一、單層工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)型式
(一)單層鋼筋混凝土柱廠房：主要承重構(gòu)件采用鋼筋混凝土柱，鋼筋混凝土屋架(薄腹梁)或鋼屋架。當有吊車時，一般采用鋼筋混凝土吊車梁。
(二)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房：主要承重構(gòu)件采用鋼柱、鋼屋架、鋼吊車梁。
(三)門式剛架輕工廠房：門式剛架是由柱和梁結(jié)合在一起，形狀像門字的結(jié)構(gòu)。有鋼筋混凝土門式剛架和鋼門式剛架二種。
二、單層工業(yè)廠房的柱網(wǎng)布置
單層廠房柱子的開間尺寸一般均為6．0m，當有特殊需要時也可為：9m，12m。廠房的跨度(即柱子的進深間距)一般為：9m，12m，15m，18m，21m，24m，27m，30m……等，柱網(wǎng)的尺寸都是３.０m的模數(shù)。廠房的山墻應(yīng)布置抗風柱，其間距—般為6．Om，也可根據(jù)山墻門洞位置，調(diào)整確定抗風柱的位置。
三、單層工業(yè)廠房圍護墻
單層工業(yè)廠房的圍護墻，宜采用外貼式的輕質(zhì)墻體(或磚砌體)，即外墻體緊貼柱外皮設(shè)置，輕質(zhì)墻體與柱宜采用柔性連接。
(一)當有抗震設(shè)防要求時，單層鋼筋混凝土柱廠房的砌體隔墻和圍護墻應(yīng)符合下列要求：
1．砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接，并應(yīng)采取措施使墻體穩(wěn)定，隔墻頂部應(yīng)設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。
2．廠房的砌體圍護墻宜采用外貼式并與柱可靠拉結(jié)；不等高廠房的高跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻采用砌體時，不應(yīng)直接砌在低跨屋蓋上。
3．砌體圍護墻在下列部位應(yīng)設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁：
(1)梯形屋架端部上弦和柱頂?shù)臉烁咛帒?yīng)各設(shè)一道，但屋架端部高度不大于900mm時可合并設(shè)置。
(2)8度和9度時，應(yīng)按上密下稀的原則，每隔4m左右在窗頂增設(shè)一道圈梁，不等高廠房的高低跨封墻和縱墻跨交接處的懸墻，圈梁的豎向間距不應(yīng)大于3m。
(3)山墻沿屋面應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土臥梁，并應(yīng)與屋架端部上弦標高處的圈梁連接。
4．圈梁的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)圈梁宜閉合，圈梁截面寬度宜與墻厚相同，截面高度不應(yīng)小于180mm；圈梁的縱筋，6—8度時不應(yīng)少于4φ2，9度時不應(yīng)少于4φ14。
(2)廠房轉(zhuǎn)角處柱頂圈梁在端開間范圍內(nèi)的縱筋，6—8度時不宜少于4φ4，9度時不宜少于4φ6，轉(zhuǎn)角兩側(cè)各lm范圍內(nèi)的箍筋直徑不宜小于φ8，間距不宜大于l00mm；圈梁轉(zhuǎn)角處應(yīng)增設(shè)不少于3根且直徑與縱筋相同的水平斜筋。
(3)圈梁應(yīng)與柱或屋架牢固連接，山墻臥梁應(yīng)與屋面板拉結(jié)；頂部圈梁與柱或屋架連接的錨拉鋼筋不宜少于4φ2，且錨固長度不宜少于35倍鋼筋直徑，防震縫處圈梁與柱或屋架的拉結(jié)宜加強。
5．8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時，磚圍護墻下的預(yù)制基礎(chǔ)梁應(yīng)采用現(xiàn)澆接頭；當另設(shè)條形基礎(chǔ)時，在柱基礎(chǔ)頂面標高處應(yīng)設(shè)置連續(xù)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，其配筋不應(yīng)少于4φ12。
6．墻梁宜采用現(xiàn)澆，當采用預(yù)制墻梁時，粱底應(yīng)與磚墻頂面牢固拉結(jié)并應(yīng)與柱錨拉；廠房轉(zhuǎn)角處相鄰的墻梁，應(yīng)相互可靠連接。
(二)有抗震設(shè)防要求的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的砌體圍護墻不應(yīng)采用嵌式，8度時尚應(yīng)采取措施，使墻體不妨礙廠房柱列沿縱向的水平位移。
四、單層工業(yè)廠房的屋蓋結(jié)構(gòu)
(一)組成
一般由屋面梁(或屋架)、屋面板、檁條、托架、天窗架、屋蓋支撐系統(tǒng)等組成。
1．屋面根據(jù)材料的不同分為：由輕型板材組成的有檁體系和由大型屋面板(預(yù)制)組成的無檁體系。
2．有檁體系是在屋面梁(或屋架)上鋪設(shè)檁條，檁條上放置輕型板材而成。檁條的間距1．0～5．0m，視輕型板材的承載能力而定，支承檁條的屋架間距一般為6．0～12．Om，屋面坡度為1／20～1/50。
3．無檁體系是指在屋面梁或屋架上，直接放置預(yù)制大型鋼筋混凝土預(yù)制板的屋蓋。大型屋面板的尺寸一般為1．5m×6．Om、3．Om×6．Om，屋架間距為6．Om，屋面坡度為1／10～1/12。
(二)屋蓋支撐系統(tǒng)
1．屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，通常由下列支撐組成：
(1)屋架和天窗架的橫向支撐；還可分為屋架和天窗架的上弦橫向支撐以及屋架下弦
(2)屋架的縱向支撐；還可分為屋架上弦縱向支撐和屋架下弦縱向水平支撐。
(3)屋架和天窗架的垂直支撐。
(4)屋架和天窗架的水平系桿；還可分為屋架和天窗架上弦水平系桿以及屋架下弦水平系桿。
所有支撐應(yīng)與屋架、托架、天窗架和檁條(或大型屋面板)等組成完整的體系。
2．屋蓋結(jié)構(gòu)的支撐形式一般可按以下要求采用：
(1)屋架和天窗架的上弦橫向支撐，屋架下弦橫向水平支撐和屋架上弦縱向支撐以及屋架下弦縱向水平支撐，一般采用十字交叉的形式。
(2)屋架和天窗架的垂直支撐，可參考圖10-35(a)-(d)的形式選用；其中，圖10—35(c)一般用于天窗架兩側(cè)的垂直支撐，圖10-35(d)為兼作檁條的垂直支撐。
(3)屋架和天窗架的水平系桿，包括柔性系桿(拉桿)和剛性系桿(壓桿)，通常，柔性系桿采用單角鋼，剛性系桿采用由兩個角鋼組成的十字形截面。
在有檁屋蓋體系中，檁條可兼作橫向支撐的承壓桿(剛性桿)。此時，充任支撐承壓桿的檁條應(yīng)計算其所承受的軸心力。
3．屋蓋結(jié)構(gòu)支撐是屋蓋結(jié)構(gòu)的一個組成部分，它的作用是將廠房某些局部水平荷載傳遞給主要承重結(jié)構(gòu)，并保證屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用過程中的整體剛度和穩(wěn)定性。
