桁架結構1

桁架結構122概述桁架結構是由直桿在端部相互連接而成的以抗彎為主的格構式結構。上弦桿下弦桿斜腹桿桁架示意圖豎桿3概述桁架結構是由直桿在端部相互連接而成的以抗彎為主的格構式結概述在房屋建筑中，桁架常用來作為屋蓋承重結構，這時稱為屋架。現今，桁架結構已經發(fā)展起多種多樣的形式，不僅局限于屋架，在一些大跨度結構、高層建筑、橋梁中都有非常廣泛的應用。桁架結構包括了平面桁架結構和空間桁架結構。4概述在房屋建筑中，桁架常用來作為屋蓋承重結構，這時稱為屋架。概述桁架結構的應用范圍：工業(yè)與民用建筑的屋蓋吊車梁橋梁起重機水工閘門海洋平臺大跨度公共建筑結構5概述桁架結構的應用范圍：5桁架的演變歷史古羅馬人曾用桁架修建橫跨多瑙河的特雷江橋的上部結構（發(fā)現于羅馬的浮雕中）。文藝復興時期，意大利建筑師（拔拉雕Palladio）開始采用木桁架建橋，出現了朗式、湯式（斜交格柵）、豪式桁架。英國最早的金屬桁架建于1845年，是和湯式木桁架相似的格構桁架，第二年又采用了三角形的華倫式桁架。現代桁架多由此衍生而來，如鋼桁梁標準設計中的帶豎桿華倫式桁架和帶豎桿的菱形（雙三角形）桁架6桁架的演變歷史古羅馬人曾用桁架修建橫跨多瑙河的特雷江橋的上部桁架的演變歷史朗式桁架橋7桁架的演變歷史朗式桁架橋7桁架的演變歷史豪式桁架拱橋8桁架的演變歷史豪式桁架拱橋8桁架的演變歷史

帶豎桿華倫式桁架華倫式桁架帶豎桿菱形桁架9桁架的演變歷史帶豎桿華倫式桁架華倫式桁架帶豎桿菱形桁架的演變歷史

E.Brandt1876年出版的著作《鋼結構設計教程》中的桁架梁10桁架的演變歷史E.Brandt1876年出版的著桁架的演變歷史

巴黎的萬國博覽會大廳，1867年建成。建筑師為LeopoldHardy，Jean－BaptisteKrantz成功使用了由CamillePolonceau發(fā)明的Polonceau桁架。它證實了建筑技術的飛躍源于新材料的運用：鐵、玻璃、波紋金屬薄片材料。11桁架的演變歷史巴黎的萬國博覽會大廳，1867年建成桁架的演變歷史

巴黎的GalerdesMachines采用了當時非常先進的鉸接支座采用了由Fife－Lille發(fā)明的預制桁架構件的連接裝配方法12桁架的演變歷史巴黎的GalerdesMachi桁架結構的特點受力特點從結構整體來說，桁架多應用于受彎構件，在外荷載的作用下所產生的彎矩圖和剪力圖都與在簡支梁的情況相似。但桁架結構具有與簡支梁完全不同的受力性能。13桁架結構的特點受力特點13桁架結構的特點受力性能比較

簡支梁在彎矩的作用下，沿梁軸線的彎矩和剪力的分布和截面內的正應力和剪應力的分布極不均勻。中間部分材料不能充分發(fā)揮作用，一般以上下邊緣處材料的強度作為控制。14桁架結構的特點受力性能比較簡支梁在彎矩的作用下，沿梁軸線的彎桁架結構的特點受力性能比較

桁架的上弦受壓，下弦受拉，由此形成力偶來平衡外荷載所產生的彎矩，外荷載所產生的剪力則由腹桿承受。材料得到充分的發(fā)揮。15桁架結構的特點受力性能比較桁架的上弦受壓，下弦受拉，由此形成桁架結構的特點16桁架結構的特點16桁架結構的特點17桁架結構的特點17桁架結構的特點桁架結構的優(yōu)缺點缺點：結構高度大平面桁架的側向剛度小（需要設置支撐）受壓構件需要滿足穩(wěn)定性要求，故不能材盡其用(結構選型時盡量考慮）優(yōu)點：受力合理計算簡單施工方便適應性強

