交叉桁架體系網(wǎng)架
第一大類(lèi)是由兩組或三組平面桁架組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),稱(chēng)之為交叉桁架體系網(wǎng)架。這是一種最簡(jiǎn)單的,也是最早得到采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式之一。它是在交叉梁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)和演變而來(lái)。這類(lèi)網(wǎng)架的上、下弦桿等長(zhǎng)。腹桿一般可設(shè)計(jì)為“拉桿體系”,即長(zhǎng)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(lèi)網(wǎng)架常用的有2種形式。
其中交叉桁架體系又分為:兩向網(wǎng)架和三向網(wǎng)架。
(1)兩向正交正放網(wǎng)架
兩向正交正放網(wǎng)架是由兩個(gè)方向的平面桁架垂直交叉而成。在矩形建筑平面中應(yīng)用時(shí),兩向桁架分別與邊界垂直(或平行),兩個(gè)方向網(wǎng)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(wǎng)架上弦、下弦組成的網(wǎng)格為矩形,弦層內(nèi)無(wú)有效支承,屬于幾何可變體系。為能有效傳遞水平荷載,對(duì)于周邊支撐網(wǎng)架,宜在支承平面(支承平面指與支承結(jié)構(gòu)相連弦桿組成的平面,上弦或下弦平面)內(nèi)沿周邊設(shè)置水平斜桿(對(duì)于點(diǎn)支承網(wǎng)架,應(yīng)在支承平面(上弦或下弦平面)內(nèi)沿主桁架(通過(guò)支承的桁架)的兩側(cè)(或一側(cè))設(shè)置水平斜桿。
(2)兩向正交斜放網(wǎng)架
由兩個(gè)方向的平面桁架交叉而成,在矩形建筑平面中應(yīng)用時(shí),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(shí)旋轉(zhuǎn)45°。這類(lèi)網(wǎng)架兩個(gè)方向平面桁架的跨度有長(zhǎng)有短,節(jié)間數(shù)有多有少,但網(wǎng)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(shí),有長(zhǎng)桁架通過(guò)角支點(diǎn))和避開(kāi)角支點(diǎn)兩種布置,前者對(duì)四角支座產(chǎn)生較大的拉力,后者角部拉力可由兩個(gè)支座分擔(dān)。
(3)兩向斜交斜放網(wǎng)架
由兩個(gè)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(wǎng)格。它主要適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同,而要求弦桿長(zhǎng)度相等的情況。同時(shí),這類(lèi)網(wǎng)架桿件之間的角度不規(guī)則,造成節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,空間受力性能欠佳,因此只是在建筑上有特殊要求時(shí)才考慮使用。
(4)三向網(wǎng)架
由三個(gè)方向桁架按60°角相互交叉組成。這類(lèi)網(wǎng)架的上、下弦平面的網(wǎng)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(gè)節(jié)點(diǎn)的桿件最多可達(dá)13根,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較復(fù)雜,宜采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。三向網(wǎng)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(dāng)用于非六邊形平面時(shí),周邊將出現(xiàn)非正三角形網(wǎng)格。
三角錐體系網(wǎng)架
第二大類(lèi)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(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩形三角錐網(wǎng)架。
(1)三角錐網(wǎng)架
三角錐網(wǎng)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(wǎng)格,下弦三角形的頂點(diǎn)在上弦三角形網(wǎng)格的形心投影線(xiàn)上。三角錐網(wǎng)架受力比較均勻,整體抗扭、抗彎剛度好,如果取網(wǎng)架高度為網(wǎng)格尺寸的√2/3倍,則網(wǎng)架的上弦、下弦和腹桿桿件長(zhǎng)度相等。上、下弦節(jié)點(diǎn)處匯交9根,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造類(lèi)型完全相同。它一般適用于大中跨度及重屋蓋的建筑,當(dāng)建筑平面為三角形、六邊形或圓形時(shí)最為適宜。
(2)抽空三角錐網(wǎng)架
抽空三角錐網(wǎng)架是在三角錐網(wǎng)架基礎(chǔ)上,適當(dāng)抽去一些三角錐中的腹桿和下弦桿,使上弦網(wǎng)格仍為三角形。抽錐規(guī)律不同,則形成的下弦網(wǎng)格的形狀也將不同。第一種抽錐規(guī)律是:沿網(wǎng)架周邊一圈的網(wǎng)格均不抽錐,內(nèi)部從第二圈開(kāi)始沿三個(gè)方向間隔一個(gè)網(wǎng)格開(kāi)始抽錐第二種抽錐規(guī)律是:從周邊網(wǎng)格開(kāi)始抽錐,沿三個(gè)方向間隔兩個(gè)抽錐一個(gè)。抽空三角錐網(wǎng)架抽掉桿件較多,整體剛度不如三角錐網(wǎng)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(wǎng)架
蜂窩形三角錐網(wǎng)架是倒置三角錐按一定規(guī)律排列組成,上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形,下弦網(wǎng)格為六邊形。它的上弦桿較短,下弦桿較長(zhǎng),受力合理。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均只匯交6根桿件,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造統(tǒng)一,用鋼量較省。蜂窩形三角錐網(wǎng)架本身是幾何可變的,需要借助于支座水平約束來(lái)保證其幾何不變,在施工安裝時(shí)應(yīng)引起注意。分析表明,這種網(wǎng)架的下弦桿和腹桿內(nèi)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(nèi)力。它主要適用于周邊支承的中小跨度屋蓋。
四角錐體系網(wǎng)架
第三大類(lèi)是由四角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),有五種形式,分別是:正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤(pán)形四角錐網(wǎng)架和星型形四角錐網(wǎng)架。
六角錐體系網(wǎng)架
第四大類(lèi)是由六角錐體(七面體)組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),稱(chēng)為六角錐體系網(wǎng)架。它的基本單位元為6根弦桿,6根弦桿構(gòu)成的六角錐體(可倒置或正置)。這類(lèi)網(wǎng)架的一種主要形式即為六角錐網(wǎng)架。
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