2007年一級建造師工程管理與實務精講第6講

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六、桁架結構體系
    桁架是由桿件組成的結構體系。在進行內(nèi)力分析時,節(jié)點一般假定為鉸節(jié)點,當荷載作用在節(jié)點上時,桿件只有軸向力,其材料的強度可得到充分發(fā)揮。桁架結構的優(yōu)點是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構件。單層廠房的屋架常選用桁架結構。
    屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架,當上下弦成三角形時,弦桿內(nèi)力,當上弦節(jié)點在拱形線上時,弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1/6至1/8較為合理。一般屋架為平面結構,平面外剛度非常弱。在制作運輸安裝過程中,大跨屋架必需進行吊裝驗算。桁架結構在其他結構體系中也得到采用。如拱式結構單層剛架結構等體系中,當斷面較大時,亦可用桁架的形式。
    七、網(wǎng)架結構
    網(wǎng)架是由許多桿架按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結構。它改變了平面桁架的受力狀態(tài),是高次超靜定的空間結構。網(wǎng)架結構可分為平板網(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,用鋼量僅49kg/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)架尺寸應與網(wǎng)架高度配合決定,腹桿的角度以45度為宜。
    八、拱式結構
    拱是一種有推力的結構,它的主要內(nèi)力是軸向壓力。由于拱式結構受力合理,在建筑和橋梁中被廣泛應用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。巴黎國家工業(yè)與技術展覽中心,跨度206m,拱式結構,是當今世界有名的大跨度建筑。
    拱的類型
    按照結構的組成和支承方式,拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。 工程中,后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結構,
    解決這個問題非常重要,通常可采用下列措施:
    1)推力由拉桿承受;
    2)推力由兩側框架承受。
    九、懸索結構
    懸索結構,是比較理想的大跨度結構形式之一,在橋梁中被廣泛應用。目前,懸索屋蓋結構的跨度已達160m,主要用于體育館、展覽館中。懸索結構的主要承重構件是受拉的鋼索,鋼索是用高強度鋼絞線或鋼絲繩制成。
    1)懸索結構的受力特點
    懸索結構包括三部分:索網(wǎng)、邊緣構件和下部 支承結構。
    索非常柔軟,其抗彎剛度忽略不計。索的形狀隨荷載性質而變。索是中心受拉構件,既無彎矩也無剪力。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)懸索的類型及實例
    懸索結構可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構造簡單,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。支承結構可以有很多種,如框架、拱等。
    北京工人體育館,為圓形懸索結構,可容納15000名觀眾。比賽大廳直徑94m,周圍為四層框架結構,寬7.5m,主要為附屬用房及休息廊。
    十、薄壁空間結構
    薄壁空間結構,也稱殼體結構。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多,所以稱薄壁。它屬于空間受力結構,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,材料強度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結構,如展覽館、俱樂部、飛機庫等。
    薄殼結構多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,費模板、費工時。薄壁空間結構的曲面形式很多。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構協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當跨度再大時,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_200多米。圓頂結構可用在大型公共建筑中,如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結構由殼面、支座環(huán)組成。通過支座環(huán)支于垂直構件上。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,結構自重每平方米約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件(橫隔構件)組成。因為扁殼的矢高比底面尺寸小得多,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。