——结构实例分析(2)
班级：15建筑设计2班
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2016年4月
桁架屋架结构的分类、受力与变形特点
桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式平面或空间结构。（桁架是由直线形杆件组成三角形区格集合形成的一种平面结构单元。）桁架常用作为为屋盖承重结构，称为屋架。目前在工业厂房结构中常见的屋架就是典型的桁架
桁架结构的分类
按外形分: 平行弦桁架; 折弦桁架; 三角形桁架
按竖向荷载是否引起水平推力分: 梁式桁架（无推力）; 拱式桁架（有推力）
按几何组成方式分: 简单桁架; 联合桁架; 复杂桁架
燃煤发电厂按腹杆布置方式分: 单向斜杆式; 人字式腹杆; 再分式腹杆; 交叉式腹杆 主要结构特点
各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，
桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。
桁架结构的受力特点
(1)所有外力 (包括荷载及支座反力)都作用在桁架的中心平面内,并集中作用于节点上。
(2)从力学方面分析，桁架外形与简支梁的弯矩图相似时，上下弦杆的轴力分布均匀，腹杆轴力小，用料最省；从材料与制造方面分析，木桁架做成三角形，钢桁架采用梯形或平行弦形，钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或梯形为宜。
(3)桁架的高度与跨度之比，通常，立体桁架为1/12~1/16，立体拱架为1/20~1/30，张拉立体拱架为1/30~1/50，在设计手册和规范中均有具体规定。桁架的使用范围很广，在选择桁架形式时应综合考虑桁架的用途、材料和支承方式、施工条件，其最佳形式的选择原则是在满足使用要求前提下，力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。
矩形桁架:为等高度,沿跨度方向各腹杆的轴力变化与剪力图一致,跨中小而支座处大,其值变化较大。弦杆跨中节间轴力大、靠近支座处轴力较小或为零
三角形桁架:高度自跨中最大处向支座节点最小处呈线性变化,而弯矩的变化自跨中向支座呈抛物线变化,弯矩的减小高度速度比桁架的减小速度慢,故上、下弦杆内力在跨中节间最小,而在靠近支座处最大。
抛物线型的桁架:是最理想的桁架形式。因桁架高度的变化与外荷载所产生的弯矩图完全一致,使上、下弦杆各节间轴力也完全相等。
梯形桁架: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。
空腹桁架:空腹桁架基本取用多边形桁架的外形，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。
桁架桥
1、桁架桥是桥梁的一种形式。
2、桁架桥一般多见于铁路和高速公路；分为上弦受力和下弦受力两种。
3、桁架由上弦、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；由于杆件本身长细比较大，虽然杆件之间的连接可能是“固接”，但是实际杆端弯矩一般都很小，因此，设计分析时可以简化为“铰接”。简化计算时，杆件都是“二力杆”，承受压力或者拉力。
4、由于桥梁跨度都较大，而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱，因此，“平面外”需要设置支撑。设计桥梁时，“平面外”一般也是设计成桁架形式，这样，桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。
5、有些桥梁桥面设置在上弦，因此力主要通过上弦传递；也有的桥面设置在下弦，由于平面外刚度的要求，上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。
蓝领人才 6、桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。
屋架结构
屋架是房屋组成部件之一，平房、中式楼房中房屋组成共有屋面、屋架、墙身、门窗、顶棚、地面、装修、设备、附属物等九类。
（1）屋架的主要缺点是结构高度大，侧向刚度小。
（2）结构高度大，增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖，通风，采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。
