桁架結(jié)構(gòu)體系
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，節(jié)點(diǎn)一般假定為鉸節(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí)，桿件只有軸向力，其材料的強(qiáng)度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)。
屋架的弦桿外形和腹桿布置對(duì)屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架，當(dāng)上下弦成三角形時(shí)，弦桿內(nèi)力大，當(dāng)上弦節(jié)點(diǎn)在拱形線上時(shí)，弦桿內(nèi)力小。屋架的高跨比一般為1／6至1／8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu)，平面外剛度非常弱。在制作運(yùn)輸安裝過(guò)程中，大跨屋架必需進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層剛架結(jié)構(gòu)等體系中，當(dāng)斷面較大時(shí)，亦可用桁架的形式。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架是由許多桿架按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它改變了平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點(diǎn)是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料(如上海體育館，直徑110m，用鋼量?jī)H49kg／平方米)，整體性能好，剛度大，抗震性能好。桿件類型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理，剛度更大。網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以45度為宜。
八、拱式結(jié)構(gòu)
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國(guó)家工業(yè)與技術(shù)展覽中心，跨度206m，拱式結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今世界有名的大跨度建筑。
拱的類型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無(wú)鉸拱。 工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，
解決這個(gè)問(wèn)題非常重要，通?？刹捎孟铝写胧?BR> 1)推力由拉桿承受；
2)推力由兩側(cè)框架承受。
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)，是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一，在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于體育館、展覽館中。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索是用高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。
1)懸索結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部 支承結(jié)構(gòu)。
索非常柔軟，其抗彎剛度忽略不計(jì)。索的形狀隨荷載性質(zhì)而變。索是中心受拉構(gòu)件，既無(wú)彎矩也無(wú)剪力。水平反力為H，方向是向外的。索的拉力取決于跨中的垂度，，垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的1／30。索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。
2)懸索的類型及實(shí)例
懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡(jiǎn)單，屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系，它由承重索和穩(wěn)定索組成。支承結(jié)構(gòu)可以有很多種，如框架、拱等。
北京工人體育館，為圓形懸索結(jié)構(gòu)，可容納15000名觀眾。比賽大廳直徑94m，周圍為四層框架結(jié)構(gòu)，寬7．5m，主要為附屬用房及休息廊。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)
