拱结构的型式与主要尺寸

拱结构的型式与主要尺寸拱的主要尺寸拱的矢高综合考虑结构的合理性和建筑外形的要求，拱的矢高可按下列关系取用：两铰、三铰拱，一般矢高f取为：f=(1/3〜1/2)L,且f—L/10经济高度：f=(1/7〜1/3)L,有拉杆时可取： f=L/7无拉杆时可取： f=(1/5〜1/2)L落地拱，一般矢高f取为：f=(1/7〜1/3)L拱身截面拱身一般采用等截面，对于无铰拱，由于内力从拱顶向拱脚逐渐增加，因此一般做成变截面的形式。拱身的截面宽度b视其截面高度而定。为保证平面外的刚度与稳定，拱身应有足够的截面宽度.一般取b=h/2左右：拱身截面高度h，可按下列关系取用：钢筋混凝土肋形拱h=(1/40〜1/30)L钢结构实腹式拱肋h=(1/80〜1/50)L钢结构格构式拱肋h=(1/60〜1/30)L拱的型式拱式结构应用广泛，型式多样。从力学计算简图看，可分成无铰拱、两铰拱和三铰拱;按应用材料分类，有钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构、砖石砌体拱结构；从拱身截面看，有格构式和实腹式拱，等截面和变截面拱。一般，拱身承受弯矩比较容易满足要求。但拱在平面外会产生压曲现象。为充分发挥抗压材料的强度，拱身截面需有足够宽度，最好能把拱身做成立体型式，以解决拱身平面外刚度与稳定问题。据此，拱身可分为两大类（梁式拱与板式拱）共有下面几种：（1）梁式拱a.肋形拱拱身为一矩形截面曲杆。跨度较大者多采用钢筋混凝土或钢肋形拱（图1-41），为现浇方便，其截面可采用矩形的，但为省料与减轻重量，预制拱肋也可做成空心或工字形截面，甚至在肋腹开孔。E开闻图1-41北京展览馆中央大厅b.格构式拱当拱截面较高h>1500mm时，可做成格构式钢拱。为使其具有较好平面外刚度，拱截面最好设计成三角形或箱形的，这是拱肋立体化方法。格构式钢拱的截面可适应弯矩变化的需要而改变，因之其造型更为多变（见图1-42）,落地钢三铰拱也可由两片月牙形桁架构成，这就是三铰刚架发展而成的三铰拱。月牙桁架为三角形斜腹杆，附加再分式竖杆（垂直拱轴或垂直水平面）以支承屋面构件。图1-42格构式钢拱目前我国最大跨度的拱结构之一西安秦俑博物馆展览厅即采用67m格构式箱形组合截面钢三铰拱。拱轴为二次抛物线形，矢高为1/5。（2）板式拱拱身向立体化发展的另一方法，也是最好的型式，是把屋面的板与拱合二为一，既是承重的拱结构，其本身又是屋面板。这就是板式截面拱。不仅省料后重轻，且平面外刚度极大，造型优美。板式拱的种类很多，有下列几种。a.筒拱最简单的板式拱截面是平板式的，称筒拱。因它是曲板，纵向为直线，故其横向刚度很小，仅用于中、小跨结构，尤其在小跨中应用很广，大多采用钢筋混凝土筒拱的（见图1-43）。图1-43布加勒斯特航站楼筒壳屋盖这种拱的横截面呈有凹有凸的波浪形。最有名的双波拱的实例，是工程师、建筑师Nervi设计的意大利都灵展览馆（图1-44），其技术与艺术在此达到完全的融合。图1-44意大利都灵展览馆c.箱形拱1959年巴黎国家工业与技术展览中心展览大厅（图1-45），其屋盖是分段预制、装配整体式钢筋混凝土、凸波箱形截面、落地三叉拱。图1-451959，巴黎，国家工业与技术展览中心展览大厅澳大利亚悉尼歌剧院采用预制的预应力混凝土落地三铰拱结构。其拱身是尺度特别大的箱形拱（图1-46