专业工程管理与实务(建筑工程)(一级建造师)精讲班第6讲讲义

六、桁架结构体系
　　桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时，节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是可利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。单层厂房的屋架常选用桁架结构。
　　屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作用。同样高跨比的屋架，当上下弦成三角形时，弦杆内力最大，当上弦节点在拱形线上时，弦杆内力最小。屋架的高跨比一般为1／6至1／8较为合理。一般屋架为平面结构，平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中，大跨屋架必需进行吊装验算。桁架结构在其他结构体系中也得到采用。如拱式结构单层刚架结构等体系中，当断面较大时，亦可用桁架的形式。

七、网架结构
　　网架是由许多杆架按照一定规律组成的网状结构。它改变了平面桁架的受力状态，是高次超静定的空间结构。网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。平板网架采用较多，其优点是：空间受力体系，杆件主要承受轴向力，受力合理，节约材料(如上海体育馆，直径110m，用钢量仅49kg／平方米)，整体性能好，刚度大，抗震性能好。杆件类型较少，适于工业化生产。平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。角锥体系受力更为合理，刚度更大。网架的高度主要取决于跨度，网架尺寸应与网架高度配合决定，腹杆的角度以45度为宜。


八、拱式结构
　　拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。由于拱式结构受力合理，在建筑和桥梁中被广泛应用。它适用于体育馆、展览馆等建筑中。巴黎国家工业与技术展览中心，跨度206m，拱式结构，是当今世界有名的大跨度建筑。

拱的类型
按照结构的组成和支承方式，拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。 工程中，后两种拱采用较多。拱是一种有推力的结构，
解决这个问题非常重要，通常可采用下列措施：
1)推力由拉杆承受；
2)推力由两侧框架承受。

九、悬索结构
　　悬索结构，是比较理想的大跨度结构形式之一，在桥梁中被广泛应用。目前，悬索屋盖结构的跨度已达160m，主要用于体育馆、展览馆中。悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索，钢索是用高强度钢绞线或钢丝绳制成。
1)悬索结构的受力特点
悬索结构包括三部分：索网、边缘构件和下部 支承结构。
索非常柔软，其抗弯刚度忽略不计。索的形状随荷载性质而变。索是中心受拉构件，既无弯矩也无剪力。水平反力为H，方向是向外的。索的拉力取决于跨中的垂度，，垂度越小拉力越大。索的垂度一般为跨度的1／30。索的合理轴线形状随荷载的作用方式而变化。
2)悬索的类型及实例
悬索结构可分为单曲面与双曲面两类。单曲拉索体系构造简单，屋面稳定性差。双曲拉索体系，它由承重索和稳定索组成。支承结构可以有很多种，如框架、拱等。
北京工人体育馆，为圆形悬索结构，可容纳15000名观众。比赛大厅直径94m，周围为四层框架结构，宽7．5m，主要为附属用房及休息廊。

十、薄壁空间结构
　　薄壁空间结构，也称壳体结构。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以称薄壁。它属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。它的受力比较合理，材料强度能得到充分利用。薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱乐部、飞机库等。
薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。薄壁空间结构的曲面形式很多。这里讲两种，筒壳和双曲壳。
筒壳一般由壳板、边粱和横隔三部分组成。筒壳的空间工作是由这三部分结构协同完成的。它的跨度在30m以内是有利的。当跨度再大时，宜采用双曲薄壳。
　　双曲壳特别适用于大空间大跨度的建筑。双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳。目前园顶的直径已达200多米。圆顶结构可用在大型公共建筑中，如天文馆、展览馆的屋盖。圆顶结构由壳面、支座环组成。通过支座环支于垂直构件上。壳面主要承受压力，支座环承受拉力。北京天文馆顶盖为半球形圆顶，直径25m，壳面厚6cm，结构自重每平方米约200公斤。双曲扁壳是双曲抛物面的一种形式，它由壳板和竖直的边缘构件(横隔构件)组成。因为扁壳的矢高比底面尺寸小得多，大约为1／5，所以叫扁壳。例如北京火车站大厅，35m×35m的双曲面扁壳屋盖，壳板为8cm，宽敞明亮，是一成功的范例。