第七章 拱結(jié)構(gòu)

1、第七章第七章 拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 拱的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)缺點拱的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)缺點第二節(jié)第二節(jié) 承受拱水平推力的結(jié)構(gòu)處理方法承受拱水平推力的結(jié)構(gòu)處理方法第三節(jié)第三節(jié) 拱結(jié)構(gòu)的型式與主要尺寸拱結(jié)構(gòu)的型式與主要尺寸第四節(jié)第四節(jié) 拱建筑的建筑實例拱建筑的建筑實例第五節(jié)第五節(jié) 新型的結(jié)構(gòu)組合型式新型的結(jié)構(gòu)組合型式第一節(jié)第一節(jié) 拱的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)缺點拱的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)缺點*與梁結(jié)構(gòu)相比，拱結(jié)構(gòu)受力有什么特點？與梁結(jié)構(gòu)相比，拱結(jié)構(gòu)受力有什么特點？ 梁結(jié)構(gòu)是以受彎為主，拱結(jié)構(gòu)是以受壓為主。梁結(jié)構(gòu)是以受彎為主，拱結(jié)構(gòu)是以受壓為主。*與桁架結(jié)構(gòu)相比，拱結(jié)構(gòu)受力有什么特與桁架結(jié)構(gòu)相比，拱結(jié)構(gòu)受力有什么特點？點？ 桁架結(jié)

2、構(gòu)相當(dāng)于一個受彎構(gòu)件（弦桿承受彎桁架結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個受彎構(gòu)件（弦桿承受彎矩，腹桿承受剪力），而拱結(jié)構(gòu)是以受壓為主。矩，腹桿承受剪力），而拱結(jié)構(gòu)是以受壓為主。*懸索結(jié)構(gòu)與拱結(jié)構(gòu)的區(qū)別是什么？懸索結(jié)構(gòu)與拱結(jié)構(gòu)的區(qū)別是什么？ 懸索結(jié)構(gòu)充分利用鋼材受拉的有利性能，而懸索結(jié)構(gòu)充分利用鋼材受拉的有利性能，而拱結(jié)構(gòu)充分利用了磚石或鋼筋混凝土的受壓拱結(jié)構(gòu)充分利用了磚石或鋼筋混凝土的受壓性能。性能。懸索受力狀態(tài)拱受力狀態(tài) 拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么？拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么？ 1）優(yōu)點：截面較小，充分利用了抗壓）優(yōu)點：截面較小，充分利用了抗壓性能好的材料。性能好的材料。 2）缺點：水平推力的存在是一件麻煩）缺點：水平推力的

3、存在是一件麻煩且費(fèi)材料的事。且費(fèi)材料的事。第二節(jié)第二節(jié) 承受拱水平推力的結(jié)構(gòu)處理方法承受拱水平推力的結(jié)構(gòu)處理方法*處理拱水平推力的方法有哪一些？1）利用地基基礎(chǔ)直接承受水平推力。2）利用側(cè)面框架結(jié)構(gòu)承受水平推力。3）利用拉桿承受水平側(cè)力1）利用地基基礎(chǔ)直接承受水平推力。 落地拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點？落地拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點？ 優(yōu)點：外型別致。優(yōu)點：外型別致。 缺點：建筑空間高度較小。缺點：建筑空間高度較小。 如何使落地拱更有效地抵抗水平推力如何使落地拱更有效地抵抗水平推力 1）基礎(chǔ)底面做成斜面形狀）基礎(chǔ)底面做成斜面形狀 2）要求地基的土質(zhì)條件較好）要求地基的土質(zhì)條件較好 3）落地拱的拱結(jié)構(gòu)直接落地）落地拱的