(1)屋架和天窗架上弦橫向支撐，主要是保證屋架和天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定，當屋架上弦橫向支撐作為山墻抗風柱的支承點時，還能將水平風力或地震水平力傳到縱向柱列。
屋架下弦橫向水平支撐，當作為山墻抗風柱的支承點時，或當屋架下弦設(shè)有懸掛吊車和其他懸掛運輸設(shè)備時，能將水平風力或懸掛吊車等產(chǎn)生的水平力或地震水平力傳到縱向柱列；同時能使下弦桿在動荷載作用下不致產(chǎn)生過大的振動。
(2)屋架的縱向支撐通常和橫向支撐構(gòu)成封閉的支撐體系，加強整個廠房的剛度。屋架下弦縱向水平支撐能使吊車產(chǎn)生的水平力分布到鄰近的排架柱上，并承受和傳遞縱墻墻架柱傳來的水平風力或地震水平力。當廠房設(shè)有托架時，還能保證托架的平面外穩(wěn)定。
(3)屋架的垂直支撐及水平系桿主要是保證屋架上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定和縮短屋架下弦桿平面外的計算長度。屋架端部的垂直支撐，承受由屋架橫向支撐傳來的水平風力或縱向地震水平力；中部的垂直支撐主要是保證安裝時屋架位置的正確性。當下弦橫向水平支撐和垂直支撐設(shè)置在廠房兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第二個屋架間時，則第一個屋架間的下弦水平系桿，除能縮短屋架下弦平面外的計算長度外，當山墻抗風柱與屋架下弦連接時，尚有傳遞山墻水平風力和穩(wěn)定抗風柱的作用。
(4)天窗架的垂直支撐及水平系桿除了保證天窗架的側(cè)向穩(wěn)定外，對于天窗架側(cè)立柱處的垂直支撐，還能承受和傳遞由天窗架上弦橫向支撐傳來的水平風力和縱向地震水平力；天窗中部的垂直支撐主要是為了安裝的需要而設(shè)置的。
4．在進行屋蓋結(jié)構(gòu)支撐的布置時，應(yīng)考慮：廠房的跨度和高度，柱網(wǎng)布置，屋蓋結(jié)構(gòu)形式，有無天窗，吊車類型、起重量和工作制，有無振動設(shè)備，有無特殊的局部水平荷載等因素。
通常，每一溫度伸縮縫區(qū)段，或分期建設(shè)的工程，應(yīng)分別設(shè)置完整的支撐系統(tǒng)。
5．在無檁屋蓋體系中，當采用寬度為1．5m的鋼筋混凝土大型屋面板，且大型屋面板與屋架或天窗架的連接均能滿足下列要求時，可考慮屋面板能起一定的支撐作用。此時，屋架上弦桿或天窗架上弦桿平面外的計算長度可取兩塊屋面板的寬度。
(1)每塊屋面板與屋架上弦桿或天窗架上弦桿的焊接應(yīng)保證三點焊牢，在廠房端部或溫度伸縮縫處，當不可能焊接三點時，允許沿屋面板縱肋一側(cè)焊接兩點。
(2)當屋架間距為6m時，每點的焊縫長度不小于70mm，焊縫厚度不小于5rmn；或焊縫長度不小于60mm。焊縫厚度不小于6mm。當屋架間距大于6m時，焊縫長度不小于80mm，焊縫厚度不小于6mm。
(3)屋面板肋間的空隙，應(yīng)用150-200號的細石混凝土灌實。
(4)跨度為6m的屋面板的支承長度不小于60mm；跨度大于6m的屋面板的支承長度不小于80mm。
6．屋架橫向支撐的設(shè)置：
屋架橫向支撐包括上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐；下弦橫向水平支撐一般應(yīng)與上弦橫向支撐設(shè)置在同一屋架間內(nèi)。
在通常情況下，無論是有檁或無檁屋蓋體系均應(yīng)設(shè)置屋架上弦橫向支撐。
在有檁屋蓋體系中，上弦橫向支撐中的承壓桿(剛性系桿)可采用檁條代替。但此時，充任承壓桿的檁條除應(yīng)符合壓桿允許長細比的要求外，還應(yīng)根據(jù)下述兩種情況分別求其所承受的軸心力，并取兩者中較大者對檁條驗算。
一是，當屋架上弦平面內(nèi)作用有沿房屋縱向的水平荷載時，求作用于檁條的最大軸心力；
二是，取與剛性系桿(承壓檁條)兩端相連接的兩榀屋架上弦桿的毛截面面積(Ｃ㎡)的20倍(對于Q235鋼)或30倍(對于16Mn鋼)作為作用于檁條的軸心力(kN)。
凡屬下列情況之一者，一般宜設(shè)置屋架下弦橫向水平支撐。
(1)屋架跨度≥18m時(輕型鋼結(jié)構(gòu)的三鉸拱屋架及鋼筋混凝土屋架無檁體系除外)；
(2)屋架下弦設(shè)有懸掛吊車(或懸掛運輸設(shè)備)，或廠房內(nèi)設(shè)有橋式吊車或振動設(shè)備時；
(3)山墻抗風柱支承于屋架下弦時；
(4)采用有彎折下弦的鋼屋架時；
(5)當屋架設(shè)有通長的下弦縱向水平支撐時。
7．屋架的上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐，一般宜設(shè)在廠房兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第一個屋架間內(nèi)(圖10-36)或第二個屋架間內(nèi)。當溫度伸縮縫區(qū)段的長度大于66m，小于和等于96m時，還應(yīng)在這個區(qū)段中部的屋架上弦和下弦分別增設(shè)一道上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐。
當廠房設(shè)有天窗且天窗延伸至廠房盡端或通過溫度伸縮縫時，屋架—上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐必須設(shè)在廠房兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第一個屋架間內(nèi)(圖10-37)。
當天窗通至廠房兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第二個屋架間時，或當廠房盡端不設(shè)置屋架而利用山墻承重時，屋架上弦橫向支撐和下弦橫向水平支撐一般宜設(shè)在廠房兩端或溫 度伸縮縫區(qū)段兩端的第二個屋架問內(nèi)(圖10-38)。
8．屋架下弦設(shè)有懸掛吊車(或懸掛運輸設(shè)備)時，應(yīng)按下列要求增設(shè)下弦橫向水平支撐。 (1)當懸掛吊車沿廠房縱向(垂直于屋架跨度方向)運行，且吊車軌道未通至廠房兩端和溫度伸縮縫區(qū)段兩端的屋架下弦橫向水平支撐時，應(yīng)在軌道盡端增設(shè)屋架下弦橫向水平支撐(圖10 (2)當懸掛吊車沿廠房橫向(平行于屋架跨度方向)運行時，應(yīng)在其兩側(cè)的相鄰屋架問內(nèi)增設(shè)下弦橫向水平支撐和在軌道兩端增設(shè)水平支撐(圖lO
9.為檢修橋式吊車而設(shè)的電動葫蘆，其軌道梁一般沿平行于屋架跨度方向設(shè)置，并 通過支承梁與屋架連接，此時宜按圖10-40(b)所示增設(shè)支承梁頂面的局部水平支撐以及 屋架下弦橫向水平支撐和垂直支撐。
10．屋架縱向支撐的設(shè)置：
屋架縱向支撐的設(shè)置與廠房跨數(shù)、高度、廠房是否等高，屋蓋結(jié)構(gòu)形式，吊車類型、起重量和工作制等因素有關(guān)。
