排架结构体系(桁架).ppt

08 排架结构体系,排架结构屋顶承重结构，屋面大梁或屋面桁架排架柱，基础。排架结构基本特点屋面承重结构在柱顶与排架柱铰接，而柱与基础则为刚接，即在柱底形成一固定端，形成一个平面结构体系。计算简图,8.1概述,排架结构承重体系一般由多个排架组成，在排架之间通过支撑或连梁连接。严格讲，空间受力体系。实际受力中，一种荷载的作用常对本身所在的排架起主要作用，而对邻近排架的影响较小，可以忽略不计，简化为平面排架体系。用途排架结构一般可用于单层工业厂房、空旷建筑物如仓库、车库、飞机库、食堂、剧院等,8.1概述,分类按荷载传递分为：横向排架结构体系纵向排架结构体系排架按材料分类（根据建筑功能、经济条件、施工条件及材料供应等选用不同材料）：钢筋混凝土排架钢排架钢与钢筋混凝土组成的排架砖排架,排架结构传力途径,屋面荷载屋顶承重结构排架柱基础；作用于围护墙的风荷载一部分直接传于柱子；另一部分则由墙体先传至墙梁，再由墙梁传至柱子；水平地震作用通过屋顶承重结构传至柱子；吊车制动力经由吊车梁等构件直接传至柱子；作用于排架平面内的任何荷载均通过排架传至地基，均使柱子产生弯矩、剪力、轴力等，使柱与基础均为偏心受力构件。,8.1.2 排架结构类型,钢筋混凝土排架结构钢排架结构混合排架结构砖排架结构,1 钢筋混凝土排架结构,柱矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱。屋顶承重结构薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架特点：刚度较大，耐火等级高（300），材料来源方便、制作及施工较简单，跨度较大（36 60米），柱高可达20多米，吊车载重量可达一两百吨，可单跨或多跨布置，各跨可以等高或不等高。,钢筋混凝土排架柱类型,常用柱的选型（自重，刚度，施工，构造，运输、吊装）矩形：外形简单整齐，制作方便工字形柱：受力形态比矩形柱合理平腹杆双肢柱斜腹杆双肢柱管柱,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：h600mm时，宜采用矩形截面；h=600800mm时，采用工字型或矩形；h=9001400mm时，宜采用工字型；h1400mm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。,钢筋混凝土排架柱选型,应根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式。对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；对于易受撞击及设有壁行吊车的柱宜采用矩形或腹板厚度 120 mm、翼缘高度 150mm 的工字型柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成实腹形；高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁的工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和耐久性。8度或9度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字型柱。不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱；柱底至室内地坪以上500mm内及上柱宜采用矩形截面。,屋顶承重结构,跨度小于18米可用屋面大梁（薄腹梁）跨度大于18米可用装配式钢筋混凝土屋架屋架可以采用三角形屋架、梯形屋架或折线型屋架等多种形式。屋架形式的选用,应考虑厂房的生产要求、跨度大小、有无吊车及吊车起吊质量和吊车工作制、建筑构造、现场条件及当地使用经验等因素。,2 钢排架及混合排架,钢排架屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；混合排架屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。优点钢桁架自重轻，制作与吊装均比钢筋混凝土桁架有利（不产生裂缝），对具有较大振动的建筑物具有韧性，在地震作用下，钢结构具有很好的延性。在跨度30m时，优点更突出。有防爆要求的建筑中，为减轻屋顶重量，减少灾害常采用钢结构屋顶。,2 钢排架及混合排架,缺点：高温环境，钢材的强度将受到影响，一般在300oC以下影响不大，而超过300oC以后，钢材的屈服点及极限强度均开始下降，当达到600oC时，强度几近为零。