Ch6.3單層剛架?????本章主要內(nèi)容：1、單層剛架結(jié)構(gòu)的受力特點2、單層剛架結(jié)構(gòu)的形式3、單層剛架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與布置4、單層剛架結(jié)構(gòu)的工程實例PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建6.3.1單層剛架結(jié)構(gòu)的受力特點

1、約束條件對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建結(jié)論：剛架結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)于排架結(jié)構(gòu)，因剛架梁柱節(jié)點處為剛 接，在豎向荷載作用下，由于柱對梁的約束作用而減小 了梁跨中的彎矩和撓度。在水平荷載作用下，由于梁對柱子的約束作用減少了柱內(nèi)的彎矩和側(cè)向變位。因此，剛架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都大于排架結(jié)構(gòu)。backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建單層剛架結(jié)構(gòu)的受力特點無鉸剛架：柱腳與基礎(chǔ)固接，三次超靜定結(jié)構(gòu)，剛度好，內(nèi)力分布均勻。柱底有彎矩，對地基與基礎(chǔ)要求高。地基的不均勻沉降會產(chǎn)生附加內(nèi)力。兩鉸剛架：柱腳與基礎(chǔ)鉸接，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大于無鉸剛架。但基礎(chǔ)不承受彎矩，設(shè)計、施工簡單。但柱腳不均勻沉降會產(chǎn)生附加內(nèi)力。三鉸剛架：柱腳、屋脊處均為鉸接，為靜定結(jié)構(gòu)。剛度較差，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大。變形及不均勻沉降均不會產(chǎn)生附加內(nèi)力。適用于小跨度和基礎(chǔ)性能較差的工程建筑。

無鉸剛架是超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)剛度較大，但地基有不均勻沉降時，特使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。三鉸剛架是靜定結(jié)構(gòu)，地基有不均勻沉降時，對結(jié)構(gòu)不會引起附加內(nèi)力，但跨度大時，半榀三鉸剛架的懸臂吊裝內(nèi)力也不少，而且三鉸剛架的剛度也較差，故三鉸剛架一般多用于小跨度(12米)和地基較差的情況。?backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建結(jié)論：結(jié)構(gòu)的一個共同特點是約束越多，內(nèi)力越分散，內(nèi) 力值越小，變形越小即剛度增大。因此，通過增加約 束，可以提高結(jié)構(gòu)的承載力，增加結(jié)構(gòu)的剛度，或可減 小結(jié)構(gòu)的截面尺寸。back從材盡其用的要求來看，剛架結(jié)構(gòu)并不是十分合理的結(jié)構(gòu)。一方面，因為它與連續(xù)梁相似，仍為利用梁、柱截面受彎來承受荷載的結(jié)構(gòu)；另一方面，因為它是一個典型的平面結(jié)構(gòu)，在其自身平面外的剛度極小，必須布置適當(dāng)?shù)闹巍DF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建2、梁柱線剛度比對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響在跨中豎向荷載作用下，當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大很多時，柱對梁端約束作用很小，能夠阻止梁端發(fā)生豎向位移，這時梁的內(nèi)力分布與簡支梁相差無幾。當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度小得多時，柱子不僅能阻止梁端發(fā)生豎向位移，而且還能約束梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動，則柱對梁端的約束作用可看成是在相當(dāng)于固定端的作用下，梁的內(nèi)力分布與兩端固定梁十分接近。當(dāng)梁兩端支承柱剛度不等時，則梁兩端負(fù)彎矩值亦不等，柱剛度大的一側(cè)梁端彎矩大，柱剛度小的一側(cè)梁端負(fù)彎矩小。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建back在頂端水平集中力作用下，當(dāng)梁剛度比柱剛度大很多時，梁柱節(jié)點可看成無任何轉(zhuǎn)動，梁僅作水平向平移而無任何彎曲，柱子上下端僅有相對平移而沒有相對轉(zhuǎn)動，故柱反彎點應(yīng)在柱子高的中點。當(dāng)梁剛度比柱剛度小時，剛架的剛度無法約束柱端的轉(zhuǎn)角變形，梁僅起到一個傳遞水平推力的作用，相當(dāng)于兩端鉸接的連桿，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與排架接近。當(dāng)兩個柱剛度不等時，剛度大的柱承受較大的側(cè)向剪力和彎矩。