排架结构体系PPT课件.ppt

2 2 排架结构体系排架结构体系2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 薄腹梁结构薄腹梁结构2.3 2.3 桁架结构桁架结构概述概述q排架结构承重体系一般由多个排架组成，在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排架之间通过支撑或连梁连接概述概述q组成组成v屋顶承重结构，屋顶承重结构，Ø屋面大梁或屋面桁架屋面大梁或屋面桁架v排架柱，排架柱，v基础02 排架结构体系排架结构体系q基本特点基本特点v屋面承重结构在柱顶与排架柱铰接，而柱与基础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，形成一个平则为刚接，即在柱底形成一固定端，形成一个平面结构体系面结构体系v空间受力体系空间受力体系v实际受力中，一种荷载的作用常对本身所在的排实际受力中，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忽略不计，简化为平面排架体系q用途用途v排架结构一般可用于单层工业厂房、空旷建筑物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、剧院等如仓库、车库、飞机库、食堂、剧院等概述概述q分类分类v按荷载传递分为：按荷载传递分为：Ø横向排架结构体系横向排架结构体系Ø纵向排架结构体系纵向排架结构体系v排架按材料分类（根据建筑功能、经济条件、施排架按材料分类（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）工条件及材料供应等选用不同材料）Ø钢筋混凝土排架钢筋混凝土排架Ø钢排架钢排架Ø钢与钢筋混凝土组成的排架钢与钢筋混凝土组成的排架Ø砖排架砖排架排架结构传力途径排架结构传力途径q屋面荷载屋面荷载v屋顶承重结构屋顶承重结构→排架柱排架柱→基础；基础；排架结构传力途径排架结构传力途径q作用于围护墙的风荷载作用于围护墙的风荷载v一部分直接传于柱子；另一部分则由墙体先传至墙梁，再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；由墙梁传至柱子；排架结构传力途径排架结构传力途径q水平地震作用水平地震作用v通过屋顶承重结构传至柱子通过屋顶承重结构传至柱子排架结构传力途径排架结构传力途径q吊车制动力吊车制动力v经由吊车梁等构件直接传至柱子经由吊车梁等构件直接传至柱子排架结构传力途径排架结构传力途径q作用于排架平面内的任何荷载均通过排架传至地基，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。

为偏心受力构件 排架结构类型排架结构类型q钢筋混凝土排架结构钢筋混凝土排架结构q钢排架结构钢排架结构q混合排架结构混合排架结构q砖排架结构砖排架结构1 钢筋混凝土排架结构钢筋混凝土排架结构q柱柱v矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱矩形、工字形、双肢柱、管型预制柱q屋顶承重结构屋顶承重结构v薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架薄腹大梁、桁架、带拉杆拱形屋架q特点：特点：v刚度较大，耐火等级高（刚度较大，耐火等级高（300），），v材料来源方便、制作及施工较简单，材料来源方便、制作及施工较简单，v跨度较大（跨度较大（36 ~60米），柱高可达米），柱高可达20多米，多米，v吊车载重量可达吊车载重量可达100~200吨，吨，v可单跨或多跨布置，各跨可以等高或不等高可单跨或多跨布置，各跨可以等高或不等高钢筋混凝土排架柱类型钢筋混凝土排架柱类型q常用柱的选型（常用柱的选型（自重，刚度，施工，构造，自重，刚度，施工，构造，运输、吊装）运输、吊装）v矩形：外形简单整齐，制作方便矩形：外形简单整齐，制作方便v工字形柱：受力形态比矩形柱合理工字形柱：受力形态比矩形柱合理v平腹杆双肢柱平腹杆双肢柱v斜腹杆双肢柱斜腹杆双肢柱v管柱管柱钢筋混凝土排架柱选型钢筋混凝土排架柱选型q原则原则v力求合理、模板简单、维护方便，要考虑有无吊车、柱高力求合理、模板简单、维护方便，要考虑有无吊车、柱高和柱距等因素；同时要因地制宜，考虑制作、运输、吊装和柱距等因素；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，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。

为施工工厂化、机械化创造条件q预制柱根据截面高度确定截面形式：预制柱根据截面高度确定截面形式：vh≤600mm时，宜采用矩形截面；时，宜采用矩形截面；vh=600~800mm时，采用工字型或矩形；时，采用工字型或矩形；vh=900~1400mm时，宜采用工字型；时，宜采用工字型；vh＞＞1400mm时，宜采用双肢柱；时，宜采用双肢柱；v管柱及其它柱型可根据经验和工程具体情况选用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钢筋混凝土排架柱选型q根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式根据柱的总长度和所受内力选择不同的形式v对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；对于设有悬臂吊车的柱宜采用矩形；v对于易受撞击及设有壁行吊车的柱宜采用矩形或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腹板厚度≥ 120 mm、、翼缘高度翼缘高度≥ 150mm 的工字型的工字型柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成柱，采用双肢柱时，安装壁行吊车的局部宜作成实腹形；实腹形；v高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁高温车间和有侵蚀性气体的车间，不宜采用薄壁工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和工字型柱、管柱及双肢柱等，以保证结构安全和耐久性。