防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非燃烧体，耐火极限0.5小时)；不能耐受酸气腐蚀，不宜用于湿度较大的环境；易失稳，应注意设置支撑系统。,钢、混合排架用途及构件种类,大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工业车间；钢桁架作为屋面承重结构，屋面板可以采用有檩体系和无檩体系；有檩体系檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻型钢桁架檩条等，屋面材料可以采用瓦楞铁、压轧型钢板、石棉瓦、预制钢筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等。无檩体系一般屋面可以采用预应力大型屋面板，或加筋加气混凝土屋面板，采用加筋灌缝提高刚度和防潮。,排架柱,钢排架柱一般可以选择工字型或H型钢柱；荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工字型柱；荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护层；混合排架柱与钢筋混凝土排架相同,8.2 薄腹梁结构,薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于屋盖。由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用工字型或T型，因而梁腹明显地薄，故称“薄腹梁”。,8.2.1 薄腹梁的优缺点和运用范围,制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由于梁的高度比桁架小，侧向刚度较大，可以降低厂房的高度且不需设置屋面支撑。自重大。所以适用跨度仅是618m范围。普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为612m，预应力时，跨度为1218m。薄腹梁可分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式及跨度大小选用。单坡式的梁高不变；双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加，因梁高的变化与受力情况相符，故较省材料和更加经济。,8.2.2 薄腹梁的构造尺寸,由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。梁端部高度：一般不小于600。双坡式的屋面坡度：1/81/12。梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则单坡梁高h=（1/181/12）l，普通钢筋混凝土时；双坡梁的中间高h=（1/141/16）l，预应力时；梁腹厚度：一般60100。上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常250400。下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常200300。,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1/81/12,8.3 桁架结构,桁架应用广，适用跨度范围（660m）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。,8.3 桁架结构,桁架结构的优点受力合理；计算简单；施工方便；适应性强；对支座没有横向推力。扩大了梁式结构的适用跨度。,8.3 桁架结构,桁架结构的缺点结构高度大，侧向刚度小。其中侧向刚度小对于钢屋架特别明显，桁架结构受压的上弦平面外稳定性差，难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要设置支撑。一般房屋纵向的侧向力并不大，但支撑很多，都按构造（长细比）要求确定截面，故耗钢量不少却未能材尽其用。,8.3.1 桁架结构的受力特点,1 桁架的形成2 桁架结构计算的假定3 桁架结构的内力,1桁架的形成,从梁结构截面应力的分布情况来看，单跨简支梁受荷后的截面应力分布为压区三角形和拉区三角形，中和轴处应力为零，离中和轴越近应力越小利用这一特点，把横截面上的中间部分削减形成工字型截面，即可以节省材料又可以减轻结构自重。