆；6—温度伸缩缝
4
5
4
4
4
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
(4) 垂直支撑 垂直支撑应设置在相邻两榀屋架和天窗架对应的竖直腹杆（或
斜腹杆）间，并于上、下弦横向水平支撑布置在同一开间，以确保 屋盖结构组成空间几何不变体系。
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
梯 形 屋 架
单斜式腹杆
人字式腹杆
再分式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
平 行 弦 屋 架
人字式腹杆
交叉式腹杆
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
三角形屋架（<18m）
• 房屋的整体横向刚度较低； • 屋架弦杆受力不均，支座处内力较大，跨中内力较小，弦
《钢结构设计》—— 第2章 中、重型厂房结构设计
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。
6
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
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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。
钢桁架及屋盖结构
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梯形屋架腹杆最
大内力或三角形
屋架弦杆最大内 力 Fmax / kN 中间节点板厚度
/ mm
支座节点板厚度
9
9.3.2 屋架杆件的截面形式
(1) 上弦杆。上弦杆可采用双不等肢角钢短边相并 的T形截面，宽大的翼缘有利于放置檩条或屋面 板；较大的侧向刚度也有利于满足运输和吊装的 稳定要求。
(2) 下弦杆下弦杆可多采用双等肢角钢或两不等肢 角钢短肢相并的T形截面，以提高侧向刚度，利 于满足运输、吊装的刚度要求，且便于与支撑侧 面连接。下弦杆截面主要由强度条件决定，尚应 满足容许长细比的要求。
有檩屋盖质量轻、用料省、运输安装方便，但构件数目多、构造复杂、 吊装次数多，屋盖横向刚度较差。有檩屋盖的屋架间距为檩条跨度， 屋架经济间距为4m～6m。无檩屋盖，构件数目少、安装简便、施工 速度快，易于铺设保暖层，且屋盖横向刚度大、整体性好，但由于自 重大使下部结构用料增多，且对抗震不利。无檩屋盖方案的屋架间距 为大型屋面板的跨度，一般为6m或6m的倍数。屋架的跨度和间距需 结合柱网布置确定。
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(3) 端斜腹杆。端斜腹杆可采用两不等肢角钢长边 相并的T形截面。其计算长度 l0y l0x l,iy /ix 0.9 。当杆 件短，或内力小时可采用双等肢角钢T形截面。
(4) 其他腹杆。其他腹杆均宜采用双等肢角钢T形截 面；竖杆可采用双等肢十字形截面。以利于与垂 直支撑连接和防止吊装时连接面错位。
(2) 有节间荷载作用时的杆件内力计算。
4
9.3 屋架杆件的截面设计
屋架杆件截面设计是在经过屋架选型、确定钢号、 荷载计算和内力计算后，决定节点板的厚度和尺 寸以及杆件的计算长度等，最后可按轴心受力构 件，或拉弯、压弯杆件进行截面选择。
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。
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
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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
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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。
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）。
钢桁架(钢屋架)结构设计(第四讲)
钢桁架(钢屋架)结构 设计
八、钢屋架实例照片
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八、钢屋架实例照片
横向水平支撑（下）——可不设或仅两道
立体桁架
纵向水平支撑（上）—立—体根拱据架吊车
纵向水平支撑（下）——根据吊车
刚性系杆
——约3倍桁架宽度
（3）平面内计算长度：同平面桁架
（4）平面外计算长度：刚性系杆间距离
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课程计划
• 1.钢屋盖的组成和钢屋架分类
• 2.钢屋架的形式、特点和几何尺寸
• 3.屋盖支撑
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八、钢屋架实例照片
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北京西站过街天桥
八、钢屋架实例照片
虹口龙之梦过街天14桥
八、钢屋架实例照片
虹口龙之梦过街天15桥
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虹口龙之梦过街天16桥
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虹口龙之梦过街天17桥
八、钢屋架实例照片
虹口龙之梦过街天18桥
桁架结构
折线形屋架外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为1／ 3～1／4，适用于非卷材防水屋面的中型厂房或大中型厂 房。
折线形屋架屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂 房。
梯形屋架上弦为直线，屋面坡度为1／10～1／12，适用 于卷材防水屋面。一般上弦节间为3m，下弦节间为6m， 高跨比一般为l／6～1／8，屋架端部高度为1.8～2.2m。 梯形屋架自重较大，刚度好，适用于重型、高温及采用井 式或横向天窗的厂房。
三角形屋架的内力分布不均匀，支座处大而跨中小。一般 适用于跨度在18m以内的建筑中。三角形屋架的上弦坡度 大，有利于屋面排水。当屋面材料为粘土瓦、水泥瓦、小 青瓦及石棉瓦等时，排水坡度一般为i=1／2～1／3，屋架 的高跨比一般为1／4～1／6。 当房屋跨度较大时，选用梯形屋架较为适宜。梯形屋架受 力性能比三角形屋架合理，当采用波形石棉瓦、铁皮或卷 材作屋面防水材料时，屋面坡度可取i=1／5。梯形屋架适 用跨度为12～18m。 跨度在15m以上时，因考虑竖腹杆的拉力较大，常采用竖 杆为钢杆、其余杆件为木材的钢木组合豪式屋架。
拱形屋架上弦为曲线形，一般采用抛物线形，为制作方便， 也可采用折线形，但应使折线的节点落在抛物线上。拱形 屋架外形合理，杆件内力均匀，自重轻，经济指标较好。 但屋架端部屋面坡度太陡，这时可在上弦上部加设短柱而 不改变屋面坡度，使之适合于卷材防水。拱形屋架高跨比 一般为1／6～1／8。
7.3.6钢筋混凝土-钢组合屋架
