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)。跨度中部縱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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