建筑结构选型13_桁架结构

建筑结构选型

第13章

桁架结构

2013年6月14日星期五

李广军

13. 桁架结构13.1 桁架结构的特点

一、定义：由杆件与铰节点组成的格子式 结构(格构)。 二、桁架结构的发展由来

2013年6月14日星期五

李广军

13.1二、桁架结构的发展

桁架结构的特点

掏空的梁----桁架可以看成是从梁衍化而来

13. 桁架结构13.1 桁架结构的特点与优点一、定义：由杆件与铰节点组成的格子式结构(格构)。二、桁架结构的发展由来

三、桁架结构的计算假定与特点(1)桁架的节点都是光滑的铰节点；

(2)各杆的轴线都是直线并通过铰的中心；(3)荷载和支座反力都作用在节点上。

注：主内力与次内力2013年6月14日星期五 李广军 5

三、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2013年6月14日星期五 李广军 6

三、桁架结构计算的假定

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四、桁架结构的优点(1)扩大了梁式结构的适用跨度。 (2)桁架可用各种材料制造，如钢筋混凝土、 钢材、木材均可。 (3)桁架是由杆件组成的，桁架体型可以多样

化。如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等型式。 (4)施工方便，桁架可以整体制造吊装，也可 以在施工现场高空进行杆件拼装。李广军 8

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五、桁架结构的外形与内力的关系桁架是由杆件组成的格构体系，其节点一

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。

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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 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。

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几种梁式桁架的受力比较：在一定荷载作用下，桁架内力分布与桁架的形式有关。假设在 满跨均载作用下1/ 平行弦桁架P P P P P P P h 6a

P

P

P

P

P

P

P

M0 图

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Q0图11

弦杆内力：

M0 N hQi N i Qi N ih h a2 2

斜杆内力：

R A i P 下斜杆受拉 i P R A 上斜杆受压

h h a2 2

竖杆内力：符号与斜杆内力符号相反

N i i P RA N i RA (i 1) P分布规律：

竖杆受压 竖杆受拉

1、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2013年6月14日星期五 李广军 12

平行弦桁架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，腹杆内力是两端大而向中间逐渐减小。2013年6月14日星期五 李广军 13

2/ 三角形桁架P P

P P P P

P h6a

弦杆内力：

M0 N 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2013年6月14日星期五 李广军 14

三角形桁架

三角形桁架的杆件内力也是不均匀的，弦杆内力是两端大而向中间逐渐减小，腹杆内力是两端小

而向中间逐渐增大。李广军

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3/ 抛物线形桁架P P P P

结点位于P

4f y 2 x(l x ) l弦杆内力：P h

P

M0 N hiM0 按抛物线递增Hi 按抛物线递增

6a P P PP

P

P

P

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)2013年6月14日星期五 李广军 16

折线形桁架 折线形桁架的杆件内力大致均匀，从力学角度 看，它的形状与同跨度、同荷载的简支梁的弯矩图 形相似，其形状符合受荷后的内力变化规律，所以 它是结构上的较好形式。2013年6月14日星期五 李广军 17

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。

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斜腹杆的布置方向对腹杆受力的影响：

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