一、 桁架结构
桁(héng)架 (jià)(truss):一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。
"桁"字念"héng",由于"桁"字较少使用,误被念为"háng"(行),故此,"行架"由此得名。桁架的定义:由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构,称为"桁架"。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力,可以充分发挥材料的作用,节约材料,减轻结构重量。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
第一节 平面桁架
定义:主要承受轴向力的直杆在相应的节点上连接成几何不变的格构式承重结构。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程结构(水利)
桁架常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架,及空腹桁架。在选择桁架形式时,应综合考虑桁架的用途、材料、支承方式和施工条件,在满足使用要求的前提下,力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。
第二节 三角桁架
桁架分类:
结构分类:
三角形桁架
在沿跨度均匀分布的节点荷载下,上下弦杆的轴力在端点处最大,向跨中逐渐减少;腹杆的轴力则相反。三角形桁架由于弦杆内力差别较大,材料消耗不够合理,多用于瓦屋面的屋架中。
梯形桁架
和三角形桁架相比,杆件受力情况有所改善,而且用于屋架中可以更容易满足某些工业厂房的工艺要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架,杆件受力情况较梯形略差,但腹杆类型大为减少,多用于桥梁和栈桥中。
多边形桁架
也称折线形桁架。上弦节点位于二次抛物线上,如上弦呈拱形可减少节间荷载产生的弯矩,但制造较为复杂。在均布荷载作用下,桁架外形和简支梁的弯矩图形相似,因而上下弦轴力分布均匀,腹杆轴力较小,用料最省,是工程中常用的一种桁架形式。
空腹桁架
基本取用多边形桁架的外形,上弦节点之间为直线,无斜腹杆,仅以竖腹杆和上下弦相连接。杆件的轴力分布和多边形桁架相似,但在不对称荷载作用下杆端弯矩值变化较大。优点是在节点相交会的杆件较少,施工制造方便。
产品分类:
1、固定桁架:桁架中最坚固的一种,可重复利用性高,唯一缺点就是运输成本较高。产品分为方管和圆管两种。
2、折叠桁架:最大的优点就是运输成本低,可重复利用性稍逊。产品分为方管和圆管两种。
3、蝴蝶桁架:桁架中最具有艺术性的一种,造型奇特,优美。
4、球节桁架:又叫球节架,造型优美,坚固性好,也是桁架中造价最高的一种。
二、 网架结构
网架结构:
由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;可用作体育馆、 影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多,制作安装较平面结构复杂。
第一节 螺栓球网架
分类:
网架结构种类甚多,可按不同的标准对其进行分类。
一、按网架本身的构造可分为:单层网架结构、双层网架结构;、三层网架。其中,单层网架和三层网架分别适用于跨度很小(不大于30m)和跨度特别大(大于100m)的情况,在国内的工程应用极少。
二、按建造材料分为:钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架(如钢网架与钢筋混凝土板共同作用的组合网架等),其中钢网架在我国得到了广泛的应用,组合网架还可以用作楼板层结构。
三、按支承情况可分为:周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。
四、按组成方式不同,又可将网架分为四大类:
1、交叉桁架体系网架;
2、三角锥体系网架;
3、四角锥体系网架;
4、六角锥体系网架。
其中第四种分类方法是目前国内较为流行的一种分类方法。
第二节 焊接球网架
内力分析:
网架结构是高次超静定结构体系。板型网架分析时,一般假定节点为铰接,将外荷载按静力等效原则作用在节点上,可按空间桁架位移法,即铰接杆系有限元法进行计算。也可采用简化计算法,诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
第三节 网架檩条支托
形式:
一、交叉桁架体系网架
第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构,称之为交叉桁架体系网架(如图)。这是一种最简单的,也是最早得到采用的网架结构形式之一。它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。这类网架的上、下弦杆等长。腹杆一般可设计为"拉杆体系",即长杆(斜杆)受拉,短杆(竖杆)受压,斜杆与弦杆夹角宜在40度到60度之间。其中,竖杆为各组平面桁架所共用。这类网架常用的有2种形式。
其中交叉桁架体系又分为:两向网架和三向网架(如图)。
二、三角锥体系网架
第二大类适合于正方形、矩形、三角形、梯形、六边形、八边形和圆形等平面形状的建筑。
其中分为:三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。
三、四角锥体系网架
第三大类是由四角椎体组成的网架结构,有五种形式,分别是:正方四角锥网架、正方抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架和星型形四角锥网架。
四、六角锥体系网架
第四大类是由六角锥体(七面体)组成的网架结构,称为六角锥体系网架。它的基本单位元为6根弦杆,6根弦杆构成的六角锥体(可倒置或正置)。这类网架的一种主要形式即为六角锥网架。
三、 劲性结构
第一节 劲性柱
第二节 劲性梁柱节点
第三节 劲性桁架
四、装配式结构
第一节 钢管束结构
第二节 钢板框体系
图片资料来源:技术质量工艺标准化三维图集 ( 钢结构 )
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