耐久性v8度或度或9度区，宜采用矩形、斜腹杆双肢柱或工字度区，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；型柱不宜采用薄壁开孔或预制腹板的工字型柱；v柱底至室内地坪以上柱底至室内地坪以上500内及上柱宜采用矩形截面内及上柱宜采用矩形截面屋顶承重结构屋顶承重结构q跨度小于跨度小于18米米v可用屋面大梁（薄腹梁）可用屋面大梁（薄腹梁）q跨度大于跨度大于18米米v可用装配式钢筋混凝土屋架可用装配式钢筋混凝土屋架v屋架可以采用三角形屋架、梯形屋架或折线型屋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架等多种形式v屋架形式的选用屋架形式的选用,应考虑厂房的生产要求、跨度大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及混合排架q钢排架钢排架v屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；屋顶承重结构采用钢桁架，铰接于钢柱柱顶；q混合排架混合排架v屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构屋顶承重结构采用钢结构而柱子采用钢筋混凝土结构。

q优点优点v钢桁架自重轻，制作与吊装均比钢筋混凝土桁架有利（不钢桁架自重轻，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作用下，钢结构具有很好的延性v在跨度＞在跨度＞30m时，优点更突出时，优点更突出v有防爆要求的建筑中，为减轻屋顶重量，减少灾害常采用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钢结构屋顶2 钢排架及混合排架钢排架及混合排架q缺点：缺点：v高温环境，钢材的强度将受到影响；高温环境，钢材的强度将受到影响；Ø一般在一般在300oC以下影响不大，而超过以下影响不大，而超过300oC以后，钢材以后，钢材的屈服点及极限强度均开始下降，当达到的屈服点及极限强度均开始下降，当达到600oC时，强时，强度几乎为零度几乎为零v防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非防火等级不能满足二级要求（屋顶承重结构为非燃烧体，耐火极限燃烧体，耐火极限0.5小时小时)；；v不能耐受酸气腐蚀；不能耐受酸气腐蚀；v不宜用于湿度较大的环境；不宜用于湿度较大的环境；v易失稳，应注意设置支撑系统。

易失稳，应注意设置支撑系统钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类q大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工大跨度的食堂、影剧院、体育馆、飞机库和重型工业车间；业车间；q钢桁架作为屋面承重结构，屋面板可以采用有檩体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系和无檩体系q有檩体系有檩体系v檩条可以为型钢檩条、薄壁型钢檩条、轻型钢桁架檩条等，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，波形瓦或粘土瓦等筋混凝土槽型瓦，波形瓦或粘土瓦等q无檩体系无檩体系v一般屋面可以采用预应力大型屋面板，或加筋加气混凝土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屋面板，采用加筋灌缝提高刚度和防潮钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类钢、混合排架用途及构件种类排架柱排架柱q钢排架柱钢排架柱v一般可以选择工字型或一般可以选择工字型或H型钢柱；型钢柱；v荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工荷载较大时，可用型钢及钢板组合成大型实腹工字型柱；字型柱；v荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱荷载更大时，则可以采用带斜腹杆的双肢柱v为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护为了满足防火要求，钢结构外部应另加防火保护层；层；q混合排架柱混合排架柱v与钢筋混凝土排架相同与钢筋混凝土排架相同 薄腹梁结构薄腹梁结构q薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于薄腹梁实质就是梁结构，属受弯构件，用于屋盖。

屋盖v由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面常用工字型或工字型或T型，因而梁腹明显地薄，故称型，因而梁腹明显地薄，故称“薄腹梁薄腹梁” 薄腹梁的优缺点和运用范围薄腹梁的优缺点和运用范围q制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由于梁制作、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高度且不需设置屋面支撑q自重大所以适用跨度仅是自重大所以适用跨度仅是6~18m范围v普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为普通钢筋混凝土薄腹梁跨度为6~12m，，v预应力时，跨度为预应力时，跨度为12~18mq薄腹梁可分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式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及跨度大小选用v单坡式的梁高不变；单坡式的梁高不变；v双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加，因梁高的变化与受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力情况相符，故较省材料和更加经济 薄腹梁的构造尺寸薄腹梁的构造尺寸q由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定。

由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决定v梁端部高度：一般不小于梁端部高度：一般不小于600v双坡式的屋面坡度：双坡式的屋面坡度：1/8~1/12v梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则梁高主要由刚度控制，以梁的造价最经济为原则v单坡梁高单坡梁高h=（（1/18~1/12））l，普通钢筋混凝土时；，普通钢筋混凝土时；v双坡梁的中间高双坡梁的中间高h=（（1/14~1/16））l，预应力时；，预应力时；v梁腹厚度：一般梁腹厚度：一般60~100v上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定，通常250~400v下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常200~300薄腹梁尺寸图薄腹梁尺寸图薄腹梁选用薄腹梁选用q1预应力混凝土单坡屋面梁（预应力混凝土单坡屋面梁（G414））q2预应力混凝土双坡屋面梁（预应力混凝土双坡屋面梁（G414））v高度小，重心低，侧向刚度好，施工方便，但自高度小，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重大，经济指标较差；适用与有较大震动和腐蚀介质的厂房介质的厂房。

v屋面坡度为屋面坡度为1/8~1/12 桁架结构桁架结构q桁架应用广，适用跨度范围（桁架应用广，适用跨度范围（6~60m）非常大q以受力特点可分为以受力特点可分为v平面桁架、立体桁架、空腹桁架平面桁架、立体桁架、空腹桁架v通常所指的桁架全是平面桁架，旨在强调其立体桁架或空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，才称之为平面桁架腹桁架有所区别时，才称之为平面桁架q文艺复兴时期，改进完善了木桁架，解决了空间屋文艺复兴时期，改进完善了木桁架，解决了空间屋顶结构的问题；顶结构的问题；q19世纪工业大发展，因工业、交通建设需要，进一世纪工业大发展，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步加大跨度出现了各种钢屋架采用桁架q房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时房屋建筑中，桁架常用来作为屋盖承重结构，这时常称为屋架常称为屋架 桁架结构桁架结构q桁架结构的优点桁架结构的优点v受力合理；受力合理；v计算简单；计算简单；v施工方便；施工方便；v适应性强；适应性强；v对支座没有横向推力对支座没有横向推力v扩大了梁式结构的适用跨度扩大了梁式结构的适用跨度。