结构侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，需要设置支撑。耗钢量不少但未能材尽其用。
（3）屋架结构的形式很多，按所使用材料的不同，分为：木屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、组合屋架（钢-木，混凝土-钢）等。朝阳办照
（5）按屋架外形的不同，有：三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线型屋架、平行弦屋架等。
（6）根据结构受力的特点及材料性能：桥式屋架、无斜腹杆屋架、刚接屋架、立体桁架。煅烧氧化铝
实例分析：工程概况、结构形式及特点（图文并茂）
红砖厂中有很多桁架结构，这些屋架给人一种美的享受，里面还有很多不同类型的梁式结构
红砖厂是广州第一家非企业非房地产包装的真正意义创意区，是一个以国际标准定义的艺术、生活中心。现在，红砖厂正以现代的视野、国际的平台，探索、打造富有时尚、创意、艺术和人文精神的新领域。
作为广州第一家非房地产性质的真正意义创意区，这里正在发展成一个国际标准定义的艺术、生活中心。每一栋红砖厂房，都有一段沉睡的历史，经过经年的岁月沉淀和历史升华，百废待兴。跟随全球都提倡的“保育与创造”风潮，我们责无旁贷地延续历史，唤醒新生，艺术生活区的概念油然而生。每一个大都市都有一片属于自己的LOFT天地，无论是纽约的SOHO，芝加哥的SUHU，北京的798，上海的M50…… 这个在纽约一炮而红的概念在全球迅速蔓延，建立在仓库和厂房的画廊和工作室，介乎于艺术于生活之间，游走于创作与悠闲之中，引发遐想，品味生活。红专厂在广州正饰演这种角。作为2010亚运主办城市，广州成为了亚洲甚至世界的焦点城市，角自然也焕然一新。 红砖厂艺术生活区的业态种类包括艺术文化交流机构、国际画廊、艺术家工作室、雕塑展厅及广场展示区、酒吧/咖啡厅、进口书店、艺术文化商店、摄影棚、养生会所等数十个种类，是一个以国际标准定义的艺术、生活中心。
这是一个个电线架但这运用了，桁架结构，说明桁架结构的稳定性是非常好
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埃菲尔铁塔的结构体系既直观又简洁:底部是分布在每边128m长底座上的4个巨型倾斜柱墩,倾角54°，由57.63m高度处的第一层平台联系支承;第一层平台和115.73m高度处的第二层平台之间是4个微曲的立柱 ；再向上4个立柱转化为几乎垂直的、刚度很大的方尖塔，其间在276.13m高度处设有第三层平台;在300.65m高度处是塔顶平台,布置有电视天线。铁塔总重10000t，承担这些重量的是4个坚固的直伸至下卧持力土层的沉箱基础。在1884年6月的时候,埃菲尔设计事务所的两位主要工程师EmileNouguier和MauriceKoechlin 就有了设计一座超高塔的思想。初步的设计像一个巨大的塔架，有四个由格构梁架构成的支腿，分立支撑在基础上并在塔顶收在一起，其间布置等间距横梁联系。为了更加合意公众的评价，Nouguier和Koechlin邀请建筑师StephenSauvestre对结构的表现形式作进一步处理。Sauvestre提议用石砌台座整饰塔脚，用具有纪念性的拱结构连
关于依法严惩危害食品安全犯罪活动的通知接四个塔柱与第一层平台，每层平台设大型玻璃墙大厅，顶部采用球状造型等装饰手法来亮化结构。在其后的设计中工程师们进行了进一步的完善，像巨型拱之类的一些设计思想得到保留，并给铁塔以极富性格的表现。另外，横梁的设置得到简化并与塔柱优化以后的线形相协调，使铁塔结构受力更加简捷，形式更加优美，高扬的动势更加强烈。
第一平台底部4个连接倾斜柱墩的大拱起初是为装饰用的，有人认为这4个拱破坏了塔结构的直线性、简洁性和“诚实”性，也损害了塔身的美观，但事实上这个“伪拱”已被公认为塔身外形的一个基本组成部分。如果说是横梁将四个塔柱简单联系在一起，那么，巨型拱的设置则把塔柱统一到铁塔这一整体中来。而且装饰拱的曲线线形与塔柱的曲线线形也很协调。从图上也可以看出，部斜塔柱与水平横梁的装饰拱也具有一定的结构功能，虽然拱不承担塔柱向下传递的竖向荷载，但却使塔柱与横梁的连接加强，并使水平荷载作用下横梁与斜塔柱间的力流更加顺畅。从铁塔的初步设想图中可以看出，下横梁和塔柱的联结也表现出接头处曲线过渡的想法，只是在建筑师的建议下，通过不断的优化，使结构表现的更加充分，整体形式更加统一。