4、拱結(jié)構(gòu)直接落地 落地拱的適用范圍是什么？落地拱的適用范圍是什么？ 倉庫和小型體育健身房倉庫和小型體育健身房2）利用側(cè)面框架結(jié)構(gòu)承受水平推力 為了避免框架產(chǎn)生過大的水平位移和或傾斜，為了避免框架產(chǎn)生過大的水平位移和或傾斜，拱結(jié)構(gòu)兩側(cè)的框架必須有足夠的剛度。拱結(jié)構(gòu)兩側(cè)的框架必須有足夠的剛度。3）利用拉桿承受水平側(cè)力 拉桿供：在拱腳處設(shè)置鋼桿，利用鋼桿拉桿供：在拱腳處設(shè)置鋼桿，利用鋼桿受拉從而抵抗拱的推力。受拉從而抵抗拱的推力。 在拱結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)直接解決推力問題，在拱結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)直接解決推力問題，而不致將推力傳給支承拱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。而不致將推力傳給支承拱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。故普遍用于屋蓋結(jié)構(gòu)上。故普遍用于

5、屋蓋結(jié)構(gòu)上。 拉桿的設(shè)計要求拉桿的設(shè)計要求 1）推力較大時用型剛勁性拉桿；推力）推力較大時用型剛勁性拉桿；推力較小時采用圓鋼柔性拉桿。較小時采用圓鋼柔性拉桿。 2）根數(shù)不超過三根，使拉桿受力均勻。）根數(shù)不超過三根，使拉桿受力均勻。 為了避免拉桿在自重作用下嚴(yán)重下垂，為了避免拉桿在自重作用下嚴(yán)重下垂，通常設(shè)置吊桿以維持拉桿的水平位置通常設(shè)置吊桿以維持拉桿的水平位置 吊桿的作用是為了避免拉桿在自重作用吊桿的作用是為了避免拉桿在自重作用下嚴(yán)重下垂下嚴(yán)重下垂三鉸拱第三節(jié)第三節(jié) 拱結(jié)構(gòu)的型式與主要尺寸拱結(jié)構(gòu)的型式與主要尺寸 拱結(jié)構(gòu)的型式有哪一些？拱結(jié)構(gòu)的型式有哪一些？ 1）按力學(xué)結(jié)構(gòu)分，有三鉸拱、兩鉸拱

6、和無）按力學(xué)結(jié)構(gòu)分，有三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。鉸拱。 2）按外型分，有半圓拱和拋物線拱。）按外型分，有半圓拱和拋物線拱。*什么是合理的拱軸，如何確定？什么是合理的拱軸，如何確定？ 使拱在荷載作用下處于無彎矩狀態(tài)拱使拱在荷載作用下處于無彎矩狀態(tài)拱軸。軸。 應(yīng)使拱盡量減少彎矩、主要承受軸力、應(yīng)使拱盡量減少彎矩、主要承受軸力、根據(jù)主要荷載來確定合理的拱軸。根據(jù)主要荷載來確定合理的拱軸。*拱高與拱腳推力的關(guān)系如何？拱高與拱腳推力的關(guān)系如何？ 拱高大時，推力就?。还案咝r，推力就大。拱高大時，推力就小；拱高小時，推力就大。拱高的取值范圍拱高的取值范圍無推力拱：無推力拱： 即半圓拱，其拱腳推力（水平推力）

7、為即半圓拱，其拱腳推力（水平推力）為0。 受力經(jīng)濟(jì)合理，但半圓拱的矢高為跨度的一受力經(jīng)濟(jì)合理，但半圓拱的矢高為跨度的一半，大跨度時矢高顯得非常高聳，故很少用半，大跨度時矢高顯得非常高聳，故很少用于建筑屋蓋上。于建筑屋蓋上。拱身形式的選擇拱身形式的選擇 格構(gòu)式：鋼結(jié)構(gòu)拱格構(gòu)式：鋼結(jié)構(gòu)拱 實腹式：混凝土結(jié)構(gòu)拱（矩形、工字型）實腹式：混凝土結(jié)構(gòu)拱（矩形、工字型） 鋼筋混凝土拱的拱身截面高度可按鋼筋混凝土拱的拱身截面高度可按h=(1/30-1/40)l采用，拱身截面寬度為采用，拱身截面寬度為b=25-40cm 一般屋蓋結(jié)構(gòu)中，采用帶拉桿的鋼筋混凝一般屋蓋結(jié)構(gòu)中，采用帶拉桿的鋼筋混凝土拱，可直接擱置在柱

