交叉桁架體系網架
第一大類是由兩組或三組平面桁架組成的網架結構,稱之為交叉桁架體系網架。這是一種最簡單的,也是最早得到采用的網架結構形式之一。它是在交叉梁的基礎上發(fā)展而來和演變而來。這類網架的上、下弦桿等長。腹桿一般可設計為“拉桿體系”,即長桿(斜桿)受拉,短桿(豎桿)受壓,斜桿與弦桿夾角宜在40度到60度之間。其中,豎桿為各組平面桁架所共用。這類網架常用的有2種形式。
其中交叉桁架體系又分為:兩向網架和三向網架。
(1)兩向正交正放網架
兩向正交正放網架是由兩個方向的平面桁架垂直交叉而成。在矩形建筑平面中應用時,兩向桁架分別與邊界垂直(或平行),兩個方向網格數(shù)宜布置成偶數(shù),如為奇數(shù),則在桁架中部節(jié)間宜做成交叉腹桿。由于該網架上弦、下弦組成的網格為矩形,弦層內無有效支承,屬于幾何可變體系。為能有效傳遞水平荷載,對于周邊支撐網架,宜在支承平面(支承平面指與支承結構相連弦桿組成的平面,上弦或下弦平面)內沿周邊設置水平斜桿(對于點支承網架,應在支承平面(上弦或下弦平面)內沿主桁架(通過支承的桁架)的兩側(或一側)設置水平斜桿。
(2)兩向正交斜放網架
由兩個方向的平面桁架交叉而成,在矩形建筑平面中應用時,兩向桁架與矩形建筑邊界夾角為45°(或-45°),可以理解為由兩向正交正放桁架在建筑平面上放置時旋轉45°。這類網架兩個方向平面桁架的跨度有長有短,節(jié)間數(shù)有多有少,但網架是等高的,因此桁架剛度各異,能形成良好的空間受力體系。周邊支承時,有長桁架通過角支點)和避開角支點兩種布置,前者對四角支座產生較大的拉力,后者角部拉力可由兩個支座分擔。
(3)兩向斜交斜放網架
由兩個方向的平面桁架交叉組成,但其角度并不正交,從而形成菱形網格。它主要適用于兩個方向網格尺寸不同,而要求弦桿長度相等的情況。同時,這類網架桿件之間的角度不規(guī)則,造成節(jié)點構造復雜,空間受力性能欠佳,因此只是在建筑上有特殊要求時才考慮使用。
(4)三向網架
由三個方向桁架按60°角相互交叉組成。這類網架的上、下弦平面的網格一般呈正三角形,為幾何不變體,空間剛度大,受力性能好,支座受力較均勻,但匯交于一個節(jié)點的桿件最多可達13根,節(jié)點構造比較復雜,宜采用焊接空心球節(jié)點。三向網架適合于較大跨度(l>60m),且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形,當用于非六邊形平面時,周邊將出現(xiàn)非正三角形網格。
三角錐體系網架
第二大類適合于正方形、矩形、三角形、梯形、六邊形、八邊形和圓形等平面形狀的建筑。
其中分為:三角錐網架、抽空三角錐網架、蜂窩形三角錐網架。
(1)三角錐網架
三角錐網架是由倒置的三角錐體組合而成的,上、下弦平面均為正三角形網格,下弦三角形的頂點在上弦三角形網格的形心投影線上。三角錐網架受力比較均勻,整體抗扭、抗彎剛度好,如果取網架高度為網格尺寸的√2/3倍,則網架的上弦、下弦和腹桿桿件長度相等。上、下弦節(jié)點處匯交9根,節(jié)點構造類型完全相同。它一般適用于大中跨度及重屋蓋的建筑,當建筑平面為三角形、六邊形或圓形時最為適宜。
(2)抽空三角錐網架
抽空三角錐網架是在三角錐網架基礎上,適當抽去一些三角錐中的腹桿和下弦桿,使上弦網格仍為三角形。抽錐規(guī)律不同,則形成的下弦網格的形狀也將不同。第一種抽錐規(guī)律是:沿網架周邊一圈的網格均不抽錐,內部從第二圈開始沿三個方向間隔一個網格開始抽錐第二種抽錐規(guī)律是:從周邊網格開始抽錐,沿三個方向間隔兩個抽錐一個。抽空三角錐網架抽掉桿件較多,整體剛度不如三角錐網架,適用于中小跨度的三角形、六邊形和圓形的建筑平面。
(3)蜂窩形三角錐網架
蜂窩形三角錐網架是倒置三角錐按一定規(guī)律排列組成,上弦網格為三角形和六邊形,下弦網格為六邊形。它的上弦桿較短,下弦桿較長,受力合理。每個節(jié)點均只匯交6根桿件,節(jié)點構造統(tǒng)一,用鋼量較省。蜂窩形三角錐網架本身是幾何可變的,需要借助于支座水平約束來保證其幾何不變,在施工安裝時應引起注意。分析表明,這種網架的下弦桿和腹桿內力以及支座的豎向反力均可由靜力平衡條件求得,根據(jù)支座水平約束情況決定上弦桿的內力。它主要適用于周邊支承的中小跨度屋蓋。
四角錐體系網架
第三大類是由四角錐體組成的網架結構,有五種形式,分別是:正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、斜放四角錐網架、棋盤形四角錐網架和星型形四角錐網架。
六角錐體系網架
第四大類是由六角錐體(七面體)組成的網架結構,稱為六角錐體系網架。它的基本單位元為6根弦桿,6根弦桿構成的六角錐體(可倒置或正置)。這類網架的一種主要形式即為六角錐網架。
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