專業(yè)工程管理與實務(wù)(建筑工程)(一級建造師)精講班第6講講義
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時，節(jié)點一般假定為鉸節(jié)點，當(dāng)荷載作用在節(jié)點上時，桿件只有軸向力，其材料的強度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)。
屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架，當(dāng)上下弦成三角形時，弦桿內(nèi)力，當(dāng)上弦節(jié)點在拱形線上時，弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1／6至1／8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu)，平面外剛度非常弱。在制作運輸安裝過程中，大跨屋架必需進(jìn)行吊裝驗算。桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)等體系中，當(dāng)斷面較大時，亦可用桁架的形式。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架是由許多桿架按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它改變了平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料(如上海體育館，直徑110m，用鋼量僅49kg／平方米)，整體性能好，剛度大，抗震性能好。桿件類型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理，剛度更大。網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以45度為宜。
八、拱式結(jié)構(gòu)
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心，跨度206m，拱式結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今世界有名的大跨度建筑。
拱的類型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。 工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，
解決這個問題非常重要，通?？刹捎孟铝写胧?BR> 1)推力由拉桿承受；
2)推力由兩側(cè)框架承受。
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)，是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一，在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于體育館、展覽館中。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索是用高強度鋼絞線或鋼絲繩制成。
1)懸索結(jié)構(gòu)的受力特點
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部 支承結(jié)構(gòu)。
索非常柔軟，其抗彎剛度忽略不計。索的形狀隨荷載性質(zhì)而變。索是中心受拉構(gòu)件，既無彎矩也無剪力。水平反力為H，方向是向外的。索的拉力取決于跨中的垂度，，垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1／30。索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。
2)懸索的類型及實例
懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡單，屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系，它由承重索和穩(wěn)定索組成。支承結(jié)構(gòu)可以有很多種，如框架、拱等。
北京工人體育館，為圓形懸索結(jié)構(gòu)，可容納15000名觀眾。比賽大廳直徑94m，周圍為四層框架結(jié)構(gòu)，寬7．5m，主要為附屬用房及休息廊。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)
薄壁空間結(jié)構(gòu)，也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以稱薄壁。它屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力，彎矩很小。它的受力比較合理，材料強度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂部、飛機庫等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費模板、費工時。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。這里講兩種，筒殼和雙曲殼。
筒殼一般由殼板、邊粱和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時，宜采用雙曲薄殼。
雙曲殼特別適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前園頂?shù)闹睆揭堰_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中，如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力，支座環(huán)承受拉力。北京天文館頂蓋為半球形圓頂，直徑25m，殼面厚6cm，結(jié)構(gòu)自重每平方米約200公斤。雙曲扁殼是雙曲拋物面的一種形式，它由殼板和豎直的邊緣構(gòu)件(橫隔構(gòu)件)組成。因為扁殼的矢高比底面尺寸小得多，大約為1／5，所以叫扁殼。例如北京火車站大廳，35m×35m的雙曲面扁殼屋蓋，殼板為8cm，寬敞明亮，是一成功的范例。
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時，節(jié)點一般假定為鉸節(jié)點，當(dāng)荷載作用在節(jié)點上時，桿件只有軸向力，其材料的強度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)。
屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架，當(dāng)上下弦成三角形時，弦桿內(nèi)力，當(dāng)上弦節(jié)點在拱形線上時，弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1／6至1／8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu)，平面外剛度非常弱。在制作運輸安裝過程中，大跨屋架必需進(jìn)行吊裝驗算。桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)等體系中，當(dāng)斷面較大時，亦可用桁架的形式。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架是由許多桿架按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它改變了平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料(如上海體育館，直徑110m，用鋼量僅49kg／平方米)，整體性能好，剛度大，抗震性能好。桿件類型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理，剛度更大。網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以45度為宜。
八、拱式結(jié)構(gòu)
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心，跨度206m，拱式結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今世界有名的大跨度建筑。
拱的類型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。 工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，
解決這個問題非常重要，通?？刹捎孟铝写胧?BR> 1)推力由拉桿承受；
2)推力由兩側(cè)框架承受。
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)，是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一，在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于體育館、展覽館中。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索是用高強度鋼絞線或鋼絲繩制成。
1)懸索結(jié)構(gòu)的受力特點
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部 支承結(jié)構(gòu)。
索非常柔軟，其抗彎剛度忽略不計。索的形狀隨荷載性質(zhì)而變。索是中心受拉構(gòu)件，既無彎矩也無剪力。水平反力為H，方向是向外的。索的拉力取決于跨中的垂度，，垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1／30。索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。
2)懸索的類型及實例
懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡單，屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系，它由承重索和穩(wěn)定索組成。支承結(jié)構(gòu)可以有很多種，如框架、拱等。
北京工人體育館，為圓形懸索結(jié)構(gòu)，可容納15000名觀眾。比賽大廳直徑94m，周圍為四層框架結(jié)構(gòu)，寬7．5m，主要為附屬用房及休息廊。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)
薄壁空間結(jié)構(gòu)，也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以稱薄壁。它屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力，彎矩很小。它的受力比較合理，材料強度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂部、飛機庫等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費模板、費工時。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。這里講兩種，筒殼和雙曲殼。
筒殼一般由殼板、邊粱和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時，宜采用雙曲薄殼。
雙曲殼特別適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前園頂?shù)闹睆揭堰_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中，如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力，支座環(huán)承受拉力。北京天文館頂蓋為半球形圓頂，直徑25m，殼面厚6cm，結(jié)構(gòu)自重每平方米約200公斤。雙曲扁殼是雙曲拋物面的一種形式，它由殼板和豎直的邊緣構(gòu)件(橫隔構(gòu)件)組成。因為扁殼的矢高比底面尺寸小得多，大約為1／5，所以叫扁殼。例如北京火車站大廳，35m×35m的雙曲面扁殼屋蓋，殼板為8cm，寬敞明亮，是一成功的范例。