桁架、单层刚架与拱.pdf

第三篇 钢结构设计计算及实例与图集 第五章 桁架、单层刚架与拱 第一节 桁 架 一、桁架的用途和结构组成 桁架是由杆件组成的几何不变体，既可作为独立的结构，又可作为结构体系的一个 单元发挥承载作用。广义的桁架所对应的工程范围很广，例如简支或连续支承的竖向桁 架可用于桥梁、屋架 （图! # $%），水平放置的桁架可用于工业厂房中的吊车制动系 统、墙面抗风支承 （图! # $ ），输电塔、微波塔、缀条柱等则是直立的悬臂式桁架 （图! # $’）。前两类桁架可看作是空腹的抗弯构件，本节主要介绍这两类桁架。后 一类桁架，或作为塔式结构处理，或作为格构式柱按空腹式受压或压弯构件处理。 图! # $ 桁架结构 （）纵向桁架；（）水平桁架；（）竖向悬臂桁架；（）空间桁架 % ’ ( 桁架有平面桁架和空间桁架之分。图 （）是典型的平面桁架，图 ! # $ ! # $ — +*) — 第五章 桁架、单层刚架与拱 （）的剖面从形式上看，具有空间构架的几何构成，但其主要受力是两榀平行的竖向桁 ! 架，一般仍作为平面桁架分析和设计。图 （）是跨度较大时采用的一种屋架 # $ # % 或檩条形式，具有空间桁架的特征。 平面桁架在其自身平面内有很大的刚度，能负担很大的横向荷载，但其平面外的刚 度很小。对于可能发生的侧向荷载，以及考虑平面外的稳定性，一般需要有平面外的支 承。平面外支承可以由多种方式实现。如对图 （）的组成共同工作的两榀桁 # $ # % ! 架，在其上下弦平面分别形成几何不变的体系，可以起到这种作用。图 （） # $ # % ’ 中，利用墙面对桁架起面外支承作用。桁架平面外支承一般的形式是采用支撑系统。例 如图 # $ # ( 所示屋盖结构，平面桁架作为承受屋面竖向荷载的主要承重构件，称为屋 架。在屋架上弦平面内，可设置各种支撑，图中所示上弦平面的横向水平支撑就是其中 的一种。当不设置这种支撑时，屋架的受压弦杆可能发生如 轴处虚线所示的失稳波 ! 形。一旦设置了这类支撑，两相邻屋架上弦就形成了几何不变的体系，受压弦杆可能的 失稳波形如轴处虚线所示。比之前一种情况，显然减少了受压弦杆在桁架平面外的计 算长度，提高了整体稳定的承载力。端开间 （轴线 与 之间、 与 之间）以外的部 ! # $ 分，通过设置系杆，成为依托于支撑开间的几何不变体。从图 # $ # ( 中还可以发现， 两相邻屋架的弦杆和横向水平支撑实际上又形成了一水平桁架)*)+*+，可以作为抵抗 屋架桁架平面外侧向力的结构。类似的给桁架提供平面外支承点的方式，也可通过交叉 桁架体系的方法实现 （图 # $ # ），各榀桁架既承受自身平面内作用的荷载，又为相 垂直的桁架提供侧向支承刚度。 图 # $ # ( 屋盖上弦平面的横向水平支撑 组成钢桁架的杆件，可以是钢管截面，如圆管、矩形或方形钢管，轧制的 型钢、