屋架縱向支撐除端斜桿為下降式的梯形屋架可在上弦平面設(shè)置外，其他形式的屋架均 應(yīng)設(shè)在屋架下弦平面，并盡可能的與下弦橫向水平支撐形成封閉的支撐系統(tǒng)。
通常，在下列情況之一者，宜設(shè)置下弦縱向水平支撐：
(1)沒有特種橋式吊車(如硬鉤、磁力、抓斗、夾鉗和剛性料粑等橋式吊車)，壁行吊車或雙層吊車的廠房。
(2)設(shè)有一般橋式吊車的廠房，當符合表10-22的條件時。
(3)廠房內(nèi)設(shè)有較大振動設(shè)備(如≥5．0t的鍛錘、重型水壓機或鍛壓機、鑄件水爆池及其他類似的振動設(shè)備)時。 (4)當屋架采用托架支承時。 (5)在廠房排架柱之間設(shè)有墻架柱且墻架柱以下弦縱向水平支撐為支承點時。 (6)在廠房排架計算中考慮空間工作時。 11．屋架下弦縱向水平支撐的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)具體情況，沿所有縱向柱列，或部分縱向柱列設(shè)在屋架下弦的端部節(jié)間內(nèi)。設(shè)置時，可參考下列要求確定： (1)單跨和等高雙跨廠房的屋架下弦縱向水平支撐，應(yīng)分別沿兩側(cè)邊列柱設(shè)置(圖 10-41和圖10-42)。 (3)對于不等高多跨廠房屋架下弦縱向水平支撐的設(shè)置，可根據(jù)其高跨的相連跨數(shù)和低跨的相連跨數(shù)分別按上述要求確定。 (4)只要設(shè)有托架，都必須在設(shè)有托架的柱間布置屋架下弦縱向水平支撐；當只在局部柱間設(shè)有托架時，可僅在設(shè)有托架的柱間及其兩端相鄰的柱間設(shè)置屋架下弦縱向水平支撐。 (5)設(shè)有重級工作制且起重量較大的吊車的廠房，以及設(shè)有特種吊車的廠房，其屋架下弦縱向水平支撐應(yīng)設(shè)置得較密一些，其密集程度應(yīng)視廠房的跨度、高度和跨數(shù)，以及吊車的起重量和工作制等情況決定。 
12．屋架垂直支撐和水平系桿的設(shè)置：
屋架垂直支撐應(yīng)設(shè)置在設(shè)有橫向支撐的屋架間內(nèi)，并按下列要求確定。
(1)梯形屋架和平行弦屋架，除在屋架兩端各設(shè)一道垂直支撐外，尚應(yīng)在屋架中部按下述情況予以設(shè)置：
當屋架跨度≤
當屋架跨度>
當屋架跨度>
(2)三角形屋架跨中垂直支撐，當跨度≤
13．當廠房內(nèi)設(shè)有≥3.0t鍛錘或類似的振動設(shè)備時，應(yīng)在設(shè)有鍛錘的跨間及其以鍛錘為中心的 14．一般情況，無檁屋蓋體系的廠房，應(yīng)在未設(shè)置垂直支撐的屋架間，相應(yīng)于垂直支撐平面的屋架之上弦和下弦節(jié)點處設(shè)置通長的水平系桿。對于有檁屋蓋體系，屋架上弦的水平系桿一般可用檁條代替，此時僅在相應(yīng)的屋架下弦節(jié)點處設(shè)置通長的水平系桿(圖10-36～圖10-38)。 當屋架跨度> 凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點處和屋架上弦屋脊節(jié)點處的通長水平系桿，均應(yīng)采用剛性系桿(壓桿)，其余均采用柔性系桿(拉桿)(圖10-36-圖10-38)。但當屋架橫向支撐設(shè)在廠房兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第二個屋架間時，則在第一個屋架間的所有系桿也應(yīng)采用剛性系桿(圖10-38)。當屋架端部主要支承節(jié)點處有托架弦桿或設(shè)有鋼筋混凝土圈梁或連系梁時，可以此代替剛性系桿。 此外，符合下列情況的屋架，其下弦水平系桿，尚應(yīng)按以下要求設(shè)置： (1)有彎折下弦的屋架，宜在下弦彎折處設(shè)置通長的柔性系桿，并與下弦橫向水平支 撐相接。 (2)與柱剛接且未設(shè)下弦縱向水平支撐的屋架，當下弦端部節(jié)間受壓時，應(yīng)在下弦端部節(jié)間的節(jié)點處設(shè)置通長的剛性系桿，并與下弦橫向水平支撐相接。 (3)三角形的芬克式屋架，當跨度> 15．設(shè)有橫向下沉式天窗或井式天窗的屋蓋，仍可按上述原則設(shè)置支撐。但鑒于橫向下沉式天窗或井式天窗把鋼筋混凝土大型屋面板或檁條在縱向分成井上和井下兩部分，致使上弦屋面在廠房縱向斷開，削弱了廠房的空間剛度。因此，設(shè)計時還應(yīng)采取適當措施以 加強井上段的水平系桿剛度，使斷續(xù)相間的上弦屋面具有足夠的整體剛度。建議： (1)在橫向下沉式或井式天窗范圍內(nèi)，相應(yīng)于屋架上弦橫向支撐的每個節(jié)點均宜設(shè)置剛性系桿，且該系桿由白重產(chǎn)生的最大撓度一般不宜大于其跨度的1／200。 (2)鑒于系桿撓度僅產(chǎn)生在垂直方向，因此，對跨度較大的系桿可在其垂直平面內(nèi)增設(shè)斜撐。 (3)當屋架間距為 在橫向下沉式或井式天窗的范圍內(nèi)，當屋架上弦或下弦節(jié)點處設(shè)有與橫向支撐相連通的縱向橫梁(或連系梁)或檁條時，可以此代替水平系桿。 16．天窗架支撐的設(shè)置： (1)天窗架的支撐包括天窗架上弦橫向支撐，垂直支撐和水平系桿。 天窗架的支撐設(shè)置應(yīng)與屋架上弦橫向支撐，垂直支撐和水平系桿相協(xié)調(diào)，盡可能地設(shè)置在同一屋架間內(nèi)。 無論是無檁屋蓋體系或是有檁屋蓋體系，均應(yīng)在天窗兩端或溫度伸縮縫區(qū)段兩端的第一個天窗架間設(shè)置上弦橫向支撐(圖10-37和圖10-38)。當溫度伸縮縫區(qū)段的長度大于 (2)無論天窗架的跨度大小，均應(yīng)在設(shè)有上弦橫向支撐的天窗架間，天窗兩側(cè)側(cè)立柱的豎直平面內(nèi)各設(shè)置一道垂直支撐(圖10-37和圖10-38)。當天窗架跨度≥ 當廠房設(shè)有>1t的鍛錘或類似的振動設(shè)備時，應(yīng)在鍛錘跨度內(nèi)的天窗兩側(cè)增設(shè)一道垂直支撐。 (3)有檁屋蓋體系的天窗架，其上弦水平系桿一般可用檁條代替。 在無檁屋蓋體系中，無論天窗架的跨度大小，在上弦屋脊節(jié)點處，在未設(shè)有上弦橫向支撐的天窗架間均應(yīng)設(shè)置柔性系桿(圖10-37和圖10-38)。當天窗設(shè)有窗扇時，則天窗架兩側(cè)的上弦水平系桿一般可用側(cè)窗橫檔代替；但是，不設(shè)窗扇(開敞式)且未設(shè)有其他縱向構(gòu)件時，在兩側(cè)的上弦端節(jié)點處，未設(shè)置垂直支撐的天窗架間，均應(yīng)設(shè)置柔性系桿。 17，有抗震設(shè)防要求時，有檁屋蓋構(gòu)件的連接及支撐布置應(yīng)符合下列要求： (1)檁條應(yīng)與混凝土屋架(屋面梁)焊牢，并應(yīng)有足夠的支承長度。 (2)雙脊檁應(yīng)在跨度1／3處相互拉結(jié)。 (3)壓型鋼板應(yīng)與檁條可靠連接，瓦楞鐵、石棉瓦等應(yīng)與檁條拉結(jié)。 (4)支撐布置宜符合表10-23的要求。