8、上或墻上，因為其拱土拱，可直接擱置在柱上或墻上，因為其拱高小，推力通過拉桿自平衡。高小，推力通過拉桿自平衡。第四節(jié)第四節(jié) 拱建筑的建筑實例拱建筑的建筑實例一一 北京崇文門菜市場北京崇文門菜市場-兩鉸拱結(jié)構(gòu)兩鉸拱結(jié)構(gòu) 大廳周圍為小營業(yè)廳，倉庫及其它用房，大廳周圍為小營業(yè)廳，倉庫及其它用房，采用框架結(jié)構(gòu)。采用框架結(jié)構(gòu)。 拱的水平推力和垂直壓力由兩側(cè)的框架拱的水平推力和垂直壓力由兩側(cè)的框架承受。承受。 拱為裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。拱為裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 湖南湘澧鹽礦散裝鹽庫湖南湘澧鹽礦散裝鹽庫 方案方案1：鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)；方案：鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)；方案2：拱結(jié)：拱結(jié)構(gòu)構(gòu) 方案方案1：3

9、/5的建筑空間不能充分利用，的建筑空間不能充分利用，而且鹽通過皮帶卸入倉庫時，經(jīng)常沖擊而且鹽通過皮帶卸入倉庫時，經(jīng)常沖擊磨損屋架和支撐，對鋼支撐和屋架有不磨損屋架和支撐，對鋼支撐和屋架有不利影響。利影響。 方案方案2：由于選擇了合適的矢高和外形，：由于選擇了合適的矢高和外形，建筑空間得到了比較充分的利用。建筑空間得到了比較充分的利用。采用兩鉸落地拉桿拱采用兩鉸落地拉桿拱法國巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大法國巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大廳廳意大利都靈展覽大廳意大利都靈展覽大廳第五節(jié)第五節(jié) 新型的結(jié)構(gòu)組合型式新型的結(jié)構(gòu)組合型式 江西省體育館江西省體育館 采用空間曲線拱懸吊二塊平板網(wǎng)架的做采用空間曲線

10、拱懸吊二塊平板網(wǎng)架的做法，形成了拱、吊架與網(wǎng)架組合受力的法，形成了拱、吊架與網(wǎng)架組合受力的大跨度空間結(jié)構(gòu)大跨度空間結(jié)構(gòu) 在大拱下面布置了采光天窗，并形成由兩端在大拱下面布置了采光天窗，并形成由兩端向中間傾斜的屋面，減少了比賽場地上空不向中間傾斜的屋面，減少了比賽場地上空不必要的空間，有利于節(jié)省室面空調(diào)能耗。必要的空間，有利于節(jié)省室面空調(diào)能耗。 用拱懸吊網(wǎng)架，使一個大跨度屋架分割成二用拱懸吊網(wǎng)架，使一個大跨度屋架分割成二個跨度較小的網(wǎng)架，屋蓋用鋼量相應(yīng)下降。個跨度較小的網(wǎng)架，屋蓋用鋼量相應(yīng)下降。 拱的下部作為室內(nèi)看臺的支點，拱身中空的拱的下部作為室內(nèi)看臺的支點，拱身中空的箱形斷面又作為管道進(jìn)使用，各種電纜線和箱形斷面又作為管道進(jìn)使用，各種電纜線和屋面排水管都從箱內(nèi)通過。屋面排水管都從箱內(nèi)通過。大拱基礎(chǔ)大拱基礎(chǔ) 大拱基礎(chǔ)的荷重大，且有水平推力，對大拱基礎(chǔ)的荷重大，且有水平推力，對地基的變形較敏感，經(jīng)多種方案比較后，地基的變形較敏感，經(jīng)多種方案