建筑结构选型拱结构

如果你问砖想变成什么样子，它一定回答：拱。如果你告诉砖，拱很贵，可以用混凝土代替吗，砖一定回答，它还是喜欢拱。——路易斯.康埃克塞特学院新图书馆第七章拱结构第一节认识拱结构第二节演变中的拱结构第三节拱结构典型案例补充：天然拱欣赏复习一、拱结构的受力特点1、拱结构的内力①拱结构为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。②简支梁的弯矩曲线为二次抛物线，得到二次抛物线的理想拱曲线，将不产生弯矩，只受压力作用。第一节认识拱结构③实际中的拱，由于场地的限制、建筑整体的限制等原因，不能做成理想的二次抛物线形状，因此拱内会存在一定的弯矩与剪力。一、拱结构的受力特点2、拱结构支座处的水平推力①拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关，跨度越大，其水平力越大。因此，一般拱结构的难点都在于水平推力的处理。②半圆拱在支座处的水平推力为零，又称“无推力拱”。但由于半圆拱矢高比较大，限制了它的应用，一般很少用于建筑屋盖上。③拱高越大，水平推力越小。一、拱结构的受力特点3、解决拱结构水平推力的方法如下：①设置牢固的基座（如基础、框架结构）来承受水平推力。②设置拉杆或拉索平衡水平推力。拱也可可以做做成连续拱拱，通过过连续续拱结结构之之间的的推力力平衡衡，以以减小小水平平推力力，并并对基基础只只产生生垂直直作用用。一、拱拱结构构的受受力特特点4、拱结结构的的变化化带拉杆杆的拱拱→带竖杆的的拱→悬悬索拱→→张弦拱拱二、拱的的形式1、按结构构组成，，可分为为无铰拱、、两铰拱拱和三铰铰拱。两铰拱拱和无铰铰拱为超超静定结结构，工工程上常常用两铰铰拱和无无铰拱形形式。三铰拱拉拉杆的处处理二、拱的的形式2、按拱轴轴形式，，可分为为半圆拱和抛物线拱拱等。二、拱的的形式3、按建造造材料，，可分为为砖石砌体拱结结构、钢筋混凝凝土拱结构、、钢管混凝凝土拱结构、、钢拱结构、、胶合木拱结构等等。由于于拱是典典型的受受压构件件，因此此一般使使用于抗压强度度高的材料。。对于钢材材，很多情情况下采采用格构式拱拱、桁架架拱或组组合拱（钢-混凝土组组合结构构）等形形式。第二节演演变变中的拱拱结构拱经历了了从梁到到三角拱拱，从筒筒拱到十十字拱，，到拱肋肋结构，，从穹隆隆到帆拱拱的发展展演变。。筒形拱实实例：马克森提提乌斯侧厅筒拱拱结构券拱技术术是罗马建筑的最大大特色和和成就。。罗马人使使用混凝凝土建造造了穹顶。穹顶与拱拱顶的比比较：穹顶属属于球面面，应力力是均匀匀分散的的；而拱拱顶属于于圆柱体体弧面，，应力是是集中的的。穹顶顶的整体体性优于于筒形顶顶，而且且它形成成的集中中式的内内部空间间也是前前所未见见的。穹顶的缺缺点：穹顶源源自球面面，其平平面投影影必然是是圆形，，这样除除非修建建一座独独立的建建筑，否否则它就就无法与与周边的的矩形建建筑无缝缝隙连结结。穹顶的代代表作：：万神庙庙公元一世世纪开始始罗马人人就使用用相交的筒筒形拱（（十字拱拱）。它覆盖盖在方形形的间上上，只需需要四角角有柱子子，而不不必要连连续的承重墙，建筑内内部空间间得到解解放；而而且便于于开侧窗窗，大有有利于大大型建筑筑物的采采光。由筒拱向向十字拱拱的演变变十字拱的的形式十字拱的的应用2-3世纪时，，十字拱拱平衡侧推推力的方法是是：一列列十字拱拱串连互互相平衡衡纵向的的侧推力力，而横横向的则则由两侧侧的几个个筒形拱拱抵住，，筒形拱拱的纵轴轴同这一一列十字字拱的纵纵轴相垂垂直，它它们本身身的横推推力互相相抵消，，只在最最外侧才才需要厚厚重的墙墙体，这这样就形形成了拱顶组合合成体系系。