五、單層廠房的柱間支撐
(一)柱間支撐的基本知識
1．為確保廠房承重結(jié)構(gòu)的正常工作，應(yīng)沿廠房縱向在柱子之間設(shè)置柱間支撐，其作用是：
(1)用以保證廠房的縱向穩(wěn)定與空間剛度；
(2)決定柱在排架平面外的計算長度；
(3)承受廠房端部山墻風力、吊車縱向水平荷載及溫度應(yīng)力等，在地震區(qū)，還將承受廠房縱向地震力，并傳至基礎(chǔ)，，
2．柱間支撐由以下各部分組成(圖10-48)：
(1)在吊車梁以上至屋架下弦問設(shè)置的上段柱的柱間支撐，以及當為雙階柱時在上下兩層吊車梁之間設(shè)置的中段柱的柱間支撐； (2)在吊車梁以下至柱腳處設(shè)置的下段柱的柱問支撐。 屋架端部垂直支撐及屋架上、下弦水平處的縱向系桿、吊車梁及輔助桁架、柱子本身等也是柱間支撐體系的組成部分。 3．柱間支撐按構(gòu)造主要分為下列形式： (1)十字形交叉支撐[圖10-48和圖10-49(d)、(e)] (2)空腹式門形支撐[圖10-49 (a)、 (b)] (3)實腹式門形支撐[圖10-49 (c)] (4)八字形支撐[圖10-49(a)] (5)人字形支撐[圖10-49(c)] (6)十字形交叉支撐由于構(gòu)造簡單，傳力直接，用料省，并且剛度較大，所以是常用的一種形式。門形支撐由于構(gòu)造較復(fù)雜，用料較多且剛度較差(如空腹式門形支撐)，所以只在特殊需要時采用。 對于上段柱的柱間支撐，當柱距l與柱間支撐的高度h1之比l/h1≥2時，宜采用人字形支撐；當l/h1≥2．5時，宜采用八字形支撐。 對于下段柱的柱間支撐，當高而不寬，其l/h2≈0.5時，可采用兩道十字形交叉支撐，如圖10-49(e)所示。當受生產(chǎn)工藝和設(shè)備布置限制，不能采用十字形交叉支撐時，則可采用門形支撐。此時宜采用圖10-49(b)的形式，這種空腹式門形支撐中的主要桿件均為受拉桿件，構(gòu)件截面較小，比圖10-49(a)的形式經(jīng)濟合理。 實腹式門形支撐[圖10-49(c)]與空腹式門形支撐相比，其剛度較大，但耗鋼量多，制作安裝工作量較大，所以僅當重型、特重型廠房剛度要求高，且下段柱的柱間支撐必須設(shè)門形支撐時方可采用。 雙階柱之中段柱的柱間支撐，一般可按上段柱的柱間支撐的設(shè)計原則考慮。
(二)柱間支撐的布置原則
1．布置柱間支撐時應(yīng)滿足下列要求：
(1)柱間支撐的布置應(yīng)滿足生產(chǎn)凈空的要求；
(2)柱間支撐的布置除滿足縱向剛度要求外，還應(yīng)考慮柱間支撐的設(shè)置對廠房結(jié)構(gòu)溫度變形的影響及由此而產(chǎn)生的附加應(yīng)力；
(3)柱間支撐的設(shè)置位置應(yīng)與屋蓋支撐的布置相協(xié)調(diào)；
(4)每一溫度區(qū)段的每一列柱，一般均應(yīng)設(shè)置柱間支撐。
2．下段柱之柱間支撐的位置，決定縱向結(jié)構(gòu)溫度變形的方向和附加溫度應(yīng)力的大小，因此，應(yīng)盡可能沒在溫度區(qū)段的中部。當溫度區(qū)段的長度不大時，可在溫度區(qū)段中部設(shè)置一道下段柱柱間支撐(圖10-48)；當溫度區(qū)段長度大于
3．上段柱的柱間支撐除在有下段柱柱間支撐的柱間布置外，為了傳遞端部山墻風力，滿足結(jié)構(gòu)安裝要求，提高廠房結(jié)構(gòu)上部的縱向剛度，應(yīng)在溫度區(qū)段兩端布置上段柱柱間支撐，如圖10-48和圖10-50所示。溫度區(qū)段兩端的上段柱柱間支撐對溫度應(yīng)力的影響很小， 可忽略不計。 4．階形柱之下段柱的柱間支撐，一般在兩個柱肢內(nèi)成對設(shè)置，即為雙片支撐。當為等截面柱且截面高度≤ 5．階形柱上段柱的柱間支撐在柱側(cè)向的位置(圖10-51)，當上段柱的截面高度≤ 當上段柱的截面高度> 雙階柱之中段柱一般設(shè)置雙片柱間支撐。當設(shè)有通行人孔時，雙片支撐間的連系桿布置，應(yīng)以不妨礙通行為原則。 6．當有抗震設(shè)防要求時，廠房柱間支撐的設(shè)置和構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求： (1)廠房柱間支撐的布置，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1)一般情況下，應(yīng)在廠房單元中部設(shè)置上、下柱間支撐，且下柱支撐應(yīng)與上柱支撐 配套設(shè)置； 2)有吊車或8度和9度時，宜在廠房單元兩端增設(shè)上柱支撐； 3)廠房單元較長或8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時，可在廠房單元中部1／3區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道柱間支撐。 (2)柱間支撐應(yīng)采用型鋼，支撐形式宜采用交叉式，其斜桿與水平面的交角不宜大于55°。 (3)支撐桿件的長細比，不宜超過表10-26的規(guī)定。 (4)下柱支撐的下節(jié)點位置和構(gòu)造措施，應(yīng)保證將地震作用直接傳給基礎(chǔ)；當6度和 7度不能直接傳給基礎(chǔ)時，應(yīng)計及支撐對柱和基礎(chǔ)的不利影響。 (5)交叉支撐在交叉點應(yīng)設(shè)置節(jié)點板，其厚度不應(yīng)小于 7．8度時跨度不小于
六、門式剛架的屋蓋支撐布置及柱間支撐布置
(一)屋蓋支撐
一般在每個溫度區(qū)段，須在兩端第一開間或第二開間設(shè)置橫向水平支撐；當在第二開間設(shè)置橫向水平支撐時，應(yīng)在第一開間相應(yīng)位置設(shè)置剛性系桿；在橫向交叉支撐之間應(yīng)設(shè)剛性系桿，以組成幾何不變體系。
(二)柱間支撐
1．在每個溫度區(qū)段的第一個開間或第二個開間設(shè)置柱間支撐。并應(yīng)與屋蓋支撐同一開間。
2．柱間支撐的間距一般取36-45m。
3．當房屋高度較大時，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置，并加設(shè)水平壓桿。
4．當房屋內(nèi)有吊車梁時，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置，吊車梁以上的上部支撐應(yīng)設(shè)置在端開間，并在中間或三分點處同時設(shè)置上、下部柱間支撐。
5．當邊柱橋式吊車起重量大于或等于１０t時，下柱支撐宜設(shè)兩片，吊車起重量較小時，下部柱間支撐可設(shè)置單片。
6．在邊柱柱頂，屋脊以及多跨門式剛架中間柱柱頂應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。
7．多跨門式剛架的內(nèi)柱應(yīng)設(shè)置柱間支撐。
(三)支撐的構(gòu)造要求
1．支撐一般采用圓鋼或型鋼，當房屋中設(shè)有橋式或梁式吊車時，支撐宜采用型鋼支撐。圓鋼支撐宜配置花籃螺釘或做成可張緊裝置。支撐與構(gòu)件間的夾角在30°—60°范圍。