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建3、門式剛架的高跨比對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響back門式剛架的高度與跨度之比，決定了剛架的基本形式，也直接影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。剛架高度的減小將使支座處水平推力增大。PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建4、結(jié)構(gòu)構(gòu)造造對結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力的影響響backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)創(chuàng)建backPDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)創(chuàng)建5、溫度變化化對結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力的影響響溫度變化對對靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)沒有影響響，但在超超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)中將產(chǎn)生生內(nèi)力。內(nèi)力的大小小與結(jié)構(gòu)的的剛度有關(guān)關(guān)，剛度越越大，內(nèi)力力越大。產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力的溫差差主要有室室內(nèi)外溫差差和季節(jié)溫溫差。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建6、支座移移動對結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力力的影響響backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建6.3.2單層剛架架結(jié)構(gòu)的的形式1.單層剛架架的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式支座約束束條件：：無鉸剛剛架、兩鉸鉸剛架、、三鉸剛剛架；結(jié)構(gòu)材料料：膠合合木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)結(jié)構(gòu)、混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)；構(gòu)件截面面：實腹腹式剛架、空腹腹式剛架架、格構(gòu)構(gòu)式剛架、、等截面面與變截截面剛架；；建筑形體體：平頂頂、坡頂頂、拱頂頂、單跨與多跨跨等；施工技術(shù)術(shù)：膠合合木結(jié)構(gòu)構(gòu)有很多多優(yōu)點，它不不受原木木尺寸的的限制，，可用短薄的板板材拼接接成任意意合理截截面形式的構(gòu)件件，可剔剔除木節(jié)節(jié)等缺陷陷以提高強度，，具有較較好的防防腐和耐耐燃性能，并可可提高生生產(chǎn)效率率。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建2、鋼剛架架結(jié)構(gòu)實腹式和和格構(gòu)式式實腹式剛剛架適用用于跨度度不大的的結(jié)構(gòu)，，常做成成兩鉸式結(jié)構(gòu)。。當(dāng)為兩鉸鉸或三鉸鉸剛架時時，構(gòu)件件應(yīng)為變變截面，，一般按按彎矩圖圖的變化來來改變截截面的高高度。實腹式剛剛架的橫橫梁高度度一般可可取跨度度的l/12一l/20。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建在剛架結(jié)結(jié)構(gòu)的梁梁柱連接接轉(zhuǎn)角處處，由于于彎矩較較大，且且應(yīng)力集中，材材料處于于復(fù)雜應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，應(yīng)特特別注意意受壓翼翼緣的平面外穩(wěn)穩(wěn)定和腹腹板的局局部穩(wěn)定定。一般般可做成成圓弧過過濾并設(shè)置必要要的加勁勁肋。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建格構(gòu)式剛剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)的適用用范圍較較大，且且具有剛剛度大、、省鋼材等優(yōu)優(yōu)點。當(dāng)當(dāng)跨度較較小時可可采用三三鉸式結(jié)結(jié)構(gòu)，當(dāng)當(dāng)跨度較大時時可采用用兩鉸式式或無鉸鉸結(jié)構(gòu)。。格構(gòu)式剛剛架的梁梁高可取取跨度的的1/15一1/20。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建3、鋼筋混混凝土剛剛架back鋼筋混凝凝土剛架架一般適用于于跨度不不超過18m、檐高不不超過10m，并且吊吊車起重量不不超過100kN的建筑中中。在構(gòu)件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處，，由于彎矩較較大，且且應(yīng)力集中，，可采用用加腋的形式式，也可可適當(dāng)?shù)赜脠A圓弧過渡渡。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建back為了減少少材料用用量，減減輕結(jié)構(gòu)構(gòu)自重，，可采用空空腹剛架架。