薄腹梁和桁架結(jié)構(gòu)

1第一知識單元梁第一節(jié)梁的型式第二節(jié)梁的受力與變形第三節(jié)鋼筋砼梁的構(gòu)造教學(xué)要求了解梁的不同型式及鋼筋混凝土梁的構(gòu)造，了解梁的受力情況，掌握梁的支承方式及按位置情況分類。2梁(beam)主要承受垂直于梁軸線方向的荷載作用板梁柱拱4123

人們居住和工作的建筑物均是由各個單一空間構(gòu)成，而每一個空間又是由基本構(gòu)件組成。建筑物的基本結(jié)構(gòu)形式可分為31.1梁的型式石梁材料截面支承方式靜定梁超靜定梁焊接工字型梁矩形梁異形梁木梁鋼梁鋼筋混凝土梁預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼-鋼筋混凝土梁4主梁布置方式支承方式簡支梁懸臂梁次梁過梁圈梁連梁連續(xù)梁51.1梁的型式石梁石材抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低。高度大，而跨度較小帕特農(nóng)神廟6太和殿，俗稱金鑾殿，殿高35米，面積2381平方米，是中國最大的一座木結(jié)構(gòu)宮殿。面闊11間，進(jìn)深5間，為中國古代殿宇最高等級的重檐廡殿頂。1.1梁的型式71.1梁的型式8木梁木材自重輕，抗壓抗拉、強(qiáng)度高。截面小，跨度大，使用方便。木材防腐、防火、防蛀性能差，且資源有限，現(xiàn)代建筑逐步淘汰。膠合木

用膠粘方法將木料或木料與膠合板拼接成尺寸與形狀符合要求而又具有整體木材效能的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。膠合木結(jié)構(gòu)于1907年首先在德國問世，至40年代中期已發(fā)展成為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的一個重要分支。廣泛應(yīng)用于各種工程上。1.1梁的型式9南京長江大橋1.1梁的型式10鋼梁鋼梁強(qiáng)度高，施工方便。鋼梁自重比相同跨度混凝土梁輕。維護(hù)費(fèi)用較高，房屋建筑較少使用，但在廠房、橋梁中應(yīng)用較廣泛。1.1梁的型式11某單層工業(yè)廠房1.1梁的型式12砼梁砼梁由砼和鋼筋共同工作，砼受壓，鋼筋受拉，受力明確，構(gòu)造簡單，但其自重較大，跨度一般不超過12米。預(yù)應(yīng)力砼梁預(yù)應(yīng)力砼梁在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，可有效控制裂縫和撓度。鋼-鋼筋砼梁下部鋼材受拉，上部鋼筋砼受壓，充分利用其材料特性。1.1梁的型式131.1梁的型式141.1梁的型式鋼筋砼梁截面型式鋼梁截面型式15懸臂梁梁的一端固定在支座上，使該端不能轉(zhuǎn)動，也不能產(chǎn)生水平和垂直移動。.梁的兩端擱置在支座上，但支座僅使梁不產(chǎn)生垂直移動，可自由轉(zhuǎn)動。為使整個梁不產(chǎn)生水平移動，加設(shè)鉸支座和滾動支座。...支承方式簡支梁連續(xù)梁具有兩個以上支座的梁。..1.1梁的型式16簡支梁玻璃走廊鳥瞰美國大峽谷懸臂梁`1.1梁的型式17連續(xù)梁1.1梁的型式181.1梁的型式超靜定梁靜定梁靜定多跨梁連續(xù)梁單跨梁多跨梁19次梁次梁直接承受板傳來的荷載。主梁主梁除承受板直接傳來的荷載外，還承受次梁傳來的荷載。連梁連梁主要用于連接兩榀框架，使其成為一個整體。圈梁圈梁一般用于磚混結(jié)構(gòu)，將整個建筑圍成一體，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。過梁過梁一般用于門窗洞口的上部，用以承受洞口上部結(jié)構(gòu)的荷載。在結(jié)構(gòu)中的位置1.1梁的型式20建筑剖視圖1.1梁的型式21鋼結(jié)構(gòu)建筑主梁，次梁次梁次梁主梁主梁1.1梁的型式22屋面板混合結(jié)構(gòu)－豎向荷載通過磚墻傳到基礎(chǔ)上圈梁的設(shè)置1.1梁的型式231.2梁的受力與變形單跨梁在豎向均布荷載作用下的彎矩圖梁主要承受垂直于梁軸線方向的荷載的作用,其內(nèi)力主要為彎矩和剪力。

