平面桁架、立體桁架、空腹桁架及概念(theconceptofplanetruss,spacetrussandvierendeeltruss)

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1、一、桁架truss????桁架應(yīng)用極廣，適用跨度范圍(6—60m)非常大。以受力特點(diǎn)可分為：平面桁架、立體桁架、空腹桁架。通常所指的桁架全是平面桁架，只在強(qiáng)調(diào)其與立體桁架或空腹桁架有所區(qū)別時(shí)，才稱之為平面桁架。文藝復(fù)興時(shí)期，改進(jìn)完善了木桁架，解決了空間屋頂結(jié)構(gòu)的問題；10世紀(jì)工業(yè)大發(fā)展，因工業(yè)、交通建設(shè)需要，進(jìn)一步加大跨度。出現(xiàn)了各種鋼屋架采用桁架。????(一)桁架的基本特點(diǎn)????1．平面——外荷與支座反力都作用在全部桁架桿件軸線所在的平面內(nèi)；????2．幾何不變——桁架的桿件按三角形法則構(gòu)成；????3．鉸接——桿件相交的節(jié)點(diǎn)，計(jì)算按鉸接考慮，木桿件的節(jié)點(diǎn)非常接

2、近鉸接；鋼桁架或鋼筋混凝土桁架的節(jié)點(diǎn)非鉸接、實(shí)屬于剛架，其桿件除軸向力外，還存在彎矩，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力但很小，依靠節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施能解決，故一般仍按結(jié)點(diǎn)鉸接考慮；????4，軸向受力——結(jié)點(diǎn)既是鉸接，故各桿件(弦桿、豎桿、斜桿)均受軸向力，這是材盡其用的有效途徑。(二)桁架的合理形式????選擇桁架形式的出發(fā)點(diǎn)是受力合理，能充分發(fā)揮材力，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。桁架桿件雖然是軸向受力，但桁架總體仍擺脫不了彎曲的控制，在節(jié)點(diǎn)豎向荷載作用下，其上弦受壓、下弦受拉，主要抵抗彎矩，而腹桿則主要抵抗剪力。平面桁架(planetruss)的形式與內(nèi)力，見下圖由力分析可以看出，在其他條件相同的

3、情況下，受力最合理，結(jié)點(diǎn)構(gòu)造最簡單，用料最經(jīng)濟(jì)，自重最輕巧，施工也可行的是多邊形或弧形桁架，因其上弦非直線，制作較復(fù)雜，僅適用于較大跨度的情況。一般為便于構(gòu)造與制作，上下弦各采用等截面桿件，其截面按最大內(nèi)力決定，故內(nèi)力較小的節(jié)問，材料未盡其用；為充分發(fā)揮材力，應(yīng)盡量使弦桿各節(jié)點(diǎn)內(nèi)力值接近。為進(jìn)一步改進(jìn)多邊形桁架，使其上弦制作方便些，可作成折線形上弦的桁架，其高度變化接近于拋物線，這樣適用于中、大跨(l>18m)，但其制作仍比三角形或梯形桁架復(fù)雜，三角形桁架的最大特點(diǎn)是上弦為兩根直料，構(gòu)造與制作最簡單，其受力極不均勻，僅適用于小、中跨(l≤18m)的桁架情況。(三)桁架

4、選型?????選擇桁架形式時(shí)，除了要考慮桁架受力與經(jīng)濟(jì)合理外，還需要考慮下列問題：?????(1)建筑體型與美觀；?????(2)屋面材料及其坡度；?????(3)制作與吊裝。?????(四)桁架的空間支撐?????支撐的位置設(shè)在山墻位置兩端的第二開間內(nèi)，對無山墻(包括伸縮縫處)房屋沒在房??屋兩端第一開間內(nèi)，房屋中間每隔一定距離(一般≤60m)亦需設(shè)置一道支撐，木屋架為20～30m。支撐包括上弦水平支撐、下弦水平支撐與垂直支撐，把上述開間相鄰兩端桁架聯(lián)結(jié)成穩(wěn)定的整體。在下弦平面通過縱向系桿，與上述開間空間體系相邊，以保證整個(gè)房屋的空間剛度和穩(wěn)定性。支撐的作用有三：?

5、????(1)保證屋蓋的空間剛度與整體穩(wěn)定；?????(2)抵抗并傳遞屋蓋縱向側(cè)力，如山墻風(fēng)力、縱向地震力等；?????(3)保證桁架上弦平面外的壓曲，減少平面外長細(xì)比，并可以防止桁架下弦平面外的振動(dòng)。?????(五)桁架的優(yōu)缺點(diǎn)?????1．優(yōu)點(diǎn)?????(1)桁架的設(shè)計(jì)、制作、安裝均為簡便；?????(2)桁架適應(yīng)跨度范圍很大，故其應(yīng)用非常廣泛。?????2。缺點(diǎn)?????(1)結(jié)構(gòu)空間大，其跨中高度H較大，一般為(1／10—1／5)l0，給建筑體型帶來笨??重的大山頭，單層建筑尤難處理；?????(2)側(cè)向剛度小，鋼屋架尤甚，需要設(shè)置支撐，把各榀桁架聯(lián)成整體，使

6、之具有空間剛度，以抵抗縱向側(cè)力，支撐按構(gòu)造(長細(xì)比)要求確定截面，耗鋼而未能材盡其用。?(六)立體桁架??(spacetruss)????解決上述未盡其用的問題使桁架材料充分發(fā)揮其潛力的辦法，是改平面桁架為空間桁架，即立體桁架。這樣一來桁架本身就具有足夠的側(cè)向剛度與穩(wěn)定性，以簡化或從根本上取消支撐，其具體做法見圖10-66。(七)空腹桁架(Vierendeeltruss又稱弗倫第爾桁架)　由于使用上的需要或建筑功能上的要求，如在桁架高度范圍內(nèi)開門窗或天窗、或在桁架高度范圍內(nèi)作設(shè)備層、或需要穿越管道與人行道，或桁架暴露于室外需要適當(dāng)美觀等原因，不允許桁架有斜腹桿，只有豎

7、桿的桁架，即是空腹桁架?！”局黝}所述之平面桁架、立體桁架與空腹桁架，其總體仍然是受彎構(gòu)件，本質(zhì)是格構(gòu)式梁或梁式桁架。