2．檁條可兼作剛性系桿，其長細比應(yīng)符合壓桿且≤200的長細比要求，并應(yīng)滿足壓彎桿件的承載力要求，但經(jīng)驗算強度不滿足要求時，應(yīng)另設(shè)置剛性系桿。
3．應(yīng)在設(shè)有托梁或托架的開間兩端與托梁兩端相鄰的開間斜梁兩端設(shè)置縱向水平支撐。
4．當房屋中不允許設(shè)置柱間支撐時，應(yīng)設(shè)置縱向框架支撐。
(四)門式剛架屋面的檁條布置(要求同單層廠房)
第四節(jié) 木屋蓋的結(jié)構(gòu)型式與布置
一、概述
1．木屋蓋結(jié)構(gòu)是指用木梁或木屋架(桁架)、檁條(木檁或鋼檁)，木望板及屋面防 水材料等組成的屋蓋。
2．木屋蓋根據(jù)房屋的情況，可用于單層空曠房屋的屋蓋，電可用于多層房屋的屋蓋。
(1)單層空曠房屋的木屋蓋結(jié)構(gòu)的特點是：
1)跨度較大(一般為9—
2)屋蓋結(jié)構(gòu)中屋架(桁架)的支點——般為：鋼筋混凝土柱、砌體墻(墻垛、磚柱)。
2)多層房屋的木屋蓋一般用于多層砌體房屋的屋頂，屋蓋中的主要受彎構(gòu)件為木梁 (跨度≤6．
二、桁架和木梁的一般規(guī)定
1．木材宜用作受壓或受彎構(gòu)件，在作為屋架時，受拉桿件宜采用鋼材(如：屋架下 弦及受拉豎桿)，當采用木下弦時，對于圓木，其跨度不宜大于
2．受彎構(gòu)件采用木梁時，其跨度一般不大于
3．桁架或木梁的間距：當采用木檁時，其間距不宜大于
4，桁架的形狀：一般為三角形，也可采用梯形、弧形和多邊形屋架。屋架中央高度與跨度之比，不應(yīng)小于表10-27規(guī)定的數(shù)值。桁架應(yīng)有約為跨度1／200的起拱。
5．當屋頂需設(shè)天窗時，天窗架的跨度，不宜大于屋架跨度的1／3。 三、木屋蓋的支撐 1．為防止桁架的側(cè)傾，保證受壓弦桿的側(cè)向穩(wěn)定，承擔和傳遞縱向水平力，應(yīng)采取有效措施保證結(jié)構(gòu)在施工和使用期間的空間穩(wěn)定。 2．屋蓋中的支撐，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的型式和跨度、屋面構(gòu)造及荷載等情況選用上弦橫向支撐或垂直支撐。但當房屋跨度較大或有鍛錘、吊車等振動影響時，除應(yīng)選用上弦橫向支 撐外，尚應(yīng)加設(shè)垂直支撐。 支撐構(gòu)件的截面尺寸，可按構(gòu)造要求確定。 注：垂直支撐系指在兩榀屋架的上、下弦間設(shè)置交叉腹桿(或人字腹桿)，并在下弦平面設(shè)置縱向水平系桿，用螺栓連接，與上部錨固的檁條構(gòu)成一個不變的豎向桁架體系。 3．當采用上弦橫向支撐時，若房屋端部為山墻，則應(yīng)在房屋端部第二開間內(nèi)設(shè)置若房屋端部為輕型擋風板，則在第一開間內(nèi)設(shè)置，若房屋縱向很長，對于冷攤瓦屋面或大跨度房屋尚應(yīng)沿縱向每隔20 上弦橫向支撐的斜桿如選用圓鋼，應(yīng)設(shè)有調(diào)整松緊的裝置。 4．當采用垂直支撐時，在跨度方向可根據(jù)屋架跨度大小設(shè)置一道或兩道，沿房屋縱向應(yīng)隔間設(shè)置并在垂直支撐的下端設(shè)置通長的縱向水平系桿。 在有上弦橫向支撐的屋蓋中，加設(shè)垂直支撐時，可僅在有上弦橫向支撐的開間中設(shè)置，但應(yīng)在其他開間設(shè)置通長的縱向水平系桿。 5．在下列部位，均應(yīng)設(shè)垂直支撐： (1)在梯形屋架的支座豎桿處； (2)屋架下弦低于支座呈折線形式，在下弦的折點處； (3)當設(shè)有懸掛吊車時，在吊軌處； (4)在桿系拱、框架及類似結(jié)構(gòu)的受壓下弦部分節(jié)點處； (5)在屋蓋承重膠合大梁的支座處。 以上各項垂直支撐的設(shè)置方法，除第(3)項應(yīng)按4的規(guī)定設(shè)置外，其余各項可僅在 房屋兩端第一開間(無山墻時)或第二開間(有山墻時)設(shè)置，但應(yīng)在其他開間設(shè)置通長的水平系桿。 6．對于下列非開敞式的房屋，可不設(shè)置支撐。但若房屋縱向很長，則應(yīng)沿縱向每隔20 (1)當有密鋪屋面板和山墻，且跨度不大于 (2)當房屋為四坡頂，且半屋架與主屋架有可靠連接時； (3)當房屋的屋蓋兩端與其他剛度較大的建筑物相連時。 7。當屋架設(shè)有天窗時，可按3和4條的規(guī)定設(shè)置天窗架支撐。天窗架的兩邊柱處，設(shè)置柱間支撐。在天窗范圍內(nèi)沿主屋架脊節(jié)點和支撐節(jié)點，應(yīng)設(shè)通長的縱向水平系桿。 8．有抗震設(shè)防要求時木屋蓋的支撐布置，宜符合表10-28的要求；支撐與屋架或天窗 架應(yīng)采用螺栓連接；山墻應(yīng)沿屋面設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土臥梁，并應(yīng)與屋蓋構(gòu)件錨拉。
四、單層及多層房屋木結(jié)構(gòu)坡屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)布置
(一)木結(jié)構(gòu)坡屋頂?shù)闹饕芰?gòu)件
1．受彎構(gòu)件(即水平構(gòu)件)：木梁(跨度≤6．Om時)、屋架(跨度>6．Om時)、檁條
(采用木檁時，跨度≤4．Om；采用鋼檁條時，跨度≤6．Om)，，
2．豎向構(gòu)件：用于支承受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
(1)墻體或墻垛：用墻體支承檁條時稱為硬山擱檁；墻體作為屋架支承時，—般應(yīng)加墻垛；
(2)木柱：用木柱作為屋架或木梁的支承；
(3)鋼筋混凝土柱：用于支承屋架或梁(木梁或鋼筋混凝土梁)。
(二)木結(jié)構(gòu)坡屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)布置的主要步驟
1．確定主要豎向構(gòu)件，即明確哪些墻體或柱作為受彎構(gòu)件屋架，木梁或檁條的支承結(jié)構(gòu)。
2．根據(jù)建筑屋頂?shù)囊�，確定屋面的排水坡向，一般木屋頂?shù)钠孪蚩煞譃椋簡纹隆?/p>
雙坡和四坡。
(1)單坡：適用于跨度較小的屋面
(2)雙坡：跨度較大時，需采用雙坡排水
(3)四坡屋頂
(4)復(fù)雜四坡頂：當平面復(fù)雜，存在凹凸時，選用復(fù)雜的四坡屋頂
屋頂排水坡面應(yīng)按以下原則確定：
1)不論跨度大小，屋面坡度均相同；
2)檐口的標高亦均相同；
3)當屋脊標高不同時，在坡面相交處將形成天溝或斜脊。
任何平面形狀的四坡木屋頂，在進行屋架、木梁及檁條的布置之前，均應(yīng)先畫出屋面的排水坡面的平面圖，故應(yīng)能熟練地掌握該平面圖的繪制方法。
3．布置屋架、木梁
(1)屋架沿著跨度方向布置，屋架可以是全跨的全屋架也可以是半跨的半屋架。
(2)木梁—般用于跨度≤6.0m，用以代替屋架的作用。
