桁架混凝土結(jié)構(gòu)，作為一種高效的建筑結(jié)構(gòu)形式，因其獨(dú)特的受力特性和良好的抗震性能而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程中。本文旨在深入分析桁架混凝土結(jié)構(gòu)的成本構(gòu)成，并探討其在不同工程應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性。通過對(duì)桁架材料、施工工藝及維護(hù)成本的詳細(xì)研究，結(jié)合國內(nèi)外案例對(duì)比，本報(bào)告揭示了桁架混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。還提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以降低長期運(yùn)營成本的建議，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了重要的參考依據(jù)。
一、桁架混凝土結(jié)構(gòu)的概念
桁架混凝土結(jié)構(gòu)是一種將桁架與混凝土相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。其中，鋼筋混凝土桁架是用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土材料制成的桁架，多用于屋架、塔架，有時(shí)也用于棧橋和吊車梁等建筑結(jié)構(gòu)部件中。
二、桁架混凝土結(jié)構(gòu)的形式
- 常見形狀形式
- 三角形：在一些小型建筑或者對(duì)空間有特殊要求的建筑中適用，例如小型倉庫等，這種形式的桁架混凝土結(jié)構(gòu)坡度較大，適用于屋面材料為粘土瓦，水泥瓦及小青瓦等要求排水坡度較大的情況，且適用跨度在18m以內(nèi)（常取12m）的建筑。
- 梯形：梯形的桁架混凝土結(jié)構(gòu)受力性能比三角形合理，可用于跨度較大房屋，適用跨度為12 - 18m。常見于工業(yè)廠房等建筑中。根據(jù)是否對(duì)屋架下弦施加預(yù)應(yīng)力，分為鋼筋混凝土屋架（適用跨度為15 - 24m）和預(yù)應(yīng)力混凝土屋架（適用跨度為18 - 36m或更大）。上弦為直線，屋面坡度為1/10 - 1/12，適用于卷材防水屋面，上弦節(jié)間為3m，下弦節(jié)間為6m，矢高與跨度之比為1/6 - 1/8，屋架端部高度為1.8 - 2.2m，自重較大，剛度好。
- 多邊形或折線形：折線形桁架高度呈拋物線型的桁架是較為理想的桁架形式。上弦曲線做成圓形使屋架外形與拋物線彎矩圖接近，為便于制作，常將桁架上弦各節(jié)點(diǎn)與彎矩圖重合，而在各節(jié)點(diǎn)之間取直線，成為折線形桁架。在一些大跨度建筑中可以采用這種形式來優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力性能。
- 平行弦：平行弦桁架在一些對(duì)結(jié)構(gòu)空間布局有特殊要求的建筑中可能會(huì)被采用，例如在一些多層廠房或者特殊造型的建筑中，其各弦桿相互平行，結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和空間布局有獨(dú)特之處。
- 有無斜腹桿形式
- 有斜腹桿桁架混凝土結(jié)構(gòu)：斜腹桿在結(jié)構(gòu)中起到傳遞內(nèi)力、增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用，使得桁架能夠承受不同方向的荷載。
- 無斜腹桿（空腹桁架）：這種形式的桁架混凝土結(jié)構(gòu)可滿足建筑對(duì)內(nèi)部空間交通或其他特殊要求，并且能使桿件總數(shù)減少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡便。例如上海大劇院的月牙形屋架采用無斜腹桿屋架，既可滿足建筑對(duì)鋼屋蓋內(nèi)部縱向交通的要求，又使桿件總數(shù)減少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡便，受力性能好，具有很大的抗扭剛度和雙向抗彎剛度，整體穩(wěn)定性強(qiáng)，可省去大量支撐。
三、桁架混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍
- 工業(yè)建筑方面
- 在工業(yè)廠房中，桁架混凝土結(jié)構(gòu)可用于屋架部分，承擔(dān)屋面荷載并將其傳遞到柱子等下部結(jié)構(gòu)上。對(duì)于大跨度的工業(yè)廠房，預(yù)應(yīng)力混凝土桁架由于其較好的受力性能和較大的適用跨度（如18 - 36m或更大），能夠滿足廠房內(nèi)部較大空間的需求，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。
- 民用建筑方面
- 在一些公共建筑如體育館、影劇院、展覽館、食堂、菜場、商場等，桁架混凝土結(jié)構(gòu)也有應(yīng)用。大跨度的桁架混凝土結(jié)構(gòu)可以創(chuàng)造出開闊的室內(nèi)空間，滿足這些建筑功能上的需求。當(dāng)建筑跨度在36m以下時(shí)，一般可選用鋼筋混凝土桁架；有條件時(shí)最好選用預(yù)應(yīng)力混凝土桁架；當(dāng)所處環(huán)境相對(duì)濕度大于75%或有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，不宜選用木桁架，此時(shí)桁架混凝土結(jié)構(gòu)可能成為較好的選擇。
- 其他建筑結(jié)構(gòu)方面
- 可用于塔架結(jié)構(gòu)，例如一些通信塔、輸電塔等，桁架混凝土結(jié)構(gòu)能夠利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有效地承受豎向荷載和水平荷載（如風(fēng)荷載等）。
- 在棧橋結(jié)構(gòu)中，桁架混凝土結(jié)構(gòu)可以作為棧橋的主要承重結(jié)構(gòu)，承擔(dān)物料運(yùn)輸?shù)群奢d。
四、桁架混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
- 受力性能方面
- 桁架混凝土結(jié)構(gòu)中的桿件主要承受拉力或壓力，內(nèi)力分布較為均勻，可以充分發(fā)揮材料的作用。相比于梁結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)受力更合理，能夠減少材料耗量和結(jié)構(gòu)自重，從而使結(jié)構(gòu)跨度增大，這對(duì)于大跨度建筑結(jié)構(gòu)尤為重要。
- 材料利用方面
- 在鋼筋混凝土桁架中，由于混凝土抗壓性能好，鋼筋抗拉性能好，二者結(jié)合形成的桁架混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效地利用兩種材料的力學(xué)性能。不過，鋼筋混凝土桁架的拉桿在使用荷載下常出現(xiàn)裂縫，因而僅用于荷載較輕和跨度不大的桁架；而預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展，解決了這一問題，使得跨度較大和荷載較重的桁架能夠采用預(yù)應(yīng)力混凝土桁架，常用的跨度為18、24、30米，個(gè)別為60米。
- 結(jié)構(gòu)形式靈活性方面
- 桁架混凝土結(jié)構(gòu)便于按照不同的使用要求制成各種需要的外形，如上述提到的三角形、梯形、折線形等不同形狀的桁架形式，可以滿足不同建筑造型和功能需求。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過調(diào)整腹桿和弦桿的布置方式，也能夠適應(yīng)不同的空間和受力要求。
桁架混凝土結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)
桁架混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)方法
桁架混凝土結(jié)構(gòu)的成本分析
桁架混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范