 桁架结构桁架结构q桁架结构的缺点桁架结构的缺点v结构高度大，侧向刚度小其中侧向刚度小对于结构高度大，侧向刚度小其中侧向刚度小对于钢屋架特别明显，钢屋架特别明显，v桁架结构受压的上弦平面外稳定性差，难以抵抗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，需要设置支撑房屋纵向的侧向力，需要设置支撑v一般房屋纵向的侧向力并不大，但支撑很多，都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却未能材尽其用 桁架结构的受力特点桁架结构的受力特点q1 桁架的形成桁架的形成q2 桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q3 桁架结构的内力桁架结构的内力1桁架的形成桁架的形成q从梁结构截面应力的分布情况来看，单跨简支梁受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，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中和轴处应力为零，离中和轴越近应力越小q利用这一特点，把横截面上的中间部分削减形成工利用这一特点，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。

字型截面，即可以节省材料又可以减轻结构自重1桁架的形成桁架的形成q把纵截面上的中间部分挖空形成空腹式，可收到节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，材料越省材料和减轻自重的效果，挖空程度越大，材料越省，自重越轻；省，自重越轻；q大幅度挖空，中间剩下几根截面很小的连杆时，就大幅度挖空，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为所谓的发展成为所谓的“桁架桁架”1桁架的形成桁架的形成q桁架的组成桁架的组成v上弦，上弦，v下弦，下弦，v竖腹杆，竖腹杆，v斜腹杆，斜腹杆，q桁架的实质桁架的实质v利用梁的截面几何特征的有利因素，即利用了构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反而可以减小v“即以最小截面面积作最大限度的扩展即以最小截面面积作最大限度的扩展”1桁架的形成桁架的形成q桁架的受力特点桁架的受力特点v各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件各杆件单元均为轴向受压（受拉）构件v外荷载所产生的弯矩由上弦下弦形成的力偶来平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；衡；上弦受压，下弦受拉；Ø桁架的上下弦之间的距离拉开越远越有利，适用跨度桁架的上下弦之间的距离拉开越远越有利，适用跨度越大。

越大v外荷载所产生的剪力由竖腹杆的轴力和斜腹杆轴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力的竖向分量来平衡v截面正应力分布均匀；材料强度可以得到充分发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桁架结构计算的假定q基本假定基本假定1v组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心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，这一平面称为桁架线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面的中心平面的中心平面的中心平面2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定2v桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点Ø是桁架结构简化计算模型的关键是桁架结构简化计算模型的关键v在实际房屋建筑工程中，真正采用铰接节点的桁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。

架是极少的Ø木材常采用榫接，与铰接的力学要求较为接近；木材常采用榫接，与铰接的力学要求较为接近；Ø钢材常用铆接或焊接，节点可传递一定的弯矩；钢材常用铆接或焊接，节点可传递一定的弯矩；Ø钢筋混凝土的节点构造则往往采用刚性连接钢筋混凝土的节点构造则往往采用刚性连接2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定2v桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点桁架的杆间与杆件相连接的节点均为铰接节点v严格说，钢桁架和钢筋混凝土桁架都应按刚架结严格说，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，还承受弯矩的作构计算，各杆件除承受轴力外，还承受弯矩的作用v弯矩产生的应力很小，在节点构造上采取适当的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，措施，其应力对结构或构件不会造成危害，v故一般计算中均将桁架结构节点取为铰接故一般计算中均将桁架结构节点取为铰接2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定3v所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架所有外力（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。

的中心平面内，并集中作用于节点上的中心平面内，并集中作用于节点上的中心平面内，并集中作用于节点上 2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q基本假定基本假定3v所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中于节点上的中心平面内，并集中于节点上 v非节点荷载的处理非节点荷载的处理Ø木桁架或钢筋混凝土桁架木桁架或钢筋混凝土桁架——加大截面加大截面Ø钢桁架钢桁架——再分式再分式2桁架结构计算的假定桁架结构计算的假定q桁架的基本特点桁架的基本特点v平面平面——外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件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；轴线所在的平面内；v几何不变几何不变——桁架的杆件按三角形法则构成桁架的杆件按三角形法则构成;v铰接铰接——杆件相交的节点，按铰接考虑杆件相交的节点，按铰接考虑;v轴向受力轴向受力——各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受各杆件（弦杆、竖杆、斜杆）只受轴向力，这是材尽其用的有效途径轴向力，这是材尽其用的有效途径3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力的不均匀性桁架的内力的不均匀性v整体上，桁架的受力比梁式结构合理；整体上，桁架的受力比梁式结构合理；v各杆件单元，内力分布是不均匀的；各杆件单元，内力分布是不均匀的；v杆件的截面尺寸由同一类构件中内力最大者决定；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。

其余杆件的材料强度仍未得到充分发挥v桁架的内力与桁架外形有着密切的关系桁架的内力与桁架外形有着密切的关系3桁架结构的内力桁架结构的内力q平行弦桁架平行弦桁架v杆件内力是不均匀的，杆件内力是不均匀的，v弦杆内力是两端小而向中间逐渐增大，弦杆内力是两端小而向中间逐渐增大，v腹杆内力是两端大而想中间逐渐减小腹杆内力是两端大而想中间逐渐减小3桁架结构的内力桁架结构的内力q三角形桁架三角形桁架v杆件内力是不均匀的杆件内力是不均匀的v弦杆内力是两端大而中间逐渐减小，弦杆内力是两端大而中间逐渐减小，v腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大腹杆内力是两端小而向中间逐渐增大3桁架结构的内力桁架结构的内力q弧形桁架弧形桁架v杆件内力大致均匀，杆件内力大致均匀，v从力学角度看，它的形状与简支梁的弯矩图形相从力学角度看，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结构上较好的形式3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力与桁架外形的关系桁架的内力与桁架外形的关系3桁架结构的内力桁架结构的内力q桁架的内力与桁架外形的关系桁架的内力与桁架外形的关系3桁架结构的内力桁架结构的内力q在其他条件相同的情况下，受力最合理，结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，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，仅适用于较大跨度弦非直线，制作较复杂，仅适用于较大跨度的情况。