,1桁架的形成,把纵截面上的中间部分挖空形成空腹式，可收到节省材料和减轻自重的效果，挖空程度越大，材料越省，自重越轻；大幅度挖空，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为所谓的“桁架”。,1桁架的形成,桁架的组成上弦，下弦，竖腹杆，斜腹杆，桁架的实质利用梁的截面几何特征的有利因素，即利用了构件截面的惯性矩和抵抗矩增大的同时，截面面积反而可以减小。“即以最小截面面积作最大限度的扩展”。,1桁架的形成,桁架的受力特点各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件。外荷载所产生的弯矩由上弦下弦形成的力偶来平衡；上弦受压，下弦受拉；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。,2桁架结构计算的假定,基本假定2.桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点。是桁架结构简化计算模型的关键。在实际房屋建筑工程中，真正采用铰接节点的桁架是极少的。木材常采用榫接，与铰接的力学要求较为接近；钢材常用铆接或焊接，节点可传递一定地弯矩；钢筋混凝土的节点构造则往往采用刚性连接。严格说，钢桁架和钢筋混凝土桁架都应按刚架结构计算，各杆件除承受轴力外，还承受弯矩的作用。但弯矩产生的应力很小，在节点构造上采取适当的措施，其应力对结构或构件不会造成危害，故一般计算中均将衍架结构节点按铰接处取。,2桁架结构计算的假定,基本假定3.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。,2桁架结构计算的假定,基本假定3.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，并集中于节点上。非节点荷载的处理木桁架或钢筋混凝土桁架加大截面钢桁架再分式,2桁架结构计算的假定,桁架的基本特点平面外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件轴线所在的平面内；几何不变桁架的杆件按三角形法则构成;铰接杆件相交的节点，按铰接考虑;轴向受力各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受轴向力，这是材尽其用的有效途径。,3桁架结构的内力,桁架的内力的不均匀性整体上，桁架的受力比梁式结构合理；各杆件单元，内力分布是不均匀的；杆件的截面尺寸由同一类构件中内力最大者决定；其余杆件的材料强度仍未得到充分发挥。桁架的内力与桁架外形有着密切的关系。,3桁架结构的内力,平行弦桁架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，腹杆内力是两端大而想中间逐渐减小。,3桁架结构的内力,三角形桁架杆件内力是不均匀的弦杆内力是两端大而中间逐渐减小，腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大。,3桁架结构的内力,弧形桁架杆件内力大致均匀，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，所以是结构上较好的形式。,3桁架结构的内力,桁架的内力与桁架外形的关系,3桁架结构的内力,桁架的内力与桁架外形的关系,3桁架结构的内力,由受力分析可以看出在其他条件相同的情况下，受力最合理，结点构造最简单，用料最经济，自重最轻巧，施工也可行的是多边形或弧形桁架，因其上弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。一般为便于构造与制作，上下弦各采用等截面杆件，其截面按最大内力决定，故内力较小的节间，材料未尽其用；为充分发挥材力，应尽量使弦杆各节点内力值接近。为进一步改进多边形桁架，使其上弦制作方便些，可作成折线形上弦的桁架，其高度变化接近于抛物线，这样适用于中、大跨（l18m），但其制作仍比三角形或梯形桁架复杂，三角形桁架的最大特点是上弦为两根直料，构造与制作最简单，但受力极不均匀，仅适用于小、中跨(l18m)的桁架情况。,8.3.2 屋架结构的型式,按材料分类木屋架钢-木组合屋架钢屋架轻型钢屋架钢筋混凝土屋架预应力钢筋混凝土屋架钢筋混凝土-钢组合屋架,8.3.2 屋架结构的型式,按屋架外形分类三角形屋架梯形屋架抛物线屋架折线型屋架平行弦屋架按结构受力特点桥式屋架无斜腹杆屋架刚接桁架立体桁架,1木屋架,材料常用方木或原木齿连接的豪式木屋架。形式一般分为三角形和梯形两种，工地制作。