薄壁空間結(jié)構(gòu)，也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以稱薄壁。它屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力，彎矩很小。它的受力比較合理，材料強(qiáng)度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂(lè)部、飛機(jī)庫(kù)等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費(fèi)模板、費(fèi)工時(shí)。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。這里講兩種，筒殼和雙曲殼。
筒殼一般由殼板、邊粱和橫隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時(shí)，宜采用雙曲薄殼。
雙曲殼特別適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前園頂?shù)闹睆揭堰_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中，如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過(guò)支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力，支座環(huán)承受拉力。北京天文館頂蓋為半球形圓頂，直徑25m，殼面厚6cm，結(jié)構(gòu)自重每平方米約200公斤。雙曲扁殼是雙曲拋物面的一種形式，它由殼板和豎直的邊緣構(gòu)件(橫隔構(gòu)件)組成。因?yàn)楸鈿さ氖父弑鹊酌娉叽缧〉枚?，大約為1／5，所以叫扁殼。例如北京火車站大廳，35m×35m的雙曲面扁殼屋蓋，殼板為8cm，寬敞明亮，是一成功的范例。
本節(jié)內(nèi)容總結(jié)
第一二三講的輔導(dǎo)課程，我們講的比較細(xì)，內(nèi)容是
1A411000房屋結(jié)構(gòu)工程技術(shù)，下面我們總結(jié)一下這部分的內(nèi)容中考試的要點(diǎn)及分析典型的例題
本節(jié)考點(diǎn)盤點(diǎn)及預(yù)測(cè)分析
本節(jié)內(nèi)容在新教材中有一些增加和調(diào)整。
序號(hào)
考點(diǎn)內(nèi)容
應(yīng)試要求
已考考點(diǎn)分布（分值）
2007年
2004年
2005年
2006年
1
房屋結(jié)構(gòu)的安全性要求（新增）
一般掌握
√
2
影響桿件強(qiáng)度、穩(wěn)定的因素及公式
重點(diǎn)掌握
3
2
3
√
3
房屋結(jié)構(gòu)的適用性要求（新增）
一般掌握
√
4
房屋結(jié)構(gòu)的耐久性要求（新增）
重點(diǎn)掌握
√
5
建筑荷載的分類及裝飾裝修荷載的變動(dòng)（新增）
重點(diǎn)掌握
√
6
桿件的平衡方程及受力分析
重點(diǎn)掌握
1
1
1
√
7
常見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系及應(yīng)用
一般了解
3
3
3
√
重要考點(diǎn)*
考點(diǎn)一房屋結(jié)構(gòu)工程的可靠性技術(shù)要求
【考點(diǎn)內(nèi)容】考生應(yīng)重點(diǎn)掌握的內(nèi)容總結(jié)如下：
房屋結(jié)構(gòu)的可靠性
安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性
兩種極限狀態(tài)
承載力極限狀態(tài)
正常使用極限狀態(tài)
細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界力公式
，L0為壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度。
影響臨界力的因素
壓桿的支承情況（L0）、材料（E）、截面形狀（I）、長(zhǎng)度（L）。當(dāng)柱的一端固定一端自由時(shí)，L0=2L，L為桿件的實(shí)際長(zhǎng)度；兩端固定時(shí)，L0=0.5L；一端固定一端鉸支時(shí)，L0=0.7L；兩端鉸支時(shí)，L0=L
臨界應(yīng)力的計(jì)算公式
（其中長(zhǎng)細(xì)比λ是影響臨界應(yīng)力的綜合因素）
影響混凝土耐久性因素
保護(hù)層厚度、水灰比、水泥用量等
梁的變形主要是彎矩引起的，主要體現(xiàn)為彎曲變形。
影響梁的位移的主要因素：跨度（L）、材料（E）、截面形狀（I）、外部荷載（q）。
【典型考題】假定外荷載在某構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的荷載效應(yīng)為軸向拉力S，構(gòu)件對(duì)此產(chǎn)生的抵抗能力為R，則當(dāng)（D）時(shí)，該構(gòu)件處于即將破壞的邊緣極限狀態(tài)。
A．S>R
B．S
D．S=R
答案：D
解題思路：當(dāng)S>R時(shí)，構(gòu)件將破壞，即屬于不可靠狀態(tài)；當(dāng)S
【典型考題】裂縫控制主要針對(duì)混凝土梁（受彎構(gòu)件）及受拉構(gòu)件。裂縫控制分為（）等級(jí)。
