一、 桁架結(jié)構(gòu)形式的選擇和布置

1. 桁架結(jié)構(gòu)形式的分類和選擇

木屋蓋除了屋面構(gòu)件外，還有屋蓋承重結(jié)構(gòu)。屋蓋承重結(jié)構(gòu)分為原木或方木結(jié)構(gòu)和膠合木結(jié)構(gòu)兩類，根據(jù)桿件體系可分為桁架、拱和框架等三類。屋架一般為平面桁架，它承受作用于屋蓋結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的荷載，并把這些荷載傳遞至下部結(jié)構(gòu)(如墻或柱子)。

桁架根據(jù)下弦所用材料又分為木材7架和鋼木椅架兩類。

桁架結(jié)構(gòu)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)建筑上的要求、材料供應(yīng)、制造條件和結(jié)構(gòu)本身的合理性和可能性等因素來(lái)確定，并宜采用靜定的結(jié)構(gòu)體系。

木桁架，目前常用的還是原木或方木結(jié)構(gòu)。

鋼木桁架為采用鋼材作下弦的桁架，鋼木桁架能消除木材缺陷(木節(jié)、裂縫及斜紋)對(duì)桁架受拉下弦及其連接的不利影響，提高桁架的安全可靠程度和剛度。在下列情況下，宜選用鋼木桁架：

(1)當(dāng)所用木材不能滿足下弦的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)；
(2)設(shè)有懸掛吊車和有振動(dòng)荷載的中小型工業(yè)廠房；
(3)當(dāng)桁架跨度較大或使用濕材時(shí)；
(4)木構(gòu)件表面溫度達(dá)到40~50°C；
(5)采用落葉松或云南松等在干燥過(guò)程中易于翹裂的木材，且其跨度超過(guò)15m(對(duì)于原木)或12m(對(duì)于方木)；
(6)采用新利用樹(shù)種木材，且其跨度超過(guò)9m。

2.桁架的外形

桁架的外形應(yīng)根據(jù)所采用的屋面材料、桁架跨度、建筑造型、制造條件和桁架的受力性能等因素來(lái)確定。

木桁架的外形通常有三角形、梯形及多邊形等三種(圖6.3.1)，當(dāng)采用膠合木結(jié)構(gòu)時(shí)，還可用拱形。對(duì)磚木結(jié)構(gòu)房屋，我國(guó)目前常用的屋面材料為粘土瓦、彩色混凝土瓦及多彩瀝青油氈瓦等，需要的排水坡度較大，故一般均采用三角形桁架；這種桁架與梯形、多邊形桁架相比較，其受力性能較差，用料較費(fèi)，且建筑造型也不太好，因此其跨度不宜超過(guò)18m。當(dāng)跨度再大時(shí)，應(yīng)選用彩鋼壓型板或其他輕質(zhì)材料作屋面材料。采用梯形或多邊形桁架時(shí)，其跨度可達(dá)24m。對(duì)于更大跨度的公共建筑，宜選用膠合木結(jié)構(gòu)。

3.桁架的間距

桁架的間距應(yīng)根據(jù)房屋的使用要求、桁架的承載能力、屋面和吊頂結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性以及常用木材的規(guī)格等因素來(lái)確定。

方木桁架、原木桁架以及木檁條等的承載能力，都受到常用木材規(guī)格的限制。對(duì)于木檁條，當(dāng)桁架間距過(guò)大時(shí)，常用的簡(jiǎn)支檁條，根據(jù)撓度控制，要求有較大的截面，所以，采用木檁條時(shí)，桁架的間距以3m左右為宜，最大不宜超過(guò)4m。采用鋼木檁條或膠合木檁條時(shí)，桁架間距不宜大于6m。對(duì)于柱距為6m的工業(yè)廠房，則應(yīng)在柱頂設(shè)置鋼筋混凝土托架梁，將桁架按3m間距布置。

4.桁架布置的結(jié)構(gòu)方案

(1) 多跨房屋的結(jié)構(gòu)方案

在多跨房屋的木屋蓋中應(yīng)盡量不做天溝和天窗，以避免木屋蓋腐朽。

當(dāng)木桁架不多于兩跨或三跨時(shí)，如有條件，可做成外排水的木屋蓋體系(圖6.3.2)，并利用側(cè)窗采光。

在多跨房屋中，如不得不采用天溝時(shí)，嚴(yán)禁采用木制天溝，必須采用鋼筋混凝土天溝，并從構(gòu)造上采取措施，以保證桁架的支座節(jié)點(diǎn)通風(fēng)良好。若設(shè)天窗，則應(yīng)采取構(gòu)造措施防止天窗邊柱受潮腐朽。