,1木屋架,豪式木屋架主要尺寸节间长度以控制在23m的范围内为宜，一般为48节间；适用跨度为1218m；当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料。当屋架跨度较大上弦需做节头时，四节间屋架的接头以设在中间节点处为宜；六节间以上的屋架，接头不应设在脊节点的两侧。接头位置应尽量靠近节点，避免承受较大的弯矩。木屋架的高跨比宜在1514之间。,1木屋架,三角形屋架内力分布不均匀、支座处大而跨中小。一般适用于跨度在18m以内坡度大，适用于屋面材料为粘土瓦、水泥瓦及小青瓦等要求排水坡度较大的情况。,1木屋架,梯形屋架受力性能比三角形屋架合理。适用于房屋跨度较大时，适用跨度1218m。当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料时，屋面坡度需取il/5。,2钢-木组合屋架,屋架形式豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架和下折式屋架。由于不易取得符合下始材质标淮的上等木材，特别是原木和方木干燥较慢，干裂缝对采用所这接利螺检连接的下弦十分不利，而采用钢拉杆作为屋架的下弦，每平方米建筑而积的用钢员仪增加24kg，但却显著地提高广结构的可靠性，同时内于钢材的弹性模量高于木材，且还消除接头的非弹性坐形，从而提高了屋架结构的刚度。钢木组合屋架的适用跨度视屋架结构的外形而定，对于三角形屋架，其跨度一般为l 2一18m，对于梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达1824nl。,2钢-木组合屋架,屋架形式豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架和下折式屋架。选型考虑因素由于不易取得符合下弦材质标准的上等木材，原木和方木干燥较慢，干裂缝对采用齿连接和螺栓连接的下弦十分不利，采用钢拉杆作为屋架的下弦，每m2建筑面积的用钢量仅增加24kg，但却显著地提高了结构的可靠性，由于钢材的弹性模量高于木材，且还消除了接头的非弹性变形，从而提高了屋架结构的刚度。适用跨度视屋架结构的外形而定三角形屋架，跨度一般为1218m，梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达1824m。,3钢屋架,屋架形式,三角形屋架,梯形屋架,矩形（平行弦）屋架,3钢屋架,三角形屋架一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架的高跨比为1/41/6。屋架弦杆内力变化较大，弦杆内力在支座处最大，在跨中最小，材料强度不能充分发挥作用。一般宜用于中小跨度的轻屋盖结构。当荷载和跨度较大时，三角形屋架不经济。常用形式是芬克式屋架，它的腹杆受力合理，长杆受拉，短杆受压，且可分为两根小屋架制作，运至现场进行安装、施工方便。,3钢屋架,梯型屋架一般用于屋面坡度较小的屋盖中。受力性能比三角形屋架优越、适用于较大跨度或较大荷载的工业厂房。当上弦坡度为1/81/12时，梯形屋架的高度可取1/61/8l，多用于无檩体系屋盖，屋面大多用大型屋面板。上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，上弦个不产生局部弯矩。当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式。当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据核条的间距而定，一般为0.83m。,3钢屋架,矩形（平行弦）屋架上、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。矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不均匀，故材料强度得不到充分利用，不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑系统。当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件截面尺寸。,4轻型钢屋架,结构型式三角形屋架三铰拱屋架适用于斜坡屋面，坡度通常取1/21/3。梭形屋架梭形屋架的屋面坡度较平坦，通常取1/121/8。常用的是三角形屋架。构件选用屋架的上弦一般用小角钢，下弦和腹杆可用小角钢或圆钢。适用范围跨度l 8m、柱距46m、设有起重量50kN的中、轻级工作制桥式吊车的工业建筑。跨度名l 8m的民用房屋的屋盖结构。