A．2個(gè)
B．3個(gè)
C．4個(gè)
D．5個(gè)
答案：B
解題思路：混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制可分為三個(gè)等級(jí)：（1）構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力；（2）構(gòu)件雖有拉應(yīng)力，但不超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度；（3）允許出現(xiàn)裂縫，但裂縫寬度不超過(guò)允許值。對(duì)（1）、（2）等級(jí)的混凝土構(gòu)件，一般只有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件才能達(dá)到。所以正確選項(xiàng)為B。
【典型考題】[2006年真題]關(guān)于簡(jiǎn)支梁變形大小的影響因素，下列表述正確的是（ACE）。
A．跨度越大，變形越大
B．截面的慣性矩越大，變形越大
C．截面積越大，變形越小
D．材料彈性模量越大，變形越大
E．外荷載越大，變形越大
答案：ACE
解題思路：影響梁變形（位移）的因素有跨度、材料、截面形狀、外部荷載、支座情況等。要求考生要掌握均布荷載作用下懸臂梁的大變形公式（ ）中各影響因素與變形的關(guān)系，如與梁變形（位移）成正比的因素有跨度、荷載，成反比的因素有慣性矩、彈性模量等，此處知識(shí)點(diǎn)可出多選題。而所有因素中影響大的是跨度（L），此處也可出計(jì)算式的單項(xiàng)選擇題，如當(dāng)梁的跨度增加1倍時(shí)，其變形增大到原來(lái)的多少倍（16倍）。重要考點(diǎn)的多種題型變化在后面每章的同步訓(xùn)練中給出，考生可以邊學(xué)邊練用以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。
【典型考題】[2005年真題]受壓構(gòu)件，兩端鉸支，其臨界力為５０kN，若將構(gòu)件改為兩端固定，則其臨界力為（）kN。
A50
B100
C 150
D200
答案：D
解題思路：考核的是不同支座情況下的臨界力計(jì)算公式。受壓桿件穩(wěn)定的臨界力公式 ?？忌攸c(diǎn)掌握影響臨界力大小的因素，如受壓桿件的材料、截面形狀、長(zhǎng)度、支承情況等。此處知識(shí)點(diǎn)的考核既可以出“文字題”，如：同等情況的鋼柱的臨界力比木柱大，是因?yàn)椋ㄤ撝膹椥阅Ａ看螅?。也可以出“?jì)算題”，如：受壓桿件的慣性矩縮小1倍時(shí)，其臨界力（縮小1倍）。
考點(diǎn)二計(jì)算靜定梁的內(nèi)力
【考點(diǎn)內(nèi)容】重點(diǎn)掌握力的平衡方程和截面法在計(jì)算靜定梁內(nèi)力中的應(yīng)用。
熟練掌握平面任意力系平衡方程（ΣX＝0，ΣY＝0，ΣMA＝0）的應(yīng)用，此處知識(shí)點(diǎn)是每年的必考題。
計(jì)算梁內(nèi)力的一般步驟：第一步，去掉約束，畫出桿件受力圖；第二步：利用平衡方程，求出約束反力；第三步：用截面法計(jì)算出梁的內(nèi)力
【典型考題】[2006年真題]一個(gè)重量為W的物體,通過(guò)兩根繩索AC和BC懸吊(如下圖所示).下列四種情況中,繩索AC拉力大的是(A).
A．
B．
C．
D．
答案：A
解題思路：。計(jì)算梁內(nèi)力的一般步驟：第一步，去掉約束，畫出桿件受力圖；第二步：利用平衡方程，求出約束反力；第三步：用截面法計(jì)算出梁的內(nèi)力
【典型考題】[2005年真題]梁的支承與受力如圖，Ａ為鉸支座，Ｃ為固端支座，則Ａ支座反力為（）kN。
A.１
B.２
C.３
D.４
答案：B
解題思路：計(jì)算梁內(nèi)力的一般步驟：第一步，去掉約束，畫出桿件受力圖；第二步：利用平衡方程，求出約束反力；第三步：用截面法計(jì)算出梁的內(nèi)力。如圖所示，設(shè)A支座反力為X，2X=4×1，解得X=2KN
【典型考題】[2005年真題]有一伸臂梁受力及支承如圖，則固端A的彎矩為（）ｋＮ．ｍ。
A2
B3
C6
D9
答案：C
解題思路：計(jì)算梁內(nèi)力的一般步驟：第一步，去掉約束，畫出桿件受力圖；第二步：利用平衡方程，求出約束反力；第三步：用截面法計(jì)算出梁的內(nèi)力。如圖所示，固端A的彎矩=3×2=6KN.M
考點(diǎn)三 靜定桁架的特點(diǎn)及內(nèi)力計(jì)算
【考點(diǎn)內(nèi)容】重點(diǎn)掌握桁架及二力桿的特點(diǎn)。
桁架的特點(diǎn)
1．
桁架的節(jié)點(diǎn)是鉸接；
2．每個(gè)桿件的軸線是直線，并通過(guò)鉸的中心；
3．荷載及支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上
節(jié)點(diǎn)法計(jì)算內(nèi)力的步驟
1．去掉約束，畫出受力圖
2．利用平衡方程，求出約束反力
3．用節(jié)點(diǎn)法求出桿件內(nèi)力
截面法計(jì)算內(nèi)力的步驟
1．去掉約束，畫出受力圖
2．利用平衡方程，求出約束反力
3．用截面法求出桿件內(nèi)力