古罗马浴场场复原图中央用三三间十字字拱，跨跨度25.3米，高40米，左右右各有三三个跨度度为23.5米的筒形形拱抵抗抗水平推推力，结结构水平平很高。。古罗马城城中心广广场东边边的君士士坦丁巴巴西利卡卡（马克森提提乌斯）古罗马马4世纪后后，罗罗马采采用肋架拱拱，其基基本原原理是是把拱顶顶区分分为承承重部部分和和围护护部分分，从而而大大大减轻拱拱顶，并且且把荷载集中到券上上以摆脱承重墙。这种结构构方法也能能节约模架。后来，欧欧洲中世纪纪的哥特建建筑大大发发扬了这种种肋架拱。。罗马人还发明了了券柱式，将立面造造型丰富。。并用飞扶壁（扶拱垛，，可用来分分担主墙压压力的辅助助设施）来来平衡拱的的推力。哥特式建筑筑的特点是是普遍采用用尖肋拱顶，推力作用用于四个拱拱底石上，，这样拱顶顶的高度和和跨度不再再受限制，，可以建得得又大又高高。法国亚眠大大教堂双层飞扶壁壁及尖肋拱顶亚眠大教堂堂的两道扶拱拱垛，以支支撑来自推推力点上方方和下方的的推力。法国亚眠大大教堂哥特式建筑的形制与结结构是在罗罗马建筑基基础上完成成的第二次次结构艺术的飞跃跃。集十字拱，骨架券，双圆心尖拱拱，尖券等做法和利利用扶壁支撑拱顶侧侧推力结构构出现了。。科隆大教堂堂（右图））与巴黎圣圣母院（上上图）埃克塞特大大教堂哥特式建筑筑把原本实实心的、被被屋顶遮盖盖起来的扶扶壁，都露露在外面，，称为飞扶壁。由于对教教堂的高度度有了进一一步的要求求，扶壁的的作用和外外观也被大大大增强了了。有的在在扶拱垛上上又加装了了尖塔改善善平衡。扶扶拱垛上往往往有繁复复的装饰雕雕刻，轻盈盈美观，高高耸峭拔。。沙特尔大教堂米兰大教堂拜占庭建筑则将穹顶和帆拱进行了结合。在四个柱墩上沿方方形平面的四条边边长做券，在四个个垂向券拱之间砌砌筑一个过四个切切点的相切穹顶，，水平切口和4个发券之间所余余下的4个角上的球面三三角形部分，既既称为“帆拱””。它的自重完全由由四个券拱下的的柱墩承担，这这一结构不仅使使穹顶与方形平平面的承接过渡渡在形式上自然然简洁，也将荷荷载集中至四座座柱墩上，而无无需再要过渡的的承重墙，从而而使内部空间获获得极大的自由由。1、沈阳奥林匹克克体育中心五里里河体育场2、圣路易斯拱门3、伦敦证券交易易所与梅隆体育育馆4、法国加尔桥5、悉尼港湾大桥桥6、中国木拱廊桥桥7、陕北窑洞8、卡帕多西亚窑窑洞8、挪威的莱昂纳纳多桥9、英国的盖特谢谢德千禧桥10、郝久古桥第三节拱结结构典型案例屋面结构选型为为大直径钢管组组成的单层空间间构格体系，南南北整体跨度全长360m的钢结构桁架主主拱在国内所有钢结结构工程中为第第一跨度，垂直直高度最高处为为82m，每个主拱墩水水平推力约3600t，以所有的基础梁连连接在一起形成成刚性网片来承受四个钢结结构主拱墩的水水平推力。沈阳奥林匹克体体育中心五里河河体育场沈阳奥林匹克体体育中心五里河河体育场沈阳奥林匹克体体育中心五里河河体育场圣路易斯拱门，就是美国向西西开发的一个象象征，这座雄伟伟壮观的不锈钢钢抛物线形的建建筑物，高达192米，是1964年动工后仅用两两年时间建成的的。“大拱门””的设计师是萨里恩恩。“大拱门””每天可接待游游客6400人。游客乘坐斗斗式升降电梯，，4分钟就能到达顶顶部；如果沿楼楼梯攀登，则需需要爬1076个台阶。在两米米多宽的拱门顶部内，每侧各各有16个小窗户，据说说晴天时游客用用肉眼就可看到到圣路易斯市的的全貌和48公里外的伊利诺诺伊州。大拱门的下面面是西西部开开发史史博物物馆。。拱身截截面是是三角形形的，一一个个个三角角形框框从两两边开开始，，逐步步连接接向上上升起起，最最后在在拱顶顶对接接，““大大拱门门”即即使遇遇到时时速80公里的的大风风，其其摆动幅幅度也也仅有有5公分。