梁的變形主要是撓曲變形。梁的受力與變形主要與梁的約束條件有關(guān)。241.2梁的受力與變形

簡支梁是靜定結(jié)構(gòu),構(gòu)造簡單，施工方便。但內(nèi)力及變形較大。常用于中小跨度建筑。

當(dāng)建筑物的地基較差時采用簡支梁結(jié)構(gòu)較為有利。簡支梁也常被用來作為沉降縫之間的連接構(gòu)件。251.2梁的受力與變形

懸臂梁懸臂端無支承構(gòu)件，視野開闊,空間布置靈活。其缺點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)的固定端有較大的傾覆力矩。設(shè)計時除了考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形外,還要注意結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性。261.2梁的受力與變形

當(dāng)梁柱結(jié)構(gòu)中柱剛度比梁剛度大很多且梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造為剛接時,可按兩端固定梁分析梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力與變形對于一般情況下梁柱剛度相差不多的情況,則柱對梁的約束作用應(yīng)視作彈性支承,這時梁在豎向荷載作用下的內(nèi)力和變形介于兩端固定梁和兩端簡支梁之間。271.3鋼筋砼梁的構(gòu)造梁高可取梁跨度的1/14～1/8,梁寬可梁高度的1/3～1/2。

當(dāng)梁截面高度受限制時，可適當(dāng)采用扁梁。簡支梁可比連續(xù)梁截面稍大些，采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁的截面可稍小些。

鋼筋砼梁截面尺寸應(yīng)根據(jù)梁的跨度、荷載、支承及建筑使用要求確定。28

第二知識單元桁架結(jié)構(gòu)第一節(jié)桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)第二節(jié)屋架結(jié)構(gòu)的型式第三節(jié)屋架結(jié)構(gòu)的選型與布置教學(xué)要求了解桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及其型式，掌握屋架結(jié)構(gòu)選型與布置29桁架（truss）:由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。在房屋建筑中,桁架常用來作為屋蓋承重結(jié)構(gòu),又稱為屋架。30桁架（truss）:由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。在房屋建筑中,桁架常用來作為屋蓋承重結(jié)構(gòu),又稱為屋架。31

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)32

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)組成桁架的所有各桿都是直桿，所有各桿的中心線(軸線)都在同一平面內(nèi)。桁架結(jié)構(gòu)計算的假定33

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)計算的假定桁架的桿件與桿件相連接的節(jié)點(diǎn)均為鉸接節(jié)點(diǎn)。34

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)魯班鎖35

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)計算的假定所有外力(包括荷載及支座反力)都作用在桁架的中心平面內(nèi),并集中作用于節(jié)點(diǎn)上。36

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力

矩形桁架為等高度,沿跨度方向各腹桿的軸力變化與剪力圖一致,跨中小而支座處大,其值變化較大。弦桿跨中節(jié)間軸力大、靠近支座處軸力較小或為零37

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力三角形桁架的高度自跨中最大處向支座節(jié)點(diǎn)最小處呈線性變化,而彎矩的變化自跨中向支座呈拋物線變化,彎矩的減小速度比桁架高度的減小速度慢,故上、下弦桿內(nèi)力在跨中節(jié)間最小,而在靠近支座處最大。38

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力高度呈拋物線型的桁架是最理想的桁架形式。因桁架高度的變化與外荷載所產(chǎn)生的彎矩圖完全一致,使上、下弦桿各節(jié)間軸力也完全相等。39

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的符號(拉或壓)有直接的關(guān)系。對于矩形桁架,斜腹桿外傾受拉,內(nèi)傾受壓,豎腹桿受力方向與斜腹桿相反。40

