施工问题:重新审视桁架

文章和照片由格雷格·哈维尔

桁架是一种类型的梁框架结构组成的三角形或一组三角形排列在一个平面上以这样一种方式,加载应用点的十字路口的成员将只会直接压力(压力或压缩)的成员。(摘自词汇表:消防部门的布莱尼根建筑施工公司,5th版,Corbett和Brannigan)。

桁架通常由木材或钢材制成,用于屋顶和地板的结构支撑,包括长跨度和短跨度。桁架桥是另一个话题。

弓弦桁架屋顶

(1)

一种常用的大跨度屋顶支撑桁架是弓弦桁架(上面图1).这种类型的桁架有一个直的,底部平坦的弦,使天花板的连接简单。典型的驼峰形屋顶通常部分被女儿墙遮掩(下面的图2),这座有100年历史的商业建筑正在被改造成一座教堂。

正在改造的桁架建筑的外部

(2)

在弓弦桁架中,上弦是弯曲的,并且是压缩的;底部的弦是直的(弓弦),处于拉紧状态;而较短的网的成员,分开这两个形式的三角形,通常是压缩。如果桁架是木制的,弓弦通常与弯曲的上弦尺寸相同,有时用作阁楼或上层存储空间的地板支撑(比如新泽西州哈肯萨克的福特经销商).如果桁架是钢的,底部弦通常比顶部弦的尺寸小,因为钢在每单位截面面积上有更大的拉力比压缩强度。

把桁架上的连接件分开

(3)

而弓弦桁架可能有一个拉杆作为底部(张力)成员,它通常没有;由于拉杆的质量不足,限制了天花板可以连接到桁架底部的方式;并防止使用底部弦作为支撑阁楼(桁架阁楼)的地板。由于木材或结构钢构件的长度通常限制在20英尺左右,跨度较大的桁架的底部弦将被拼接在面板点;而这些拼接连接是任何形状桁架的弱点(图3)。

平行弦桁架

(4)

平行弦桁架(照片4)类似于弓弦桁架,除了上面的弦是平的而不是弯曲的。这些桁架通常用于支撑平屋顶,以及地板和天花板。

尽管有时人们认为,一些由木材和其他金属组成的桁架是最近才发展起来的,但桁架的年代不能从它的设计中可靠地确定。2013年2月13日的《建筑问题》文章,讨论了19世纪40年代带有斜屋顶(形状像大写的“a”)的谷物升降机的屋顶桁架。桁架的上部成员,和底部的弦,是12×12-inch (30.5 x 30.5厘米)硬木木材。虽然底部的弦杆处于紧张状态,但它也支撑着这栋五层建筑中的电梯机械,以及用于维修和检查电梯和粮食仓的走道。这些桁架腹板中的受压构件也是硬木木材。桁架腹网的拉力构件是1.25英寸(3.2厘米)直径的熟铁杆。

一般新闻媒体对桁架屋顶或地板“突然毫无预警”地倒塌的评论是不准确的。消防队员到达火灾现场后,观察到(或怀疑)桁架屋顶或地板;或者从事先的计划中更详细地了解到他们的存在;应该是我们需要的所有警告,如果火势继续蔓延,即将发生的坍塌。

火灾条件下的这种行为,以及在无火存在的过载情况下,不仅适用于弓弦桁架,而且适用于任何形状、设计或材料的桁架,这一点再怎么强调也不为过。

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格雷格·哈维尔格雷戈里·哈维尔是伯灵顿市(WI)消防部门的成员;退役副局长、培训官;他在消防部门工作了35年。他是威斯康辛认证的二级消防教练、二级消防官员和消防检查员;在Gateway技术学院担任消防服务课程的兼职讲师;Scherrer Construction Co., Inc.安全总监。哈维尔拥有圣诺伯特学院学士学位;拥有35年以上设施管理和建筑施工经验;并在FDIC上过课。

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