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拱式结构案例分析马篷古布韦导览中心 凌聪聪12级室内设计1241401011 拱式结构 拱结构的受力状态与梁式结构有根本的不同 梁结构以受弯为主 但合理的拱几乎可以不出现弯矩 拱只受到压力作用 拱结构具有优美的建筑形式 常常为城市建设带来不同的美的元素 拱是以受轴向压力为主的结构 对于混凝土 砖 石等材料是十分适宜的 特别是在没有钢材的年代 它可充分利用这些材料抗压强度高的特点 避免它们抗拉强度低的缺点 拱结构的受力特点 一 支座反力1 在竖向荷载作用下 拱脚支座内将产生水平推力 2 在竖向荷载作用下 3 当结构跨度与荷载条件一定时为定值 拱脚水平推力 HA HB 与拱的矢高f成反比 是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展 因此 拱结构比桁架结构的力学优点更加显著 而且它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式 但是 拱结构的一个显著特点是产生水平力 而且与跨度有关系 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 拱身截面的内力 1 拱身内的弯矩小于跨度相同荷载作用下简支梁内的弯矩 2 拱身截面内的剪力小于相同跨度相同荷载作用下简支梁内的剪力 3 拱身截面内存在有较大的轴力 而简支梁中是没有轴力的 以上是拱式结构比梁式结构受力合理的地方 同时拱式结构中以轴力为主 可以使用廉价的材料 并可充分发挥这类材料的抗压承载力 得到广泛应用 当拱脚地基反力不能有效地抵抗水平推力时 拱便成为曲梁 建筑简介 南非马篷古布韦展览中心位于林波波河和沙谢两河流域的交汇之处 是为收藏和展示南非史前文物而设计 其用途和建造方式都是对于该地区历史文化的保护 收藏的史前文化将会为游客们展示本地生态和历史 而建筑本身采用的圆顶构成元素 特别采用坚固土磁砖材质 融汇当地人民的设计智慧和劳动参与 并将在当地村庄里延用推广这些建筑方法 同时 该中心的大多数建造材料也来源于当地 与周围自然环境极好的融合在一起 其可持续性和环保性也深受评委青睐 建筑简介 马篷古布韦导览中心位于一个因地质运动而形成的长300m 高30m的平顶斜坡上 基于等边三角形的构图方案 作为对非洲文化中这些几何图形象征意义的致敬 导览中心形成了一系列的临时展厅 过渡空间 古墓的结构暗示 保护性路径 扶壁 楼梯和平台 建筑简介 参观者穿过的同时伴随着不同程度的光线照度 他们时而穿过黑暗的区域 那里只有从临时展厅的拱眼照射下来的光线 时而穿过有一系列带状装饰窗的区域 那里可能还被高大的桉树所遮挡着 在环程游览的最后 他们才意识到参观的路线是精心设计的 同时满足了主要动线和 兴趣提升点 的双重要求 他们被引领到山顶 也因此而享受到了不同寻常的景观 导览中心仿佛只是一条汇集信息的通道 而 真正的 博物馆则是马篷古布韦的自然风光 可以说是 豺的天下 建筑材料 石头 建筑外立面采用当地的岩石构成 生态 质朴 建筑材料 树枝 南面强光的地方以及一些室外场地利用土生土长的树枝 网络 来达到遮光避暑的目的 建筑材料 土瓷砖 建筑内部构成顶部结构的材料是利用当地材料烧成而成的土瓷砖 造价低且利于发展当地经济 建筑结构 该建筑的结构形式为砖石砌体的拱式结构 结构从内部可以一目了然 砖石砌体是一种传统的建筑技术 不管在我国还是西方都拥有悠久的历史 而该建筑所采用的结构形式是对加泰罗尼亚拱结构与建造的传承 建筑结构 砖石砌体拱结构的两种形式 加泰罗尼亚拱 常见于西班牙加泰罗尼亚地区建筑的地下室 楼面 屋顶 美国纽约宾夕法尼亚火车站拱顶等等 建筑结构 砖石砌体拱结构的两种形式 一般的楔形砌块拱 常见有包括罗马拱顶建筑 中国的安济桥等等 建筑结构 砖石砌体拱结构的两种形式 两种结构的共同之处 都属于材料只受压力不受拉力的结构体系 与钢筋混凝土拱同时受拉压力不同 从形式角度看都是曲线 两种结构的不同之处 1 一般楔形砌砖拱是重力式的 依靠砌块自身重力以及之间的摩擦力使确保结构稳定 加泰罗尼亚拱是整体式的 依靠砌块间以及砂浆的相互作用使结构稳固 建筑结构 砖石砌体拱结构的两种形式 两种结构的不同之处 2 形式与受力线契合程度的差异 从下图可知 一般楔形砌砖拱的形式与受力线契合程度低 而加泰罗尼亚拱的则高 所以 一般楔形砌砖拱的厚度相对要厚 建筑结构 砖石砌体拱结构的两种形式 也因为加泰罗尼亚拱太薄 若局部破坏就容易导致全局倒塌 而传统楔形拱较厚 长时间结构劳损后 即使局部出现裂缝 如果能够确保力流可以从不同路径传递到地面 则拱体本身就不会倒塌 这在现代历史