,4轻型钢屋架,三角形轻钢屋架常用的有芬克式和豪式两种。构件布置和受力特点与普通钢屋架相似。三铰拱轻钢屋架由两根斜梁和一根拉杆组成，拉杆可用圆钢或角钢，斜梁有平面桁架式和空间桁架式两种。杆件受力合理，斜梁腹杆短、取材方便，经济效果好。三铰拱屋架出于拱拉杆比较细柔，不能承压，并且无法设置垂直支撑和下弦水平文撑，整个屋盂结构的刚度较差，故不宜用于有振动荷载及屋架跨度超过18m的工业厂房。为满足整体稳定性要求，斜梁高跨比取1/121/18。料梁截面的宽度与高度之比取1/1.51/2。,4轻型钢屋架,梭形屋架平面桁架式和空间桁架式。一般是上弦杆为角钢、其余则采用圆钢。取材方便、截面重心低、空间刚度好、可不设支撑适用范围跨度为915m，间距为34.2m的屋盖体系。截面形式正三角形和倒三角形。屋架高度HA+B，A=B较为合理A由屋面坡度确定，B愈大，则弦杆内力愈小，但腹杆长度增加。屋架的高跨比为1/81/12。,5混凝土屋架,屋架形式梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架、无斜腹杆屋架等。钢筋混凝土屋架和顶应力混凝土屋架。适用跨度钢筋混凝土屋架的适用跨度为1524m，预应力混凝土屋架的适用跨度为1836m或更大。梯形屋架上弦为直线，屋面坡度为1/10l/12，适用于卷材防水屋面。上弦节间为3m，下弦节间为6m，矢高与跨度之比为l/61/8，屋架端部高度为1.82.2m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。,5混凝土屋架,折线形屋架A外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为1/31/4，适用于非卷材防水屋面的中型或大中型厂房。折线形屋架B屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂房。为改善屋架端部的屋面坡度，减少油毡下滑和油膏流淌，一般可在端部增加两个杆件，以使整个屋面的坡度较为均匀。,5混凝土屋架,拱型屋架上弦为曲线形，一般采用抛物线形，也可采用折线形，但应使折线的节点落在抛物线上外形合理，杆件内力均匀，自重轻、经济指标良好。屋架端部屋面坡度太陡，需加设短柱使之适合于卷材防水。拱形屋架矢高比一般为1/61/8。,5混凝土屋架,无斜腹杆屋架上弦一般为抛物线拱。无斜旗杆，结构构造简单，便于制作。屋面板可以支承在上弦杆或下弦杆上，较适用于采用井式或横向天窗的厂房。技术经济指标较好，采用预应力时，跨度可达36m。管道穿行和检修方便，屋架高度的空间充分利用。无斜腹杆屋架力学特点屋架节点不能简化为铰。按刚架或拱式结构计算按刚架结构计算时，上弦杆为压弯构件，下弦杆和竖腹杆为拉弯构件。按拱式结构计算时，上弦为拱身承受压力，下弦为拱的拉杆，当荷载作用在下弦杆时，竖旗杆受拉，当荷载作用于上弦杆时，则竖腹杆内力为零。,屋架结构的选型与布置,选择桁架形式的出发点是受力合理，能充分发挥材力，以取得良好的经济效益。桁架杆件虽然是轴向受力，但桁架总体仍摆脱不了弯曲的控制，在节点竖向荷载作用下，其上弦受压、下弦受拉，主要抵抗弯矩，而腹杆则主要抵抗剪力。,屋架结构的主要尺寸,1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。欠高小，弦杆受力大，截面大，屋架刚度小，变形大。根据屋架的结构型式、一般矢高可取跨度的1/101/5。,屋架结构的主要尺寸,2坡度屋架上弦坡度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l/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1/81/12。,屋架结构的主要尺寸,3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1.54m。,屋架结构的选型,原则房屋的用途；建筑造型与美观；屋面防水构造；屋架的跨度；结构材料的供应；施工技术条件；受力合理、技术先进、经济适用。,屋架结构的选型,1屋架结构的受力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，力学性能良好；梯形屋架，因其具有较好的力学性能，且上、下弦均为直线，施工方便，故在大中路建筑中被广泛应用；三角形屋架力学性能较差，一般仅适用于中小跨度；矩形屋架力学性能较差，常用作托架或荷载较特殊情况下使用。,屋架结构的选型,2屋面防水构造屋面防水构造决定了屋面排水坡度。