的情况q一般为便于构造与制作，上下弦各采用等截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，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应尽量使弦杆各节点内力值接近3桁架结构的内力桁架结构的内力q进一步改进多边形桁架，使其上弦制作方便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，其高度变化些，可作成折线形上弦的桁架，其高度变化接近于抛物线，适用于中、大跨（接近于抛物线，适用于中、大跨（l>18m），），但其制作仍比三角形或梯形桁架复杂，但其制作仍比三角形或梯形桁架复杂，q三角形桁架的最大特点是上弦为两根直料，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，仅适构造与制作最简单，但受力极不均匀，仅适用于小、中跨用于小、中跨( l≤18m )的桁架情况的桁架情况 屋架结构的型式屋架结构的型式q按材料分类按材料分类v木屋架木屋架v钢钢-木组合屋架木组合屋架v钢屋架钢屋架v轻型钢屋架轻型钢屋架v钢筋混凝土屋架钢筋混凝土屋架v预应力钢筋混凝土屋架预应力钢筋混凝土屋架v钢筋混凝土钢筋混凝土-钢组合屋架钢组合屋架 屋架结构的型式屋架结构的型式q按屋架外形分类按屋架外形分类v三角形屋架三角形屋架v梯形屋架梯形屋架v抛物线屋架抛物线屋架v折线型屋架折线型屋架v平行弦屋架平行弦屋架q按结构受力特点按结构受力特点v桥式屋架桥式屋架v无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v刚接桁架刚接桁架v立体桁架立体桁架1木屋架木屋架q材料材料v常用方木或原木齿连接的豪式木屋架。

常用方木或原木齿连接的豪式木屋架q形式形式v一般分为三角形和梯形两种，工地制作一般分为三角形和梯形两种，工地制作1木屋架木屋架q豪式木屋架主要尺寸豪式木屋架主要尺寸v节间长度以控制在节间长度以控制在2~3m的范围内为宜，一般为的范围内为宜，一般为4~8节间；节间；v适用跨度为适用跨度为12~18m；；v当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料当屋架跨度不大时，上弦可用整根木料v当屋架跨度较大上弦需做节头时，四节间屋架的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不应设在脊节点的两侧v接头位置应尽量靠近节点，避免承受较大的弯矩接头位置应尽量靠近节点，避免承受较大的弯矩v木屋架的高跨比宜在木屋架的高跨比宜在1/5~1/4之间1木屋架木屋架q三角形屋架三角形屋架v内力分布不均匀、支座处大而跨中小内力分布不均匀、支座处大而跨中小v一般适用于跨度在一般适用于跨度在18m以内以内v坡度大，适用于屋面材料为粘土瓦、水泥瓦及小坡度大，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。

青瓦等要求排水坡度较大的情况1木屋架木屋架q梯形屋架梯形屋架v受力性能比三角形屋架合理受力性能比三角形屋架合理v适用于房屋跨度较大时，适用跨度适用于房屋跨度较大时，适用跨度12~18mv当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料当采用波形石棉瓦、铁皮或卷材作屋面防水材料时，屋面坡度需取时，屋面坡度需取i＝＝l/52钢钢-木组合屋架木组合屋架q豪式、芬克式、梯形和下折式豪式、芬克式、梯形和下折式q选型考虑因素选型考虑因素v不易取得符合下弦材质标准的上等木材；不易取得符合下弦材质标准的上等木材；v原木和方木干燥较慢，干裂缝对采用齿连接和螺栓连接的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；下弦十分不利；v采用钢拉杆作为屋架的下弦，每采用钢拉杆作为屋架的下弦，每m2建筑面积的用钢量仅增建筑面积的用钢量仅增加加2~4kg，但却显著地提高了结构的可靠性，，但却显著地提高了结构的可靠性，v由于钢材的弹性模量高于木材，且还消除了接头的非弹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变形，从而提高了屋架结构的刚度q适用跨度适用跨度——视屋架结构的外形而定视屋架结构的外形而定v三角形屋架，跨度一般为三角形屋架，跨度一般为12~18m，，v梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达梯形、折线形等多边形屋架，其跨度可达18—24m。

3钢屋架钢屋架q 屋架形式屋架形式三角形屋架三角形屋架梯形屋架梯形屋架矩形（平行弦）屋架矩形（平行弦）屋架3钢屋架钢屋架q三角形屋架三角形屋架v一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中v当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架的当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架的高跨比为高跨比为1/4~1/6v屋架弦杆内力变化较大，弦杆内力在支座处最大，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宜用于中小跨度的轻屋盖结构v当荷载和跨度较大时，三角形屋架不经济当荷载和跨度较大时，三角形屋架不经济v常用形式是芬克式屋架，它的腹杆受力合理，长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，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、施工方便运至现场进行安装、施工方便3钢屋架钢屋架q三角形屋架（三角形屋架（a））v构造简单，高跨比构造简单，高跨比H/L=1/6~1/4，，v均布垂直荷载作用下，上弦及斜腹杆均为受压杆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。