梯形屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯 矩图形比较接近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材 料比较经济。这种屋架在支座处有一定的高度，既可与钢 筋混凝土柱铰接，也可与钢柱做成固接，因而是目前采用 无檩设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。 梯形屋架的上弦坡度较小，对炎热地区和高温车间可以避 免或减少油毡下滑和油膏的流淌现象，同时屋面的施工、 修理、清灰等均较方便。另外，屋架之间形成较大的空间， 便于管道和人穿行，因此影剧院的舞台和观众厅的屋顶也 常采用梯形屋架。
桁架
目录
简介
桁架的分类结选择
计算要点
实例简介
桁架的分类 结构分类
产品分类
桁架常识
桁架要求
形式选择
计算要点
实例
展开 编辑本段简介
桁架
桁架（truss）: 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。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。在选择桁架形式时，应综合考虑桁架的用途、材料、支承方式和施工条件，在满足使用要求的前提下，力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。
空腹桁架 基本取用多边形桁架的外形，上弦节点之间为直线，无斜腹杆，仅以竖腹杆和上下弦相连接。杆件的轴力分布和多边形桁架相似，但在不对称荷载作用下杆端弯矩值变化较大。优点是在节点相交会的杆件较少，施工制造方便。
产品分类
1、固定桁架：桁架中最坚固的一种，可重复利用性高，唯一缺点就是运输成本较高。产品分为方管和圆管两种。 2、折叠桁架：最大的优点就是运输成本低，可重复利用性稍逊。产品分为方管和圆管两种。 3、蝴蝶桁架：桁架中最具有艺术性的一种，造型奇特，优美。 4、球节桁架：又叫球节架，造型优美，坚固性好，也是桁架中造价最高的一种。
编辑本段桁架常识
“桁”字念“heng”，由于“桁”字较少使用，误被念为“hang”（行），故此，“行架”由此得名。 桁架的定义： 桁架由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，称为“桁架”。
编辑本段桁架要求
足够强度—不发生断裂或塑性变形；足够刚性—不发生过大的弹性变形；足够稳定性—不发生因平衡形式 桁架
空间桁架由若干个平面桁架所组成，可将荷载分解成与桁架同一平面的分力按平面桁架进行计算，或按空间铰接杆系用有限元法计算。 根据桁架杆件所用的材料和计算所得出的内力，选择合适的截面应能保证桁架的整体刚度和稳定性以及各杆件的强度和局部稳定，以满足使用要求。 桁架的整体刚度以控制桁架的最大竖向挠度不超过容许挠度来保证；平面桁架的平面外刚度较差，必须依靠支撑体系保证。支撑系统有上弦支撑、下弦支撑、垂直支撑和桁架共同组成空间稳定体系。
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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。
(2) 木屋架的结点采用齿联结。这种屋架结点上相 交的杆件不多，为齿联结提供可能性。
结点位于
4f y l 2 x(l x)
P P Ph
弦杆内力：
N M0 hi
PPP
M0 按抛物线递增 Hi 按抛物线递增
M0图
腹杆内力为零，下弦杆内力相同。上弦杆受压，水平分量 相等且等于下弦内力（因为合理拱轴）
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。
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。
2.1 桁架结构的受力特点
15
3 抛物线形桁架
PP P P
6a PP P P
2.1 桁架结构的受力特点
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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
抛物线桁架内力分布均匀，腹杆轻，自重小，宜用于大 跨结构，但抛物线弦杆施工复杂。
三角形桁架内力分布不均匀，支座处内力最大，端结点 交锐角构造复杂，宜用于跨度小坡度大的屋盖。
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。
2.1 桁架结构的受力特点
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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。
2.2 屋架结构的型式
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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。
2.2 屋架结构的型式
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梯矩形桁架
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。
2.1 桁架结构的受力特点
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2.1 屋架结构的型式及适用范围
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。
弦杆内力：
N M0 h
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斜杆内力：
Qi Ni
h h2 a2
RA i P
下斜杆受拉
Qi Ni
h h2 a2
i P RA
上斜杆受压
竖杆内力：符号与斜杆内力符号相反
Ni i P RA N i RA (i 11、弦杆内力由端点向中心递增
2、腹杆内力由端点向中心递减
梁和刚架以承受弯矩为主，因而截面应力分布不 均匀，材料不能得到充分利用；
桁架杆承受轴力为主，可以克服梁和刚架的不足。
2.1 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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2.1 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
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。
7
2.1 桁架结构的受力特点
桁架结构计算的假定
桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
8
2.1 桁架结构的受力特点
鲁班锁
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桁架结构的内力
主内力:按计算简图计算出的内力 次内力:实际内力与主内力的差值
2 三角形桁架
P
P
P
P
P
P
Ph
6a
弦杆内力：
N M0 hi
M0 按抛物线递增 hi 按线性递增
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
豪式木屋架的适用跨度为9～2l米，最经济跨 度为9～l5米。
豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要适中 ，如节间长度太长，则杆件长度太长，受力不利； 如节间长度太短，则节点太多，制造麻烦。一般应 控制节间长度在1.5～2.5米之间。所以设计上常常 是：