3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，不宜选用木屋架和钢屋架，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。,屋架结构的选型,4屋架结构的跨度跨度在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以上的大跨度建筑以及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。,屋架结构的布置,屋架结构的跨度、间距、标高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。,屋架结构的布置,1屋架的跨度屋架的跨度，一般以3m为模数。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小的预埋件稍有不同。对于非矩形平而的建筑，各榀屋架或桁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。,屋架结构的布置,2屋架的间距屋架一般宜等间距平行排列。间距的大小除考虑建筑平面柱网布置的要求外，还要考虑屋顶结构及吊顶构造的经济合理性。屋架的间距即为屋面板或檩条、吊顶龙骨的跨度，最常见的为6m，7.5m、9m、l 2m等。,屋架结构的布置,3屋架的支座屋架支座的标高由建筑要求确定，一般为在同层中屋架的支座取同一标高。当一榀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，在力学计算上可简化为铰支座。实际工程中，当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、垛、柱或曲梁上；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。,屋架结构的支撑,屋架支撑种类设置在屋架之间的垂直支撑；设置在屋架之间的水平系杆；设置在上、下弦平面内的横向支撑；设置在下弦平面内的纵向水平支撑。,屋架结构的支撑,屋架之间的垂直支撑和下弦水平系杆用以保证屋架在使用和安装时的侧向稳定性（抗倾覆以及防止在吊车工作时屋架下弦的侧向颤动）。上弦水平系杆为了保证无支撑开间处屋架上弦或屋面梁受压强缘的侧向稳定性、减少弦杆的计算长度并传递水平荷载。,屋架结构的支撑,屋架上弦横向支撑的作用以斜杆和檩条作为腹杆，以两榀屋架的上弦作为弦杆构成水平桁架。该水平桁架将两榀竖向屋架在水平方向联系起来，增强了屋盖的整体刚度，保证了屋架上弦的侧向稳定性，减少了屋架上弦在平面外的计算长度。同时将抗风柱传来的风力传递到纵向排架柱顶。屋架下弦横向水平支撑将下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶。,屋架结构的支撑,屋架下弦纵向水平支撑与屋架下弦横向水平支撑一起形成封闭体系，以增强屋盖的空间刚度，承受和传递吊车制动所产生的横向水平力，保证横向水平力沿纵向较均匀地分布，增强排架的空间工作性能。,屋架结构的支撑,支撑的位置设在山墙位置两端的第二开间内，对无山墙（包括伸缩缝处）房屋设在房屋两端第一开间内，房屋中间每隔一定距离（一般60m）亦需设置一道支撑，木屋架为2030m。支撑作用保证屋盖的空间刚度与整体稳定；抵抗并传递屋盖纵向侧力，如山墙风力、纵向地震力等；保证桁架上弦平面外的压曲，减少平面外长细比，并可以防止桁架下弦平面外的振动。,实例,实例,实例,上海大剧院,屋盖采用钢结构的形式，整个屋盖长100米，宽90米，高11.4米，重6075吨，呈月牙形上反拱。,上海大剧院,采用LSD200型千斤顶（共计44台），四吊点提升，提升系统由液压泵站提供动力，采用计算机进行同步控制。,钢筋混凝土标准屋架选型,钢筋混凝土两铰拱屋架(G310、CG311）上弦为钢筋混凝土，下弦为角钢，自重较轻，适用于中、小型厂房，应防止下弦受压；屋面坡度：卷材防水1/5，非卷材防水1/4,钢筋混凝土标准屋架选型,钢筋混凝土三铰拱屋架(G312、CG313）顶节点为铰接；上弦为钢筋混凝土，下弦为角钢，自重较轻，适用于中、小型厂房，应防止下弦受压，屋面坡度：卷材防水1/5，非卷材防水1/4，较两铰拱混凝土用量少，钢材用量多,钢筋混凝土标准屋架选型,钢筋混凝土组合式屋架（CG315）上弦及受压腹杆为钢筋混凝土，下弦及受拉腹杆为角钢。自重较轻，适用于中、轻型厂房。屋面坡度1/4。,钢筋混凝土标准屋架选型,钢筋混凝土三角形屋架（原G145）屋架上设檩条或挂瓦板。自重较大。适用于有檩体系中的中、小型厂房。