件，斜腹杆截面较大，不经济3钢屋架钢屋架q三角形屋架（三角形屋架（b，再分式屋架），再分式屋架）v构造较复杂，但腹杆中的受压杆较短，受拉杆则构造较复杂，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，节省钢材为长杆，材料强度得以发挥，节省钢材v一般用于一般用于18m以下3钢屋架钢屋架q三铰拱屋架三铰拱屋架v由两片斜桁架将其屋脊处顶点铰接并将两个支座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用下弦杆拉结而成的静定结构v上弦高度上弦高度h/l=1/18~1/12；；v上弦宽度上弦宽度b/h=1/2.5~1/1.5；；vH/L=1/6~1/43钢屋架钢屋架q三铰拱屋架三铰拱屋架v斜桁架由若干短杆组成，材料强度得以充分利用；斜桁架由若干短杆组成，材料强度得以充分利用；v斜桁架腹杆的杆件较短，可以用小角钢、圆管甚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；至用圆钢制作；v斜桁架可以为平面桁架或空间桁架；斜桁架可以为平面桁架或空间桁架；v平面桁架平面桁架Ø杆件数量少制作简单，用料少，但侧向刚度差，用于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；跨度小檩条间距近的屋顶；v空间桁架空间桁架Ø后者杆件数目多，构造复杂，用料多，刚度好，安装后者杆件数目多，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；檩条方便，跨度大檩条间距远的屋顶；3钢屋架钢屋架q梯形屋架梯形屋架v是工业厂房和空旷建筑的最常用形式。

是工业厂房和空旷建筑的最常用形式v梯形屋架具有坡形上弦，梯形屋架具有坡形上弦，v坡度一般为坡度一般为/12~1/10v桁架桁架H/L=1/12~1/10；；3钢屋架钢屋架q梯形屋架梯形屋架v屋面荷载一般应作为集中荷载作用于上弦节点处，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用复式分支腹杆(b)；；钢屋架形式钢屋架形式q梯形屋架梯形屋架v屋架用直线杆件，形状及构造较简单，制作容易；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大量长度较大的受压腹杆，在材料用量方面不经济。

济3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架：弓弦式屋架：v把屋架上弦作成圆弧线或抛物线形状把屋架上弦作成圆弧线或抛物线形状3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架的轮廓与将屋架作为简支梁承受均布荷载时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；的弯矩图形相似，故屋架上弦与下弦的内力均匀；v当上弦为抛物线时，受力状态最为合理，但制作当上弦为抛物线时，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形的竖坐标成正比钢屋架形式钢屋架形式q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架上弦各节点间内力均为压应力，且在各节间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，利于平面内稳定间长度，利于平面内稳定v按圆弧线放样，上弦各点的竖坐标接近抛物线，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零，但很小，对受压杆按允许的长细比的构造来设计。

设计3钢屋架钢屋架q弓弦式屋架弓弦式屋架v屋架两端的上弦坡度较陡，跨中则比较平坦：不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面油毡也颇为不利v此类屋架在室内占用的空间体积较少；结构表面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，对节约的暴露面积较小，屋面散热面积也较小，对节约能源有利；能源有利；v屋架的曲线形象可使建筑立面比较活泼屋架的曲线形象可使建筑立面比较活泼3钢屋架钢屋架q梯型屋架梯型屋架v一般用于屋面坡度较小的屋盖中一般用于屋面坡度较小的屋盖中v受力性能比三角形屋架优越、适用于较大跨度或较大荷载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的工业厂房v当上弦坡度为当上弦坡度为1/8~1/12时，梯形屋架的高度可取时，梯形屋架的高度可取1/6~1/8l，，v多用于无檩体系屋盖，屋面大多用大型屋面板多用于无檩体系屋盖，屋面大多用大型屋面板Ø上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋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，上弦中不面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，上弦中不产生局部弯矩。

产生局部弯矩Ø当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式v当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间距而定，一般为距而定，一般为0.8~3m3钢屋架钢屋架q矩形（平行弦）屋架矩形（平行弦）屋架v上、下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易上、下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易于满足标准化、工业化生产的要求于满足标准化、工业化生产的要求v矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不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，均匀，故材料强度得不到充分利用，v不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑系统v当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件截面尺寸截面尺寸4轻型钢屋架轻型钢屋架q结构型式结构型式v三角形屋架，常用三角形屋架，常用v三铰拱屋架，适用于斜坡屋面，坡度通常取三铰拱屋架，适用于斜坡屋面，坡度通常取1/2~1/3v梭形屋架，屋面坡度较平坦，通常取梭形屋架，屋面坡度较平坦，通常取1/12~1/8。

q构件选用构件选用v屋架的上弦一般用小角钢；屋架的上弦一般用小角钢；v下弦和腹杆可用小角钢或圆钢下弦和腹杆可用小角钢或圆钢q适用范围适用范围v跨度＜跨度＜18m、柱距、柱距4~6m、设有起重量＜、设有起重量＜50kN的中、轻级的中、轻级工作制桥式吊车的工业建筑工作制桥式吊车的工业建筑v跨度＜跨度＜18m的民用房屋的屋盖结构的民用房屋的屋盖结构4轻型钢屋架轻型钢屋架q三角形轻钢屋架三角形轻钢屋架v常用的有芬克式和豪式两种构件布置和受力特点与普通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钢屋架相似q三铰拱轻钢屋架三铰拱轻钢屋架v由两根斜梁和一根拉杆组成，拉杆可用圆钢或角钢，斜梁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有平面桁架式和空间桁架式两种v杆件受力合理，斜梁腹杆短、取材方便，经济效果好杆件受力合理，斜梁腹杆短、取材方便，经济效果好v三铰拱屋架由于拱拉杆比较细柔，不能承压，并且无法设三铰拱屋架由于拱拉杆比较细柔，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，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故不宜用于有振动荷载及屋架跨度超过18m的工业厂房。