由于于整个个拱门门是用用不锈锈钢建建成的的，因因此每每年都都会遭遭到数数百次次雷电电的袭袭击，，这也也创造造了超超高建建筑物物被雷雷电击击中的的最高高纪录录，但但由于于拱门门有非常先先进的的避雷雷电系系统，至今今没有有任何何地方方损坏坏或人人员伤伤亡。。伦敦证证券交交易所所的外外观，，无铰铰拱横横跨78米，拱拱上柱柱承压压，下下柱承承拉。。位于““钢城城”匹匹兹堡堡的梅梅隆体体育馆馆拥有有世界界上最最大的的不锈钢钢可伸缩缩圆屋屋顶，，这在在历史史上是是第一一次。。尼穆穆斯说说：““体育育馆呈呈半球球形，，分为为三部部分，，可以以旋转转。面面对这这种非非常简简单而而有效效的方方式，，你不不禁会会问：：‘嘿嘿！我我们为为什么么不这这么做做？’’”法国加加尔桥桥，1985年联合合国教教科文文组织织将其其列入入《世界遗遗产名名录》。桥高高49米，桥桥长274米，绵绵延48公里，，另有有50公里长的输输水道。三层拱桥，底层是人人行道，有有6个拱门，长长约142米，高度为为22米，间距16米-24米。中间层层有11个拱门，长长约243米，间距19米。上层有有35个拱门，间间距为4.6米。上层总总高度为7.4米(含水道高)，拱跨也很很小，因而而实体部分分占较大比比重。桥的的宽度下层层为6.4米，中层4.5米，上层仅仅3米，正好在在水槽下面面。1924年悉尼海港大大桥破土建造桥桥基,1932年3月19日竣工通车车,历时8年多。桥身身长度（包包括引桥））1149米,从海面到桥桥面高58.5米,从海面到桥桥顶高达134米,万吨巨轮可可以从桥下下通过。桥面宽49米,可通行各种种汽车,中间铺设有有双轨铁路路,两侧人行道道各宽3米。这座大桥整整个工程的的全部用钢钢量为5.28万吨,铆钉数是600万个,最大铆钉重重量3.5公斤,用水泥9.5万立方米,桥塔、桥墩墩用花岗石石1.7万立方米,建桥用油漆漆27.2万升,从这些数字字足可见铁铁桥工程的的雄伟浩大大。在30年代的条件件下,能在大海上上凌空架桥桥,实为罕见。。悉尼大桥的的最大特点点是拱架,其拱架跨度为503米,而且是单孔拱形,这是世界上上少见的。。大桥的钢钢架头搭在在两个巨大大的钢筋水水泥桥墩上上,桥墩高12米。两个桥桥墩上还各各建有一座座塔,塔高95米,全部用花岗岗岩建造。。中国木拱拱廊桥申请非物物质文化化遗产保保护成功功，非物物质文化化遗产保保护的仅仅仅是营营造技术术，据说说现存的的廊桥保保护情况况并不乐乐观。窑洞是黄黄土高原原的产物物，陕北北农民的的象征。。在这里里，沉积积了古老老的黄土土地深层层文化,人民创造造了陕北北的窑洞洞艺术。。窑洞防防火，防防噪音，，冬暖夏夏凉，既既节省土土地，又又经济省省工，确确是因地制宜宜的完美美建筑形形式。由于自然然环境、、地貌特特征和地地方风土土的影响响，窑洞洞形成各各式各样样的形式式。但从从建筑的的布局结结构形式式上划分分可归纳纳为靠崖式、下下沉式和独独立式三种形式。。14世纪，土耳耳其的卡帕帕多西亚巨巨石林立，，修道士们们凿洞而居居修身养性性，后来，更多人人为了躲避避战乱而在在这里建起起了洞穴版版的世外桃桃源。现在在，这里是是土耳其最最著名的风风景区，不不仅可以在在众多的洞洞穴中欣赏赏到拜占庭庭艺术壁画画，还可以以住进这里里的“洞穴穴旅馆”——世界上最有有趣的旅馆馆之一。挪威的莱昂昂纳多桥，，1502年达芬奇下下笔设计此此桥，2001年VebjoernSand将草案付诸诸实施。达芬奇的““金喇叭””大桥是一一个完美的的“压弓。。”盖特谢德千千禧桥位于于英国盖特特谢德和纽纽卡斯尔之之间的泰恩恩河上。绰绰号为“眨眼桥”，因为桥桥可以升起起来让船通通过，此时时桥与上面面的弧形拉拉索看起来来就像一个个巨大的眼眼睑。桥的的名气如此