(2) 利用房屋內(nèi)部縱墻承重的結(jié)構(gòu)方案

當(dāng)房屋內(nèi)部有縱向承重墻或柱時(shí)，應(yīng)把墻或柱用作支點(diǎn)，構(gòu)成三支點(diǎn)或四支點(diǎn)桁架圖6.3.3)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以兩榀靜定的單坡桁架為基本體系，而不應(yīng)做成三個(gè)或四個(gè)支點(diǎn)的超靜定結(jié)構(gòu)。

三支點(diǎn)桁架是將兩榀單坡桁架在水平位置上相互錯(cuò)開(kāi)放置(圖6.3. 3a)，并用螺栓將兩榀桁架的立柱系緊(圖6.3.4)。

四支點(diǎn)桁架中的兩榀單坡桁架應(yīng)放置在同一垂直平面內(nèi)，而在中部?jī)筛⒅戏胖靡粋€(gè)小三角架(圖6.3.3b及圖6. 3. 5)。

三支點(diǎn)和四支點(diǎn)桁架的工作特點(diǎn)如圖6.3.3所示，其中除兩榀靜定的單坡桁架外，粗虛線所示者為不受軸向力作用的斜梁，而小三角架則自成體系，應(yīng)單獨(dú)分析計(jì)算。

三支點(diǎn)和四支點(diǎn)的桁架體系，均應(yīng)在立柱處設(shè)置垂直支撐(圖6.3.3)以保證縱向穩(wěn)定(每隔3~4榀桁架設(shè)置一道)。

(3) 四坡水屋頂及歇山屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)方案

采用這兩種屋面構(gòu)造(圖6.3.6、圖6. 3. 8)皆可達(dá)到改善建筑造型和減小山墻承風(fēng)面積的目的。歇山屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)沽，施工方便，在一般情況下以采用歇山方案為宜。

1) 四坡水屋頂

這種屋頂有兩種結(jié)構(gòu)布置方案。

第一種方案(圖6.3.6a)是在轉(zhuǎn)角處沿45°設(shè)置兩榀單坡桁架I，并在山墻中央處設(shè)置另一榀單坡桁架II。這三榀桁架的內(nèi)側(cè)端點(diǎn)皆須支承在第一榀三角形桁架甲1的下弦中央節(jié)點(diǎn)處，構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜。當(dāng)房屋跨度較大時(shí)，這榀甲1桁架較其他桁架荷載大，必須另行設(shè)計(jì)。

第二種方案(圖6. 3. 6c)是在桁架甲與端墻之間設(shè)置一榀梯形桁架乙，并在轉(zhuǎn)角處斜置兩榀三角架丙，以減小斜梁(圖6. 3. 6c中沿墻角至桁架甲中點(diǎn)與端墻之間形成45°的虛線所示)的跨度；或者沿45°方向直接設(shè)置單坡桁架(跨度較大時(shí))或斜梁(跨度較小時(shí))。此外，尚應(yīng)在梯形桁架中部視跨度的大小，設(shè)置縱向的斜梁(或單坡桁架)，將其支承在端墻和梯形桁架上。

當(dāng)桁架跨度較大時(shí)，一般采用第二種方案。但須注意，過(guò)去曾有將梯形桁架乙設(shè)在距桁架甲與距端墻等遠(yuǎn)處的做法；這時(shí)，由于受屋面坡度構(gòu)造限制，使梯形桁架乙的高跨比遠(yuǎn)小于規(guī)定的桁架高跨比限值，以致該桁架變形過(guò)大而不得不加固。因此，為了保證梯形桁架高跨比不小于1/6，應(yīng)將梯形桁架乙靠近三角形桁架甲布置。當(dāng)三角形桁架的高跨比為1/4(即屋面坡度角α=26°34')時(shí)，圖6. 3. 6(c)中取B1 =l/3；當(dāng)三角形桁架的高跨比為√3/6(即α=30°)時(shí)，宜取B1=√("3" )/"6"  l。

設(shè)計(jì)中尚應(yīng)注意使斜梁頂面的標(biāo)高與三角形桁架的上弦取齊。其連接方法見(jiàn)圖6.3.7。

2) 歇山屋頂

采用歇山屋頂時(shí)，全部三角形桁架等距布置(圖6. 3. 8a)?？缍戎胁靠v向布置的斜梁可擱置在第一榀三角形桁架中部附加的木板上(圖6.3.8b)，而轉(zhuǎn)角處沿45°的斜梁，則用鋼板與三角形桁架的上弦連接(圖6.3.8b)。

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