的工业厂房v为满足整体稳定性要求，斜梁高跨比取为满足整体稳定性要求，斜梁高跨比取1/12~1/18斜梁截面的宽度与高度之比取面的宽度与高度之比取1/1.5~1/24轻型钢屋架轻型钢屋架——梭形屋架梭形屋架q形式形式v平面桁架式和空间桁架式平面桁架式和空间桁架式v一般是上弦杆为角钢、其余则采用圆钢一般是上弦杆为角钢、其余则采用圆钢v取材方便、截面重心低、空间刚度好、可不设支撑，采用取材方便、截面重心低、空间刚度好、可不设支撑，采用空间形式时，制作放样复杂，可以应用较短的杆件空间形式时，制作放样复杂，可以应用较短的杆件4轻型钢屋架轻型钢屋架——梭形屋架梭形屋架q适用范围适用范围v跨度为跨度为9~15m，间距为的屋盖体系间距为的屋盖体系q截面形式截面形式v正三角形和倒三角形正三角形和倒三角形4轻型钢屋架轻型钢屋架——梭形屋架梭形屋架q屋架高度屋架高度vH＝＝A+B，，A=B较为合理较为合理vA由屋面坡度确定，由屋面坡度确定，B愈大，则弦杆内力愈小，但愈大，则弦杆内力愈小，但腹杆长度增加腹杆长度增加v屋架的高跨比为屋架的高跨比为1/8~1/125混凝土屋架混凝土屋架q屋架形式屋架形式v三角形屋架、三铰拱屋架、两铰拱屋架三角形屋架、三铰拱屋架、两铰拱屋架v梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架v无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v钢筋混凝土屋架和预应力混凝土屋架。

钢筋混凝土屋架和预应力混凝土屋架q适用跨度适用跨度v钢筋混凝土屋架的适用跨度为钢筋混凝土屋架的适用跨度为15~24m，，v预应力砼屋架的适用跨度为预应力砼屋架的适用跨度为18~36m或更大5混凝土屋架混凝土屋架q钢筋混凝土三角形屋架钢筋混凝土三角形屋架v屋架上设檩条或挂瓦板屋架上设檩条或挂瓦板v自重较大自重较大v适用于有檩体系中的中、小型厂房适用于有檩体系中的中、小型厂房v屋面坡度屋面坡度1/2~1/35混凝土屋架混凝土屋架q钢筋混凝土三铰拱屋架钢筋混凝土三铰拱屋架v顶节点为铰接；上弦为钢筋混凝土，下弦为角钢，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，应防止下弦受自重较轻，适用于中、小型厂房，应防止下弦受压，压，v屋面坡度：卷材防水屋面坡度：卷材防水1/5，非卷材防水，非卷材防水1/4，，v较两铰拱混凝土用量少，钢材用量多较两铰拱混凝土用量少，钢材用量多5混凝土屋架混凝土屋架q钢筋混凝土两铰拱屋架钢筋混凝土两铰拱屋架v上弦为钢筋混凝土，下弦为角钢，自重较轻，适上弦为钢筋混凝土，下弦为角钢，自重较轻，适用于中、小型厂房，应防止下弦受压；用于中、小型厂房，应防止下弦受压；v屋面坡度：卷材防水屋面坡度：卷材防水1/5，非卷材防水，非卷材防水1/4。

5混凝土屋架混凝土屋架q梯形屋架梯形屋架v上弦为直线，屋面坡度为上弦为直线，屋面坡度为1/10~l/12，适用于卷材，适用于卷材防水屋面防水屋面v上弦节间为上弦节间为3m，下弦节间为，下弦节间为6m，矢高与跨度之，矢高与跨度之比为比为l/6~1/8，屋架端部高度为，屋架端部高度为5混凝土屋架混凝土屋架q梯形屋架梯形屋架v屋架自重较大，刚度好屋架自重较大，刚度好v适用于重型、高温及采用井式或横向天窗的厂房适用于重型、高温及采用井式或横向天窗的厂房5混凝土屋架混凝土屋架q折线形屋架折线形屋架Av外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为外形较合理，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或大中型厂房适用于非卷材防水屋面的中型或大中型厂房5混凝土屋架混凝土屋架q折线形屋架折线形屋架Bv屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂房屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂房v为改善屋架端部的屋面坡度，减少油毡下滑和油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屋面的坡度较为均匀。

5混凝土屋架混凝土屋架q钢筋混凝土组合式屋架钢筋混凝土组合式屋架v上弦及受压腹杆为钢筋混凝土，下弦及受拉腹杆上弦及受压腹杆为钢筋混凝土，下弦及受拉腹杆为角钢v自重较轻，适用于中、轻型厂房自重较轻，适用于中、轻型厂房v屋面坡度屋面坡度1/45混凝土屋架混凝土屋架q拱型屋架拱型屋架v上弦为曲线形，一般采用抛物线形，也可采用折上弦为曲线形，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线形，但应使折线的节点落在抛物线上v外形合理，杆件内力均匀，自重轻、经济指标良外形合理，杆件内力均匀，自重轻、经济指标良好v屋架端部屋面坡度太陡，需加设短柱使之适合于屋架端部屋面坡度太陡，需加设短柱使之适合于卷材防水卷材防水v拱形屋架矢高比一般为拱形屋架矢高比一般为1/6~1/85混凝土屋架混凝土屋架q无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v上弦一般为抛物线拱无斜旗杆，结构构造简单，便于制上弦一般为抛物线拱无斜旗杆，结构构造简单，便于制作v屋面板可以支承在上弦杆或下弦杆上，较适用于采用井式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或横向天窗的厂房v技术经济指标较好，采用预应力时，跨度可达技术经济指标较好，采用预应力时，跨度可达36m。