(3)在四坡頂?shù)男奔购吞鞙咸帒?yīng)布置木梁，當跨度>6．0m時，可用半屋架代替木梁
4。布置檁條
檁條應(yīng)沿著與坡向垂直的方向布置。
5．布置屋蓋支撐
(1)對于主要采用墻體作為檁條支承，只局部有屋架時，可不設(shè)置屋蓋支撐。
(2)當屋頂以屋架為主要承重結(jié)構(gòu)時，則應(yīng)按本節(jié)第三條的要求設(shè)置屋蓋支撐。
6．挑檐的構(gòu)造做法
當屋面采用明排水時，則必須有挑檐，挑檐木的間距同檁條的跨度，其構(gòu)造做法有以下幾種：
(1)有屋架的挑檐一般采用屋架支座下的附木延伸挑出形成挑檐
(2)硬山擱檁的挑檐構(gòu)造，即為無屋架處的挑檐木做法
(3)當檁條支座為木梁及四坡頂陰、陽角處為木梁時的挑檐木構(gòu)造做法
第五節(jié)大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)
一、桁架
桁架應(yīng)用極廣，適用跨度范圍(6—60m)非常大。以受力特點可分為：平面桁架、立體桁架、空腹桁架。通常所指的桁架全是平面桁架，只在強調(diào)其與立體桁架或空腹桁架有所區(qū)別時，才稱之為平面桁架。文藝復(fù)興時期，改進完善了木桁架，解決了空間屋頂結(jié)構(gòu)的問題；10世紀工業(yè)大發(fā)展，因工業(yè)、交通建設(shè)需要，進一步加大跨度。出現(xiàn)了各種鋼屋架采用桁架。
(一)桁架的基本特點
1．平面——外荷與支座反力都作用在全部桁架桿件軸線所在的平面內(nèi)；
2．幾何不變——桁架的桿件按三角形法則構(gòu)成；
3．鉸接——桿件相交的節(jié)點，計算按鉸接考慮，木桿件的節(jié)點非常接近鉸接；鋼桁架或鋼筋混凝土桁架的節(jié)點非鉸接、實屬于剛架，其桿件除軸向力外，還存在彎矩，會產(chǎn)生應(yīng)力但很小，依靠節(jié)點構(gòu)造措施能解決，故一般仍按結(jié)點鉸接考慮；
4，軸向受力——結(jié)點既是鉸接，故各桿件(弦桿、豎桿、斜桿)均受軸向力，這是
材盡其用的有效途徑。
(二)桁架的合理形式
選擇桁架形式的出發(fā)點是受力合理，能充分發(fā)揮材力，以取得良好的經(jīng)濟效益。桁架桿件雖然是軸向受力，但桁架總體仍擺脫不了彎曲的控制，在節(jié)點豎向荷載作用下，其上弦受壓、下弦受拉，主要抵抗彎矩，而腹桿則主要抵抗剪力。
由力分析可以看出，在其他條件相同的情況下，受力最合理，結(jié)點構(gòu)造最簡單，用料最經(jīng)濟，自重最輕巧，施工也可行的是多邊形或弧形桁架，因其上弦非直線，制作較復(fù)雜，僅適用于較大跨度的情況。一般為便于構(gòu)造與制作，上下弦各采用等截面桿件，其截面按最大內(nèi)力決定，故內(nèi)力較小的節(jié)問，材料未盡其用；為充分發(fā)揮材力，應(yīng)盡量使弦桿各節(jié)點內(nèi)力值接近。為進一步改進多邊形桁架，使其上弦制作方便些，可作成折線形上弦的桁架，其高度變化接近于拋物線，這樣適用于中、大跨(l>18m)，但其制作仍比三角形或梯形桁架復(fù)雜，三角形桁架的最大特點是上弦為兩根直料，構(gòu)造與制作最簡單，其受力極不均勻，僅適用于小、中跨(l≤18m)的桁架情況。
(三)桁架選型
選擇桁架形式時，除了要考慮桁架受力與經(jīng)濟合理外，還需要考慮下列問題：
(1)建筑體型與美觀；
(2)屋面材料及其坡度；
(3)制作與吊裝。
(四)桁架的空間支撐
支撐的位置設(shè)在山墻位置兩端的第二開間內(nèi)，對無山墻(包括伸縮縫處)房屋沒在房屋兩端第一開間內(nèi)，房屋中間每隔一定距離(一般≤60m)亦需設(shè)置一道支撐，木屋架為20～30m。支撐包括上弦水平支撐、下弦水平支撐與垂直支撐，把上述開間相鄰兩端桁架聯(lián)結(jié)成穩(wěn)定的整體。在下弦平面通過縱向系桿，與上述開間空間體系相邊，以保證整個房屋的空間剛度和穩(wěn)定性。支撐的作用有三：
(1)保證屋蓋的空間剛度與整體穩(wěn)定；
(2)抵抗并傳遞屋蓋縱向側(cè)力，如山墻風力、縱向地震力等；
(3)保證桁架上弦平面外的壓曲，減少平面外長細比，并可以防止桁架下弦平面外的振動。
(五)桁架的優(yōu)缺點
1．優(yōu)點
(1)桁架的設(shè)計、制作、安裝均為簡便；
(2)桁架適應(yīng)跨度范圍很大，故其應(yīng)用非常廣泛。
2。缺點
(1)結(jié)構(gòu)空間大，其跨中高度H較大，一般為(1／10—1／5)l0，給建筑體型帶來笨重的大山頭，單層建筑尤難處理；
(2)側(cè)向剛度小，鋼屋架尤甚，需要設(shè)置支撐，把各榀桁架聯(lián)成整體，使之具有空間剛度，以抵抗縱向側(cè)力，支撐按構(gòu)造(長細比)要求確定截面，耗鋼而未能材盡其用。
(二)殼
人類遠在數(shù)千年前早巳造出了各式各樣的口用殼體，如鍋、碗、壇、罐……以后工業(yè)逐漸發(fā)達，造出了燈泡、鋼盔、木舟、機殼等不勝枚舉。殼體用于建筑結(jié)構(gòu)雖為時較早，但工程界開始研究、分析、試驗已是19世紀，到20世紀初葉殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展一直緩慢，主要原因是計算極繁，在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后殼體結(jié)構(gòu)發(fā)展才迅速起來。殼體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是覆蓋面積大，無需中柱，室內(nèi)空間開闊寬敞、能滿足各種功能要求，故其應(yīng)用極廣，如會堂、市場、食堂、劇場、體育館、飛機庫等等，1959年建成的北京站采用的就是雙曲扁殼。殼體結(jié)構(gòu)雖逐漸增多，但其應(yīng)用仍受到一定限制，由于其缺點是缺乏木材與模板，制作復(fù)雜。
橫向受荷傳力的梁起“擔”的作用，不能材盡其用，并非經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式；以曲梁承荷傳力的拱起“頂”的作用，能進一步發(fā)揮材力，是較先進的結(jié)構(gòu)形式；殼體與此相仿，以曲板承荷傳力，而且更進一步，它不像拱是單向受荷傳力的平面結(jié)構(gòu)，而是雙向受荷傳力的空間結(jié)構(gòu)，起雙向“頂”的作用，這是空間殼與平面拱的根本區(qū)別。
殼的造型有：筒殼、球殼、雙曲扁殼、鞍殼、扭殼等，現(xiàn)分述如下：
1．筒殼
外形簡單的單曲面殼體。其縱向為自線，有其橫向剛度小的缺點，但卻因其能使則直模板，省工省材，這是其最大優(yōu)點。也是筒殼在歷史上最早出現(xiàn)并在近代仍大量建造的根本原因。筒殼可分為三種：l1／B≤1/2為短筒殼；l1／B≤3為長筒殼；l1／B為中間比值為中筒殼。
2．球殼
自然界中存在著大量的球狀物體，反映在建筑—亡的穹窿圓頂，是古老的建筑形式之一，多用于中心型平面的正中央，這種形式近代仍經(jīng)常采用，雖外形類同，其受力特性卻已改變，球殼的內(nèi)力都作用在曲面內(nèi)，為薄膜內(nèi)力，能用薄膜理論計算。球殼多用于天文館、會堂、音樂廳、劇院、展覽館等中心型建筑物。