2.1桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的符號(拉或壓)有直接的關(guān)系。對于矩形桁架,對于三角形桁架,斜腹桿外傾受壓,內(nèi)傾受拉,而豎腹桿則總是受拉。41

2.2屋架結(jié)構(gòu)的型式桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力斜腹桿的布置方向?qū)Ω箺U受力的符號(拉或壓)有直接的關(guān)系。對于矩形桁架,對于三角形桁架,斜腹桿外傾受壓,內(nèi)傾受拉,而豎腹桿則總是受拉。42三角形桁架三角形屋架一般用于屋面坡度較大的屋蓋結(jié)構(gòu)中。一般宜用于中小跨度的輕屋蓋結(jié)構(gòu)。

2.2屋架結(jié)構(gòu)的型式43梯形桁架梯型屋架一般用于屋面坡度較小的屋蓋中。其受力性能比三角形屋架優(yōu)越,適用于較大跨度或荷載的工業(yè)廠房。

2.2屋架結(jié)構(gòu)的型式44梯形桁架矩形桁架矩形屋架也稱為平行弦屋架。其上下弦平行,腹桿長度一致,桿件類型少,易于滿足標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化生產(chǎn)的要求。常用于托架或支撐系統(tǒng)。

2.2屋架結(jié)構(gòu)的型式45梯形桁架屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸屋架的矢高直接影響結(jié)構(gòu)的剛度與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。矢高大、弦桿受力小,但腹桿長、長細(xì)比大、易壓曲,用料反而會增多。矢高小,則弦桿受力大、截面大、且屋架剛度小、變形大。一般矢高可取跨度的1/10~1/5。

2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型及布置矢高屋架上弦坡度的確定應(yīng)與屋面防水構(gòu)造相適應(yīng)。當(dāng)采用瓦類屋面時,屋架上弦坡度應(yīng)大些,一般不小于1/3,以利于排水。當(dāng)采用大型屋面板并做卷材防水時,屋面坡度可平緩些,一般為1/8~l/12。坡度46梯形桁架屋架結(jié)構(gòu)的主要尺寸屋架節(jié)間長度的大小與屋架的結(jié)構(gòu)型式,材料及荷載有關(guān)。一般上弦受壓,節(jié)間長度應(yīng)小些,下弦受拉,節(jié)間長度可大些。屋架上弦節(jié)間長度常取3m。當(dāng)屋蓋采用有檁體系時,則屋架上弦節(jié)間長度應(yīng)與檁條間距一致。

2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型及布置節(jié)間47梯形桁架屋架結(jié)構(gòu)的選型

2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型及布置屋架結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)考慮房屋的用途、建筑造型、屋面防水構(gòu)造、屋架的跨度、結(jié)構(gòu)材料的供應(yīng)、施工技術(shù)條件等因素,做到受力合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用。48梯形桁架屋架結(jié)構(gòu)的選型從結(jié)構(gòu)受力來看,拋物線狀的拱式結(jié)構(gòu)受力最為合理。但拱式結(jié)構(gòu)上弦為曲線,施工復(fù)雜。折線型屋架,與拋物線彎矩圖最為接近,故力學(xué)性能良好。梯形屋架,因其既具有較好的力學(xué)性能,上下弦均為直線施工方便,故在大中跨建筑中被廣泛應(yīng)用。三角形屋架與矩形屋架力學(xué)性能較差。三角形屋架一般僅適用于中小跨度,矩形屋架常用作托架或荷載較特殊情況下使用。

2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型及布置受力49梯形桁架屋架結(jié)構(gòu)的選型屋面防水構(gòu)造決定了屋面排水坡度,進(jìn)而決定屋蓋的建筑造型。

一般來說,當(dāng)屋面防水材料采用粘土瓦、機(jī)制平瓦或水泥瓦時,應(yīng)選用三角形屋架、陡坡梯形屋架。當(dāng)屋面防水采用卷材防水、金屬薄板防水時,應(yīng)選用拱形屋架、折線形屋架和緩坡梯形屋架。

2.3屋架結(jié)構(gòu)的選型及布置防水50