v管道穿行和检修方便，屋架高度的空间充分利用管道穿行和检修方便，屋架高度的空间充分利用5混凝土屋架混凝土屋架q无斜腹杆屋架无斜腹杆屋架v屋架节点不能简化为铰按刚架或拱式结构计算屋架节点不能简化为铰按刚架或拱式结构计算v按刚架结构计算时，上弦杆为压弯构件，下弦杆和竖腹杆按刚架结构计算时，上弦杆为压弯构件，下弦杆和竖腹杆为拉弯构件为拉弯构件v按拱式结构计算时，上弦为拱身承受压力，下弦为拱的拉按拱式结构计算时，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，竖腹杆受拉，当荷载作用于杆，当荷载作用在下弦杆时，竖腹杆受拉，当荷载作用于上弦杆时，则竖腹杆内力为零上弦杆时，则竖腹杆内力为零 屋架结构的选型与布置屋架结构的选型与布置q选择桁架形式的出发点是受力合理，能充分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发挥材力，以取得良好的经济效益q桁架杆件虽然是轴向受力，但桁架总体仍摆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，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。

腹杆则主要抵抗剪力屋架结构的主要尺寸屋架结构的主要尺寸q1．矢高．矢高v屋架的矢高直接影响结构的刚度与经济指标屋架的矢高直接影响结构的刚度与经济指标v矢高大，弦杆受力小，但腹杆长，长细比大，易矢高大，弦杆受力小，但腹杆长，长细比大，易压曲，用料反而会增多压曲，用料反而会增多v欠高小，弦杆受力大，截面大，屋架刚度小，变欠高小，弦杆受力大，截面大，屋架刚度小，变形大v根据屋架的结构型式、一般矢高可取跨度的根据屋架的结构型式、一般矢高可取跨度的1/10~1/5屋架结构的主要尺寸屋架结构的主要尺寸q2．坡度．坡度v屋架上弦坡度应与屋面防水构造相适应屋架上弦坡度应与屋面防水构造相适应v当采用瓦类屋面时，屋架上弦坡度应大些，一般当采用瓦类屋面时，屋架上弦坡度应大些，一般不小于不小于l/3，以利于排水以利于排水v当采用大型屋面板并做卷材防水时，屋面坡度可当采用大型屋面板并做卷材防水时，屋面坡度可平缓些，一般为平缓些，一般为1/8~1/12 屋架结构的主要尺寸屋架结构的主要尺寸q3．节间长度．节间长度v屋架节间长度的大小与屋架的结构型式、材料及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。

受荷条件有关v一般上弦受压，节间长度应小些；下弦受拉，节一般上弦受压，节间长度应小些；下弦受拉，节间长度可大些间长度可大些v屋面荷载应直接作用在节点上，以优化杆件的受屋面荷载应直接作用在节点上，以优化杆件的受力状态v为减少屋架制作工作量，减少杆件与节点数目，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，一节间长度可取大些但节间杆长也不宜过大，一般为般为1.5~4m屋架结构的选型屋架结构的选型q原则原则v房屋的用途；房屋的用途；v建筑造型与美观；建筑造型与美观；v屋面防水构造；屋面防水构造；v屋架的跨度；屋架的跨度；v结构材料的供应；结构材料的供应；v施工技术条件；施工技术条件；v受力合理、技术先进、经济适用受力合理、技术先进、经济适用屋架结构的选型屋架结构的选型q1．屋架结构的受力．屋架结构的受力v抛物线状的拱式结构受力最为合理但拱式结构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；上弦为曲线，施工复杂；v折线型屋架，与抛物线弯矩图最为接近，力学性折线型屋架，与抛物线弯矩图最为接近，力学性能良好；能良好；v梯形屋架，因其具有较好的力学性能，且上、下梯形屋架，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弦均为直线，施工方便，故在大中路建筑中被广泛应用；泛应用；v三角形屋架力学性能较差，一般仅适用于中小跨三角形屋架力学性能较差，一般仅适用于中小跨度；度；v矩形屋架力学性能较差，常用作托架或荷载较特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。

殊情况下使用 屋架结构的选型屋架结构的选型q2．屋面防水构造．屋面防水构造v屋面防水构造决定了屋面排水坡度屋面防水构造决定了屋面排水坡度q3．材料的耐久性及使用环境．材料的耐久性及使用环境v木材及钢材均易腐蚀，维修费用较高因此，对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，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，防止钢筋腐蚀裂性，防止钢筋腐蚀 屋架结构的选型屋架结构的选型q4．屋架结构的跨度．屋架结构的跨度v跨度在跨度在18m以下时，可选用钢筋混凝土以下时，可选用钢筋混凝土—钢组合钢组合屋架；这种屋架构造简单、施工吊装方便，技术屋架；这种屋架构造简单、施工吊装方便，技术经济指标较好；经济指标较好；v跨度在跨度在36m以下时，宜选用预应力混凝土屋架．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既可节省钢材，又可有效地控制裂缝宽度和挠度v跨度在跨度在36m以上的大跨度建筑以及受到较大振动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。