【典型考題】[2004年真題]有一桁架，受力及支承如下圖，則AC桿和AB桿的內(nèi)力分別為（）。拉力為正，壓力為負(fù)。
A.-1kN,-1kN
B.0,-1kN
C.1kN,1kN
D.1kN,0
答案：B
解題思路：計(jì)算內(nèi)力的思路為：
1．去掉約束，畫出受力圖
2．利用平衡方程，求出約束反力
3．用節(jié)點(diǎn)法求出桿件內(nèi)力
考點(diǎn)四防止結(jié)構(gòu)傾覆的技術(shù)要求
【考點(diǎn)內(nèi)容】重點(diǎn)掌握如下內(nèi)容。
力矩的概念及平衡
力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果要用力矩來(lái)度量；
力矩的單位是P．a(chǎn)；
物體繞某點(diǎn)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是，對(duì)該點(diǎn)的順時(shí)針力矩之和等于逆時(shí)針力矩之和
力偶的特性
兩個(gè)大小相等，方向相反，作用線平行的特殊力系
力的平移法則
作用在物體某一點(diǎn)的力可以平移到另一點(diǎn)，但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，使其作用效果相同
防止構(gòu)件傾覆的技術(shù)要求
【典型考題】為了安全，對(duì)于懸挑陽(yáng)臺(tái)防止其傾覆的抵抗傾覆的力矩（Ｍ抗）可取其引起傾覆的力矩（Ｍ傾）的（）倍．
A.０．５～１．０
B.1．0～１．２
C.１．２～１．５
D.１．５～２．０
答案：Ｃ
解題思路：對(duì)于懸挑構(gòu)件（如陽(yáng)臺(tái)、雨篷、探頭板等）、擋土墻、起重機(jī)械防止傾覆的基本要求是：引起傾覆的力矩應(yīng)小于抵抗傾覆力矩，為了安全，可取M抗≥
（１．
２～１．５）M傾。所以正確選項(xiàng)為C。
考點(diǎn)五我國(guó)抗震設(shè)計(jì)原則和抗震構(gòu)造措施
【考點(diǎn)內(nèi)容】地震的成因主要有三種：構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震，房屋結(jié)構(gòu)抗震主要研究構(gòu)造地震發(fā)生時(shí)房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防能力?，F(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范適用于抗震設(shè)防烈度為6、7、8、9度地區(qū)建筑工程的抗震設(shè)計(jì)、隔震、消能減震設(shè)計(jì)。
多層砌體房屋及框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施見(jiàn)下表：
多層砌體房屋的抗震構(gòu)造措施
1．
設(shè)置鋼筋混凝土圈梁
2．樓蓋及屋蓋構(gòu)件應(yīng)有足夠的支度和可連接
3．墻體有可靠的連接
4．加強(qiáng)樓梯間的整體性
框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施
1．框架柱中縱筋、箍筋及彎鉤等構(gòu)造措施
2．框架梁頂筋、底筋、箍筋的構(gòu)造措施
3．框架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施
【典型考題】[2006年真題]我國(guó)現(xiàn)行<<建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范>>(GB50011-2001),適用于抗震設(shè)防烈度為(C)度地區(qū)建筑工程的抗震設(shè)計(jì).
A．4、5、6和7
B．5、6、7和8
C．6、7、8和9
D．7、8、9和10
答案：C
解題思路：現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范適用于抗震設(shè)防烈火度為6、7、8、9度地區(qū)建筑工程的抗震設(shè)計(jì)、隔震、消能減震設(shè)計(jì)。抗震設(shè)防是以現(xiàn)有的科技水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提的。以北京地區(qū)為例，抗震設(shè)防烈度為8度，超越8度的概率為10%左右。
【典型考題】地震設(shè)防的依據(jù)是（）。
A.抗震設(shè)防烈度
B.地震烈度
C.震級(jí)
D.基本烈度
答案：A
解題思路：考生要注意區(qū)別震級(jí)、地震烈度、基本烈度、設(shè)防等級(jí)的概念及應(yīng)用上的區(qū)別。地震是用震級(jí)來(lái)表示其能量的大小。世界上通常用地震烈度來(lái)描述地震的宏觀現(xiàn)象，多數(shù)國(guó)家使用的基本上是12等級(jí)劃分的烈度表。對(duì)應(yīng)于地震，震級(jí)只有一個(gè)，而地震烈度在不同地區(qū)卻是不同的。地震設(shè)防的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度，在一般情況下采用基本烈度。