18桁架結構的特點桁架結構的優(yōu)缺點缺點：優(yōu)點：18桁架結構計算假設組成桁架的所有桿件均為直桿，所有桿件的中心線（軸線）都在同一平面內（中心平面）。桁架的桿件與桿件相連接的節(jié)點均為鉸接節(jié)點。所有外力都作用在桁架的中心平面內，并集中作用于節(jié)點上。19桁架結構計算假設組成桁架的所有桿件均為直桿，所有桿件的中心線屋架的形式按外形不同分類三角形屋架梯形屋架拋物線屋架折線形屋架平行弦屋架20屋架的形式按外形不同分類20屋架的形式平行弦桁架（柏式）拋物線形桁架三角形桁架21屋架的形式平行弦桁架（柏式）拋物線形桁架三角形桁架21屋架的形式按腹桿布置不同分類三角形腹桿系（即華倫式桁架）帶豎桿的三角形腹桿系半斜桿腹系（如K式桁架）組合腹系（亦稱再分式桁架）22屋架的形式按腹桿布置不同分類22屋架的形式

K式桁架再分式桁架23屋架的形式K式桁架再分式桁架23屋架的形式按桁架幾何組成方式分類簡單桁架聯合桁架（由幾個簡單桁架按幾何不變體系的簡單組成規(guī)則聯合組成）復雜桁架（不同于前兩種的其它靜定桁架）24屋架的形式按桁架幾何組成方式分類24屋架的形式

聯合桁架復雜桁架25屋架的形式聯合桁架復雜桁架25屋架的形式26屋架的形式26屋架的形式按所受水平推力分類無推力的梁式桁架（與相應的實體梁結構比較，掏空率大，上下弦桿聯合抗彎，腹桿主要抗剪，受力合理，用材經濟）有推力的拱式桁架（拱圈與拱上結構聯為一體，整體性好，便于施工，跨越能力強，節(jié)省鋼材料）27屋架的形式按所受水平推力分類27屋架的形式

伸臂梁式桁架懸臂梁式桁架拱式桁架28屋架的形式伸臂梁式桁架懸臂梁式桁架拱式屋架的形式按結構受力特點分類橋式屋架無斜腹桿屋架剛接桁架立體桁架29屋架的形式按結構受力特點分類29屋架的形式按材料使用不同分類木屋架鋼-木組合屋架鋼屋架輕型鋼屋架鋼筋混凝土屋架預應力混凝土屋架鋼-混凝土組合屋架30屋架的形式按材料使用不同分類30木屋架常用的木屋架是方木或原木齒接的豪式木屋架31木屋架常用的木屋架是方木或原木齒接的豪式木屋架31木屋架32木屋架32木屋架33木屋架33鋼-木組合屋架鋼-木組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鋼拉桿作為屋架的下弦，提高屋架結構的剛度，消除了接頭的非彈性變形34鋼-木組合屋架鋼-木組合屋架的形式有豪式屋架、芬克式屋架、梯鋼屋架由于鋼屋架承載力高，自重輕，適用于跨度大的屋架。安裝、施工方便。35鋼屋架由于鋼屋架承載力高，自重輕，適用于跨度大的屋架。35鋼屋架36鋼屋架36鋼屋架拼裝37鋼屋架拼裝37鋼屋架拼裝38鋼屋架拼裝38鋼屋架拼裝39鋼屋架拼裝39鋼屋架拼裝40鋼屋架拼裝40鋼屋架拼裝41鋼屋架拼裝41鋼屋架吊裝42鋼屋架吊裝42鋼屋架吊裝43鋼屋架吊裝43輕型鋼屋架采用薄壁型鋼、小型熱軋型鋼等輕型鋼材的屋架主要有三角形屋架、三鉸拱屋架、棱形屋架輕型屋架適用于小跨度、設置有起重量小于50t的中輕級工作制橋式吊車的工業(yè)廠房和小跨度的民用房屋的屋蓋結構44輕型鋼屋架采用薄壁型鋼、小型熱軋型鋼等輕型鋼材的屋架44輕型鋼屋架三鉸拱輕鋼屋架

