1A411043大跨度房屋结构的主要类型与受力特点

1A411043 大跨度房屋结构的主要类型与受力特点

一般认为，大跨度房屋结构是指24m以上的跨度。能做到24m以上跨度的结构有桁架、网架、刚架、拱、悬索和薄壁空间结构等。
(1)大跨度屋架
大跨度的屋架多采用钢桁架或预应力混凝土桁架。
1)屋架的受力特点：
屋架是由杆件组成的构件体系，其节点一般假定为铰接点。当荷载只作用在节点上时，所有杆件均只有轴向力，其材料强度可以得到充分利用，这就是屋架结构的优点，因此它在较大跨度的建筑中得到应用。
2)屋架的形式、基本尺寸：
3)屋架的制作、运输与安装：
屋架就其整体结构讲是受弯构件，平面结构。屋架的平面外刚度非常弱。
(2)平板网架结构
1)网架的特点与适用范围：
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，其优点如下：
①三维空间受力体系。杆件主要承受轴向力，受力合理，节省材料。
②整体性好，刚度大，稳定，抗震性能好，可悬挂吊车；
③杆件类型较少，比较统一，适于工业化生产；
④尤其适用于大跨结构，体育馆、展览馆等大型建筑广泛采用。
2)结构形式：
平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。
交叉桁架体系是由上下弦平行的平面桁架，相交叉联成一体的空间结构。
角锥体系网架是由三角锥、四角锥或六角锥单元分别组成的空间网架结构。它比交叉桁架体系网架刚度大，受力性能更好，而且可以在工厂生产出标准角锥单元体，便于现场安装。
3)平板网架的受力特点：
网架的高度(即厚度)直接影响网架的刚度和杆件内力。网架的高度主要取决于跨度。网格尺寸应与网架高度配合决定。
4)网架的杆件形式与节点：
杆件形式有钢管和角钢两种。钢管比角钢受力合理，材料节省35％，大跨度网架多用钢管。
5)网架结构的制作与安装：
网架制作要求精度高。否则会产生附加内力使部分构件受力过大。
网架结构的安装方法可分为高空拼装和整体安装两类。
(3)单层刚架结构
1)单层刚架的受力特点与适用范围：
单层刚架一般是由直线形杆件，梁与柱刚性连接而成的结构。其受力特点是：在竖向荷载作用下柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平力的作用下，梁对柱约束减少了柱内弯矩。梁与柱由于刚性连接，因而刚度提高。
门式刚架可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架三种。无铰刚架，柱底弯矩大，是超静定结构，结构刚度大。当地基发生不均匀沉降时，结构会产生附加内力。三铰刚架是静定结构。当基础有不均匀沉降时，结构不会产生附加内力。两铰刚架也是超静定结构。
刚架造型美观，施工简便，室内空间大，在工业厂房、体育馆、礼堂、展览馆中广泛采用。
2)单层刚架的截面形式及节点构造：
(4)拱式结构
1)拱的受力特点与适用范围：
拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。
拱式结构的主要内力为压力，可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。
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。
2)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，见图lA411043-6。工程中，后两种拱采用较多。拱是一种有推力的结构，拱脚必须能够可靠地传承水平推力。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。

例题：拱是一种有推力的结构，在竖向分布荷载作用下，结构构件主要( )。
A、受拉
B、受压
C、受弯
D、受剪
答案：B

(5)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。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。
边梁是索的不动铰支座。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。水平反力方向向外。
索的拉力取决于跨中的垂度，垂度越小拉力越大。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。
(6)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。

例题：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（ ）。它的受力比较合理，材料强度能得到充分利用。
A、拉力
B、压力
C、弯矩
D、剪力
答案：B