屋面坡度1/21/3,钢筋混凝土标准屋架选型,钢筋混凝土折线形屋架（G314）外形较合理，屋面坡度合适，适用于卷材屋面防水屋面的厂房。,钢筋混凝土标准屋架选型,预应力混凝土折线形屋架（G415）（卷材防水）适用于卷材防水屋面的大、中型厂房；外形较合理，屋面坡度合适。,钢筋混凝土标准屋架选型,预应力混凝土折线形屋架（G415）（非卷材防水）外形较合理，自重较轻，适用于非卷材防水的中型厂房。屋面坡度1/4,钢筋混凝土屋架选型,预应力混凝土梯形屋架（CG417）自重较大，刚度好。适用于卷材防水屋面的高温及采用井式或横向天窗的中、重型厂房。屋面坡度1/101/12,钢筋混凝土标准屋架选型,预应力混凝土直腹杆屋架构造较简单，但端部坡度较陡。适用于采用井式或横向天窗的厂房,钢筋砼屋架设计的一般要求,根据工艺、建筑、材料及施工等因素选择合理的屋架类型。柱距6m、跨度1530m时，一般应优先选用预应力混凝土折线形屋架；跨度915m时，可采用钢筋混凝土屋架。预应力结构施工困难的地区，跨度为1518m时，可选用钢筋混凝土折线形屋架；屋面积灰的厂房可采用梯形屋架；屋面材料为石棉瓦时，可选用三角形屋架。预应力混凝土屋架中轴力较大的预制受拉腹杆，宜采用预应力芯棒。设有1t以上锻锤的锻造车间的屋架，应采用预应力混凝土屋架。,钢筋砼屋架设计的一般要求,天窗架和挡风板支架等构件在屋架上弦的支承点，大型管道和悬臂吊车（或电葫芦）在屋架上的吊点，应尽量设在上弦节点处。对上述支承点和吊点，在构造上应力求使其合力作用点位于或尽可能接近于屋架的轴线，以避免或减少屋架受扭。电力母线挂于屋架下弦时，应使其位于屋架的节点处，并通过支撑系统来解决拉紧母线所产生的水平力向两端柱顶的传递，避免屋架出平面弯曲。,钢屋架形式,三角形屋架（a）构造简单，高跨比H/L=1/61/4，均布垂直荷载作用下，上弦及斜腹杆均为受压杆件，斜腹杆截面较大，不经济。,钢屋架形式,三角形屋架（b，再分式屋架）构造较复杂，但腹杆中的受压杆较短，受拉杆则为长杆，材料强度得以发挥，节省钢材。一般用于18m以下。,钢屋架形式,三铰拱屋架由两片斜桁架将其屋脊处顶点铰接并将两个支座用下弦杆拉结而成的静定结构。上弦高度h/l=1/181/12；上弦宽度b/h=1/2.51/1.5；H/L=1/61/4。,钢屋架形式,三铰拱屋架斜桁架由若干短杆组成，材料强度得以充分利用；斜桁架腹杆的杆件较短，可以用小角钢、圆管甚至用圆钢制作；斜桁架可以为平面桁架或空间桁架；平面桁架杆件数量少制作简单，用料少，但侧向刚度差，用于跨度小檩条间距近的屋顶；空间桁架后者杆件数目多，构造复杂，用料多，刚度好，安装檩条方便，跨度大檩条间距远的屋顶；,钢屋架形式,梯形屋架是工业厂房和空旷建筑的最常用形式。梯形屋架具有坡形上弦，坡度一般为/121/10桁架H/L=1/121/10；,钢屋架形式,梯形屋架的要求屋面荷载一般应作为集中荷载作用于上弦节点处，这样可以使上弦杆只有轴力而无弯矩，故节点间距一般取为檩条的间距或大型屋面板的间距，当跨度较大时，为了使上弦节点间距减小，可以采用复式分支腹杆(b)；,钢屋架形式,梯形屋架的特点屋架用直线杆件，形状及构造较简单，制作容易；坡度平缓，适合油毡屋面；屋架跨中较高两端较低，应力比三角形屋架均匀；屋架高度较小，使室内结构占用空间小，建筑方面易于处理；存在大量长度较大的受压腹杆，在材料用量方面不经济。,钢屋架形式,弓弦式屋架：把屋架上弦作成圆弧线或抛物线形状,钢屋架形式,弓弦式屋架的特点屋架的轮廓与将屋架作为简支梁承受均布荷载 时的弯矩图形相似，故屋架上弦与下弦的内力均匀；当上弦为抛物线时，受力状态最为合理，但制作费工，屋架各节点的竖坐标高度与简支梁弯矩图形的竖坐标成正比。,钢屋架形式,弓弦式屋架的特点屋架上弦各节点间内力均为压应力，且在各节间内数值均为一定值；下弦杆在全跨度内也均为相等的拉应力；腹杆内力则均为零，其作用仅用于维持屋架的平面内刚度，并减少上弦的平面内节间长度，利于平面内稳定按圆弧线放样，上弦各点的竖坐标接近抛物线，上下弦内力比较均匀，腹杆各杆件的内力则不为零，但很小，对受压杆按允许的长细比的构造来设计。,钢屋架形式,弓弦式屋架的特点屋架两端的上弦坡度较陡，跨中则比较平坦：不适用于石棉瓦瓦楞铁等屋面材料；两端对铺设屋面油毡也颇为不利。此类屋架在室内占用的空间体积较少；结构表面的暴露面积较小，屋面散热面积也较小，对节约能源有利；屋架的曲线形象可使建筑立面比较活泼。,钢屋架形式,梭形屋架高度小，屋面坡度平缓（1/151/10），矢高与跨度之比为（1/121/10），可为平面或空间形式，重心较低，安装简便，稳定性也较好。采用空间形式时，制作放样复杂，可以应用较短的杆件。,