桿件受力合理斜梁腹桿短經濟效果好拱拉桿比較細柔、不能承壓整個屋蓋結構的剛度較差三鉸拱輕鋼屋架45輕型鋼屋架三鉸拱輕鋼屋架三鉸拱輕鋼屋架45輕型鋼屋架棱形屋架棱形屋架有平面桁架式和空間桁架式截面中心低空間剛度好棱形屋架46輕型鋼屋架棱形屋架棱形屋架46輕鋼屋架47輕鋼屋架47混凝土屋架混凝土屋架常見形式有梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架、無斜腹桿屋架、橋式屋架

鋼筋混凝土-鋼組合橋式屋架48混凝土屋架混凝土屋架常見形式有梯形屋架、折線形屋架、拱形屋架混凝土屋架49混凝土屋架49鋼-鋼筋混凝土組合屋架屋架上弦和壓腹桿采用鋼筋混凝土，下弦及受拉桿采用鋼拉桿，充分發(fā)揮兩種不同材料的力學性能。自重輕省材料技術經濟指標較好50鋼-鋼筋混凝土組合屋架屋架上弦和壓腹桿采用鋼筋混凝土，下弦及空間桁架（立體桁架）平面桁架結構雖然有很好的平面力學性能，但其平面外剛度很小。為保證結構的整體性，必須要設置各類支撐。支撐結構布置需要消耗很多材料，且常常以長細比等構造要求控制，材料強度得不到充分的發(fā)揮。空間桁架結構能很好地避免上述缺點。51空間桁架（立體桁架）平面桁架結構雖然有很好的平面力學性能，但空間桁架結構倒三角空間桁架曲線梁武昌火車站月臺52空間桁架結構倒三角空間桁架曲線梁武昌火車站月臺52剛接桁架剛接桁架沒有斜腹桿，僅有豎腹桿，為了使結構構成幾何不變體系，必須采用剛節(jié)點。53剛接桁架剛接桁架沒有斜腹桿，僅有豎腹桿，為了使結構構成幾何不剛接桁架剛接月牙形屋架上海大劇院54剛接桁架剛接月牙形屋架上海大劇院54剛接桁架上海大劇院55剛接桁架上海大劇院55桁架結構的選型桁架結構的選型應考慮建筑的用途、建筑造型、屋面防水構造、屋架的跨度、結構材料的供應、施工技術各種桁架有其適用范圍做到受力合理、技術先進、經濟適用56桁架結構的選型桁架結構的選型應考慮建筑的用途、建筑造型、屋面排架結構排架結構一般指由屋架和柱組成的結構體系常用于單層工業(yè)廠房比起剛架結構，更適合于有大跨度要求的工業(yè)建筑單跨排架、多跨排架等高排架、不等高排架、鋸齒形排架57排架結構排架結構一般指由屋架和柱組成的結構體系57工程實例香港中國銀行大廈由貝聿銘設計，為巨型桁架體系，主體結構為八榀巨型桁架，其中四榀沿正方形平面的周邊布置，另四榀沿對角線方向布置。平面為52m×52m，四角為型鋼配筋的大型鋼筋混凝土立柱，底部最大截面為4800mm×4100mm，直接落地深入基礎，向上逐漸減小截面。正方形平面中心外的立柱由頂層向下通到第25層結束，支承在金字塔形的空間桁架中心。在巨型桁架平面內還設置若干吊桿，將樓層荷載通過巨型桁架斜桿傳給角柱。使角柱承擔幾乎全部全力荷載，增強了巨型桁架的抗傾覆能力。58工程實例香港中國銀行大廈由貝聿銘設計，為巨型桁架體系，主體結工程實例埃菲爾鐵塔是1887年1月26日動工，1889年5月15日開放的，距今已有100多年的歷史了。建筑師為GustaveEiffel。埃菲爾鐵塔占地一公頃，聳立在巴黎市區(qū)賽納河畔的戰(zhàn)神廣場上。除了四個腳是用鋼筋水泥之外，全身都用鋼鐵構成，塔身總重量7000噸。