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布置q屋架结构的跨度、间距、标高屋架结构的跨度、间距、标高v主要考虑建筑外观造型及建筑使用功能方面的要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求来决定v对于矩形的建筑平面，一般采用等跨度、等间距、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，等标高布置的同一种类的屋架，以简化结构构造，方便结构施工方便结构施工屋架结构的布置屋架结构的布置q1．屋架的跨度．屋架的跨度v屋架的跨度，一般以屋架的跨度，一般以3m为模数v对于矩形平面的建筑，一般可选用同一种型号的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屋架，仅端部或变形缝两侧屋架小的预埋件稍有不同v对于非矩形平而的建筑，各榀屋架或桁架的跨度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屋架结构的布置屋架结构的布置q2．屋架的间距．屋架的间距v屋架一般宜等间距平行排列间距的大小除考虑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。

及吊顶构造的经济合理性v屋架的间距即为屋面板或檩条、吊顶龙骨的跨度，屋架的间距即为屋面板或檩条、吊顶龙骨的跨度，最常见的为最常见的为6m，、，、9m、、l 2m等屋架结构的布置屋架结构的布置q3．屋架的支座．屋架的支座v屋架支座的标高由建筑要求确定，一般为在同层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中屋架的支座取同一标高v当一榀屋架两端支座的标高不一致时、要注意可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能会对支座产生水平推力v屋架的支座形式，在力学计算上可简化为铰支座屋架的支座形式，在力学计算上可简化为铰支座v实际工程中，当跨度较小时，一般把屋架直接搁实际工程中，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结构的支撑q 屋架支撑种类屋架支撑种类v设置在屋架之间的垂直支撑；设置在屋架之间的垂直支撑；v设置在屋架之间的水平系杆；设置在屋架之间的水平系杆；v设置在上、下弦平面内的横向支撑；设置在上、下弦平面内的横向支撑；v设置在下弦平面内的纵向水平支撑。

设置在下弦平面内的纵向水平支撑屋架结构的支撑屋架结构的支撑q屋架之间的垂直支撑和下弦水平系杆屋架之间的垂直支撑和下弦水平系杆v用以保证屋架在使用和安装时的侧向稳定性（抗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）倾覆以及防止在吊车工作时屋架下弦的侧向颤动）q上弦水平系杆上弦水平系杆v为了保证无支撑开间处屋架上弦或屋面梁受压强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结构的支撑q屋架上弦横向支撑的作用屋架上弦横向支撑的作用v以斜杆和檩条作为腹杆，以两榀屋架的上弦作为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弦杆构成水平桁架v该水平桁架将两榀竖向屋架在水平方向联系起来，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同时将抗风柱传来的风力传递到纵向排架柱顶。

q屋架下弦横向水平支撑屋架下弦横向水平支撑v将下弦受到的水平力传至纵向排架柱顶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结构的支撑q屋架下弦纵向水平支撑屋架下弦纵向水平支撑v与屋架下弦横向水平支撑一起形成封闭体系，以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，增强屋盖的空间刚度，v承受和传递吊车制动所产生的横向水平力，承受和传递吊车制动所产生的横向水平力，v保证横向水平力沿纵向较均匀地分布，增强排架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的空间工作性能屋架结构的支撑屋架结构的支撑q支撑的位置支撑的位置v设在山墙位置两端的第二开间内，设在山墙位置两端的第二开间内，v对无山墙（包括伸缩缝处）房屋设在房屋两端第一开间内，对无山墙（包括伸缩缝处）房屋设在房屋两端第一开间内，v房屋中间每隔一定距离（一般房屋中间每隔一定距离（一般≤60m）亦需设置一道支撑，）亦需设置一道支撑，木屋架为木屋架为20~30mq支撑作用支撑作用v保证屋盖的空间刚度与整体稳定；保证屋盖的空间刚度与整体稳定；v抵抗并传递屋盖纵向侧力，如山墙风力、纵向地震力等；抵抗并传递屋盖纵向侧力，如山墙风力、纵向地震力等；v保证桁架上弦平面外的压曲，减少平面外长细比，并可以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。

防止桁架下弦平面外的振动实例实例实例实例实例实例上海大剧院上海大剧院q屋盖采用钢结构的形式，整个屋盖长屋盖采用钢结构的形式，整个屋盖长100米，宽米，宽90米，米，高米，重高米，重6075吨，呈月牙形上反拱吨，呈月牙形上反拱上海大剧院上海大剧院q采用采用LSD－－200型千斤顶（共计型千斤顶（共计44台），四吊点提升，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钢筋砼屋架设计的一般要求钢筋砼屋架设计的一般要求q根据工艺、建筑、材料及施工等因素选择合理的屋根据工艺、建筑、材料及施工等因素选择合理的屋架类型q柱距柱距6m、、跨度跨度15~30m时，一般应优先选用预应力混时，一般应优先选用预应力混凝土折线形屋架；跨度凝土折线形屋架；跨度9~15m时，可采用钢筋混凝时，可采用钢筋混凝土屋架预应力结构施工困难的地区，跨度为土屋架预应力结构施工困难的地区，跨度为15~18m时，可选用钢筋混凝土折线形屋架；屋面积时，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，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。

可选用三角形屋架q预应力混凝土屋架中轴力较大的预制受拉腹杆，宜预应力混凝土屋架中轴力较大的预制受拉腹杆，宜采用预应力芯棒采用预应力芯棒q设有设有1t以上锻锤的锻造车间的屋架，应采用预应力混以上锻锤的锻造车间的屋架，应采用预应力混凝土屋架凝土屋架钢筋砼屋架设计的一般要求钢筋砼屋架设计的一般要求q天窗架和挡风板支架等构件在屋架上弦的支承点，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，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屋架的轴线，以避免或减少屋架受扭q电力导线挂于屋架下弦时，应使其位于屋架的节点电力导线挂于屋架下弦时，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力向两端柱顶的传递，避免屋架出平面弯曲。