3．雙曲扁殼
筒殼和球殼的結(jié)構(gòu)空間是非常大的，對無需大的使用空間建筑，都欲壓縮其使用空間，以降低造價；同時從材盡其用的觀點出發(fā)，盡可能使殼內(nèi)應(yīng)力小些(最好無拉力)，促使減小矢高，雙曲有利于提高殼體各向的強度和剛度，正如桔皮雖軟，卻不易將其里外翻面。雙曲扁殼是雙向微彎的平板，凡矢高f≤l／5的殼體統(tǒng)稱扁殼，扁殼有平面扁殼和雙曲扁殼，雙面扁殼除扁球殼外，尚有平移雙曲扁殼，即橢圓拋物面扁殼、不規(guī)則雙曲扁殼。
雙曲扁殼的優(yōu)點是：
(1)矢高小，結(jié)構(gòu)空間小，節(jié)省造價；
(2)能達到無拉力狀態(tài)，能合理用材；
(3)保持雙曲，這是殼體發(fā)展的趨向；
(4)施工方便，便于混凝土澆灌振搗；
(5)平面適應(yīng)性有所改善；’
(6)造型優(yōu)美，外形美觀，內(nèi)部明朗。
其主要缺點是模板有待進一步改進，用直料支模卻要構(gòu)成雙曲面殼體，這是個難題。
4．鞍殼
當平移曲面的母線與導(dǎo)線成反面的兩拋物線時，將構(gòu)成馬鞍形雙面殼面，稱為鞍殼。它與水平相交成雙曲線，故又稱其為雙曲拋物面殼。
5．扭殼
當f≤lx/5，屬扭殼，扭殼適用于各種平面的建筑，其適用跨度30~70m，厚度僅為20~80mm。
目前殼體施工主要有下列幾種方法：
(1)現(xiàn)澆混凝土殼體；
(2)預(yù)制殼塊，高空裝配成整體殼體；
(3)地面現(xiàn)澆或裝配成殼體后整體提升；
(4)采用柔模噴涂成殼。
殼體結(jié)構(gòu)因其力學性能優(yōu)越正確，經(jīng)濟合理，利于抗震，近于自然，曲線優(yōu)美，形態(tài)多變，深受建筑師們的贊賞，在工程上有廣闊的發(fā)展前景。
三、網(wǎng)殼、網(wǎng)架
網(wǎng)殼，顧名思義即為網(wǎng)狀殼體，是格構(gòu)化的殼體。網(wǎng)架，與網(wǎng)殼相仿，是格構(gòu)化的板，即網(wǎng)板。
(—)網(wǎng)殼
20世紀中葉，歐美人工費劇增，殼體施工需用的模板與腳手架費料、費工，其應(yīng)用受到了影響。適逢焊接技術(shù)更趨完善，高強鋼材不斷出現(xiàn)，電算技術(shù)突飛猛進，給網(wǎng)殼準 備了物質(zhì)基礎(chǔ)；但更為重要的是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有其非凡的優(yōu)越性，故發(fā)展迅猛。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多 用于大跨度，目前已經(jīng)發(fā)展成為大跨結(jié)構(gòu)中應(yīng)用普遍的結(jié)構(gòu)形式之一。
網(wǎng)殼分為筒網(wǎng)殼、球網(wǎng)殼、扭網(wǎng)殼。 ”
1．筒網(wǎng)殼
外形是圓柱面筒形，又叫柱面網(wǎng)殼。它覆蓋的平面為矩形，橫向短邊為端邊(l2)， 縱向長邊為側(cè)邊(l1)，其整體傳遞外荷的方式與筒殼類似，按網(wǎng)肋構(gòu)成與傳荷方式的不 同，網(wǎng)殼可分為兩類，一類是拱式受壓的筒網(wǎng)殼(類似短筒殼)；另一類是梁(桁架)式受彎的筒網(wǎng)殼(類似長筒殼)。
拱式筒網(wǎng)殼見圖10-70，其受力特征是以受壓為主的平面拱，為單向抗衡并傳遞外荷的平面結(jié)構(gòu)。既然梁可以構(gòu)成雙向的井字梁，同樣拱也可以實現(xiàn)空間多向抗衡并傳遞外荷的空間結(jié)構(gòu)——多向拱，多向拱具有良好的空間剛度，能抵抗縱向側(cè)力，無需支撐。
梁式筒網(wǎng)殼見圖10-71，其受力特征——格構(gòu)化折板殼，折板殼的受力狀態(tài)與長筒殼一樣，其折縫上的豎載是由相鄰折板以板平面內(nèi)的橫向力來抗衡。若每塊平面折板代之以一榀平面桁架(稱平桁架)，且相鄰兩桁架的上、下弦桿合二為一，這就成了梁桁架(或稱桁架式)筒網(wǎng)殼，即梁式筒網(wǎng)殼，矢高 2．球網(wǎng)殼 球網(wǎng)殼即網(wǎng)穹。世界上容納觀眾最多的美國新奧爾良“超級穹頂”體育館為直徑207． 球網(wǎng)殼及其架設(shè)法見圖10-72。 3，扭網(wǎng)殼 反向雙曲的扭殼具有最大的優(yōu)勢是雙向直紋。在直紋方向可以毫無阻礙的設(shè)置單根肋桿或桁架式網(wǎng)肋，就能構(gòu)成雙曲扭面，扭網(wǎng)殼就是這樣構(gòu)成的。近年來，又出現(xiàn)了一種應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)，它是把薄鋼板固定在骨架上以很高的抗剪強度與骨架協(xié)同工作，共同抗衡外荷。網(wǎng)板主要受薄剪力，彎曲應(yīng)力可略去不計。這種結(jié)構(gòu)在工業(yè)產(chǎn)品已普遍應(yīng)用，如輪船、龜機外殼，20世紀50年代后應(yīng)用于建筑屋蓋，充分顯示出其輕質(zhì)、高強、經(jīng)濟、合理的優(yōu)越性。
(二)網(wǎng)架
網(wǎng)架與網(wǎng)殼相比，其最大優(yōu)點是網(wǎng)肋規(guī)格很少(長度只有幾種)，節(jié)點規(guī)格也不多 (窄間規(guī)格劃一簡單)，施工更為方便。因此它一出現(xiàn)，就風行一時，我國自70年代以來已大量應(yīng)用。網(wǎng)架從總體體型劃分，其外形為平板者，稱平板形網(wǎng)架；外形為折板者，稱折板形網(wǎng)架。網(wǎng)架多采用鋼結(jié)構(gòu)，但也有鋼筋混凝土網(wǎng)架的。網(wǎng)架可分為下列兩類(圖10-73和圖10-74)，共六種。
1．交叉平面桁架 (1)正方格網(wǎng)架，即雙向正交正放平面桁架，見圖10-73((2)，這種網(wǎng)架適用于正方形、近似方形、正多邊形、圓形或橢圓形的建筑。 (2)斜方格或菱形格網(wǎng)架，見圖10-73(b)、(c)，這種網(wǎng)架較美觀，適用于建筑平面為較短的矩形，其雙向桁架的正彎矩要比方格者小，比較經(jīng)濟。 (3)三角格網(wǎng)架，即三向平面桁架，見圖10-73(d)，為簡化構(gòu)造與計算，一般三向桁架互成60°角交叉，其平面呈三角形格。雖節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，有十余根桿交匯，但具有良好的平面適應(yīng)性，建筑平面靈活多樣。 2．交叉立體桁架 交叉立體桁架與交叉平面桁架不同，屬角錐體系，成為真正的空間桿件體系一空間桁架，見圖10-74。分以下三種： (1)正四角錐網(wǎng)架 正四角錐網(wǎng)架屬雙向正交正放立體桁架，其受力狀態(tài)完全與雙向正交正放平面桁架是一樣的，故亦適用于正方形、近似正方形、正多邊形、圓形與橢圓形平面，其構(gòu)造簡單， 受力均勻，見圖10-74(a)。 (2)斜四角形網(wǎng)架 斜四角形網(wǎng)架是雙向正斜放立體桁架，其受力狀態(tài)與雙向正交斜放平面桁架類似，能夠適用于多樣建筑平面。斜四角錐網(wǎng)架是較經(jīng)濟的形式，為防止支承網(wǎng)架受力后節(jié)點失穩(wěn) 轉(zhuǎn)動，必須設(shè)邊桁架或圈梁，見圖10-74(b)。 (3)三角錐網(wǎng)架 三角錐網(wǎng)架是三向60°交叉立體桁架。上、下弦均呈相同的正三角格，剛度最好，受力均勻、分散，具有良好的平面適應(yīng)性。見圖10-74(c)。 網(wǎng)架的高度直接影響網(wǎng)架的空間剛度，以及桿件內(nèi)力、腹桿長度、結(jié)構(gòu)空間和圍護結(jié)構(gòu)等各個方面。 網(wǎng)架材料，桿件采用圓形空心截面——鋼管為最好，因其具有良好的物理力學性能、剛度大、抗壓曲、抗扭、抗震均佳以及承載力高；其用材亦最合理，省料、自重輕、經(jīng) 濟；其截面也非常簡單，節(jié)點處理，并易于焊接，因此鋼管是理想的選材。 網(wǎng)架的優(yōu)越性： 1)能夠發(fā)揮出來極高次超靜定空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢； 2)結(jié)構(gòu)自重輕； 3)制作符合標準化、系列化； 4)裝配與架設(shè)簡單、迅速、經(jīng)濟； 5)平面適應(yīng)性強，造型表現(xiàn)力亦強。 網(wǎng)架并非完美無缺，目前有待探索解決的問題有二： 1)網(wǎng)架內(nèi)力變化大，差值大，為了減少構(gòu)件規(guī)格型號，很多桿件不能材盡其用； 2)桿件與節(jié)點制作、裝配精度要高，過高精度要求是與技術(shù)經(jīng)濟指標相矛盾的。
四、吊掛、懸索
自然界中懸掛結(jié)構(gòu)并不多，攀藤植物的長藤是原始的索，人類會編繩后，吊于河谷兩岸的大樹上，成了空中的“飛梁”。懸掛結(jié)構(gòu)用于建筑，始于19世紀中葉，但發(fā)展遲緩。
20世紀中葉，出現(xiàn)了高強鋼材，促進了懸索結(jié)構(gòu)的大發(fā)展。懸索結(jié)構(gòu)用于中、大跨結(jié)構(gòu)，優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)形式，采用拉力柔索，與傳統(tǒng)外形迥異，造形新穎，形式多樣，創(chuàng)造出各種建筑類型。懸掛結(jié)構(gòu)的分類至今尚無定論，按其形成方式不同，暫分成兩大類：
(1)吊掛結(jié)構(gòu)；
(2)懸索結(jié)構(gòu)。
兩者之間的區(qū)別在于被懸掛起來的結(jié)構(gòu)不同，前者是用索結(jié)構(gòu)外的其他結(jié)構(gòu)吊掛起來，后者是吊掛索的本身就是屋蓋索結(jié)構(gòu)。
(一)吊掛結(jié)構(gòu)
吊掛結(jié)構(gòu)又稱懸吊結(jié)構(gòu)。在吊掛結(jié)構(gòu)中，鋼索僅作為吊掛其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的支承拉索，然后把拉力傳給墩力、塔架、桿柱的芯筒上，故實為支承懸索與其他結(jié)構(gòu)組合形成的 混合結(jié)構(gòu)。其傳力方式僅有兩種：—種是與懸索吊橋一樣的懸吊式；另一種是與斜拉橋— 樣的斜拉式。
1.懸吊式
在條形高層建筑的兩端設(shè)置剛勁的豎向芯筒，多根主鋼索拉設(shè)于兩芯筒端部之間，呈懸鏈狀，在主鋼索以下懸吊各層樓蓋，均向上吊掛在鋼索上，即由鋼索兜著。兩芯筒頂端 之間乃剛勁結(jié)構(gòu)，作為平衡主鋼索拉力的壓桿，詳見圖10—75。
2．斜拉式 斜拉式：在建筑需要懸掛很大跨度，采用懸壁板、梁、桁架或殼都不經(jīng)濟時，可采用斜拉索以減小構(gòu)件的跨度，達到減小截面、用料經(jīng)濟、屋蓋輕盈的目的。在塔形高層建筑中也出現(xiàn)了懸吊屋蓋與樓蓋。從一個或多個剛勁芯筒頂部，向四周伸出斜拉鋼索，吊掛住從芯核上部向四周懸挑的梁或桁架的外端，形成—個懸吊整個建筑物的主要承重結(jié)構(gòu)。在斜拉索的下端，即懸挑梁或桁架的外端，沿房屋四周向下懸掛豎向鋼索，各層樓蓋梁的內(nèi)端支于芯筒上，其外端支于豎向鋼索上，詳見圖10-76。
(二)懸索結(jié)構(gòu)
吊掛結(jié)構(gòu)中鋼索并非屋蓋的承重構(gòu)件，而是吊掛屋蓋承重構(gòu)件的支承拉桿；鋼索真正成為屋蓋的主要承重結(jié)構(gòu)的乃是懸索結(jié)構(gòu)。應(yīng)有—個基本概念：前者的屋蓋是板、梁、 桁、架、拱、殼、網(wǎng)殼、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)，根本沒有鋼索；而后者的屋蓋主要承重結(jié)構(gòu)是鋼索，并且用它來懸吊整個屋蓋而無需其他吊索或斜拉索，套用懸索吊橋的原理，將屋蓋直接做在懸索上，而取消豎向吊索。
懸索結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和關(guān)鍵問題：
近年來國內(nèi)外普遍采用的鋼索是鋼絞線，因鋼索柔軟，故不能抗壓、彎、剪，只能抗拉，鋼索作為受拉桿件，能充分發(fā)揮其高強性能，既無壓曲失穩(wěn)；又能合理用材，是最經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。古時懸索橋的老問題是索蕩橋晃得相當劇烈，懸索結(jié)構(gòu)屋蓋也面臨著同樣 的問題。一方面柔索抗拉既安全又經(jīng)濟；另一方面對懸索的柔軟特性，要處理好下列關(guān)鍵 性的課題。
1．屋面剛度
剛?cè)崾峭耆鄬Φ模仨氉龅饺岫萆w剛。單根柔索在曲線均布荷載作用下為懸鏈線，當垂度f=1／
2．結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 柔索只能單向傳力，即荷載必須與垂度f同向，若風為吸力或豎向地震力時，則立即失去穩(wěn)定，無力抵抗向上風力和豎向地震力，嚴重時甚至屋蓋被局部掀起或屋蓋被完全揭 頂。 3．共振 風荷載與地震作用具有動力和隨機性，懸索像繃緊之弦，易于受到顫動，并會產(chǎn)生振動。一旦發(fā)生振動，屋蓋即遭破壞。 4．支座拉力 懸索支座拉力的處理與拱腳推力的性質(zhì)同等重要。若懸索支座拉力無可靠著落點，則懸索結(jié)構(gòu)房屋將全部報廢。 (1)懸索的結(jié)構(gòu)體系有： 1)單層并列索系(單層平行索系)； 2)單層輻射索系(單層蝶形索系)； 3)雙層并列索系(雙層平行索系)； 4)雙層輻射索系(雙層輪形索系)。 (2)懸索結(jié)構(gòu)類型雖多、式樣各異，但其原理與特性卻基本相同，具有下列共同優(yōu) 點： 受力性能優(yōu)良； 2)非常經(jīng)濟； 3)施工簡便； 4)平面適應(yīng)性強，造型新穎、多樣、優(yōu)美，幾乎任意形狀的建筑平面與建筑體型， 都可適用懸索結(jié)構(gòu)。