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建4、預(yù)應(yīng)力力混凝土土剛架back為了提高高結(jié)構(gòu)剛剛度、減減小桿件件截面，，可采用用預(yù)應(yīng)力力混凝土土剛架。為適應(yīng)結(jié)結(jié)構(gòu)中彎彎矩圖的的變化，，預(yù)應(yīng)力力鋼筋一一般為曲曲線形布布置，采用用后張法法施工。。預(yù)應(yīng)力力鋼筋的的位置，，應(yīng)根據(jù)據(jù)豎向荷荷載作用下下剛架的的彎矩圖圖布置在在構(gòu)件的的受力部部位。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建6.3.3單層剛架架結(jié)構(gòu)的的構(gòu)造與與布置1、單層剛剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)的外形形單層剛架架結(jié)構(gòu)的的外形可可為平頂頂、坡頂頂或拱頂頂，可以以為單跨跨、雙跨跨或多跨連連續(xù)。它它可以根根據(jù)通風(fēng)風(fēng)、采光光的需要要設(shè)置天天窗、通通風(fēng)屋脊脊的采光帶帶。剛架橫梁梁的坡度度主要由由屋面材材料及排排水要求求確定。。2、剛架節(jié)節(jié)點的連連接構(gòu)造造鋼剛架節(jié)節(jié)點的連連接構(gòu)造造backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建back混凝土剛剛架節(jié)點點的連接接構(gòu)造剛架預(yù)制制單元的的劃分應(yīng)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)受力可可靠，制制造、運輸輸、安裝裝方便。。一般可把把接頭位位置設(shè)置在鉸鉸接節(jié)點點或彎矩為零零的部位位，把整個剛剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)劃分成倒L形、F形、Y形拼裝單單元，在劃分結(jié)結(jié)構(gòu)單元元時，接頭頭位置應(yīng)應(yīng)根據(jù)剛架在在主要荷荷載作用下的的內(nèi)力圖圖確定。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建3、剛架鉸鉸節(jié)點的的構(gòu)造back剛架鉸節(jié)節(jié)點包括括頂鉸及支座座鉸。鉸節(jié)點的的構(gòu)造應(yīng)應(yīng)滿足力學(xué)中中的完全全鉸的受力要要求，即即應(yīng)保證節(jié)點點能傳遞遞豎向壓力及及水平推推力，但不不能傳遞遞彎矩。鉸節(jié)點既既要有足足夠的轉(zhuǎn)動能能力，又又要使構(gòu)造簡簡單，施施工方便。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建當(dāng)支座反反力不大大時，宜宜設(shè)計成成板式鉸鉸，當(dāng)支支座反力力較大時，，應(yīng)設(shè)計計成臼式式鉸或平平衡鉸。。臼式鉸和和平衡鉸鉸的構(gòu)造造比較復(fù)復(fù)雜，但但受力性性能好。。PDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建4、單層剛剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)的布置置backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建5、剛架結(jié)結(jié)構(gòu)的支支撐系統(tǒng)統(tǒng)backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建6.3.4單層剛架架結(jié)構(gòu)的的工程實實例1、某飛機機維修車車間backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建2、武漢體體育學(xué)院院游泳館館backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建3、珠海玻玻璃纖維維有限公公司主廠廠房backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建4、威海體體育基地地田經(jīng)館館backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建backPDF文件使用用"pdfFactoryPro"試用版本本創(chuàng)建結(jié)構(gòu)選型型時要綜綜合考慮慮建筑的的結(jié)構(gòu)形形式、功功能要求求和經(jīng)濟濟指標(biāo)，，進(jìn)行多多方案的比較較。我國國某飛機機維修車車間設(shè)計計時進(jìn)行行的方案案比較是是一個成成功的例例子。該車間主主要修理理當(dāng)時的的“伊爾-24”和“安-24”型民航客客機。飛機機身身長24m，機翼寬寬32m，尾翼高高8.1m，螺旋槳槳高5.1m,機翼離地地3m。方案1是采用屋架（（圖a），機尾高8.1m，屋架下弦不不能低于8.8m，由于建筑空間與飛機機的外形與尺尺寸不夠匹配配，整個廠房房的高度需要要升高，室內(nèi)空間間不能得到充分分利用，這個個方案不夠經(jīng)經(jīng)濟。方案2是采用雙曲拋拋物面懸索結(jié)結(jié)構(gòu)（圖b），建筑空間間與飛機的外外形與尺寸比較匹配，但但由于材料和和施工技術(shù)的的原因，懸索索結(jié)構(gòu)用于跨跨度較小的車車間也不夠經(jīng)濟。方案3是采用門式剛剛