建筑结构选型第二章拱式结构

建筑结构选型第二章拱式结构建筑结构选型

SELECTTHETYPEOFTHESTRUCTURE2023/12/252建筑结构选型第2章

拱式结构2023/12/253第2章

拱式结构2.1概述2.2拱的分类2.3拱结构受力特点2.4水平推力的平衡2.5拱结构的选型与布置2.6拱式结构的工程实例2023/12/2542.1

概述第2章

拱式结构拱是一种很古老的结构形式，可以用抗压材料来跨越一定的跨度，拱的受力状态和悬索结构正好相反，但拱截面有抗弯刚度，不能自由变形，是刚性结构。2023/12/2552.1

概述第2章

拱式结构赵州桥

位于河北省赵县，建于公元590～608年间，全长50.82m，跨度L=37.20m，矢高f=7.23m（f/L=1/5.12）,桥宽10m，是世界上最早的敞肩式拱桥，早于欧州同类桥约1000年。主拱上设有四个小拱，既减轻自重，便于泄洪，又更为美观。无论在材料利用、结构受力、艺术造型和经济上都达到了极高的成就。2023/12/2562.1

概述第2章

拱式结构拱是杆轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平推力（反力）的结构。由于推力的存在，拱截面的弯矩比同跨度、等荷载的梁的弯矩要小得多，并且主要承受压力。这时拱截面上的应力分布较均匀，因而更能发挥耐压材料（如砖、石、混凝土）的作用。另一些直杆结构虽有别于拱，但同样能在竖向荷载作用下产生水平推力，故称之为拱式结构，如三铰刚架、拱式桁架等。2023/12/2572.2

拱的分类

2.2.1按结构的支承方式分第2章

拱式结构拱结构的计算简图工程中常用的拱有三铰拱、两铰拱和无铰拱，前者是静定结构，后两者是超静定结构。2023/12/258

2.2.2按结构使用材料分第2章

拱式结构2.2

拱的分类按使用材料可分为钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、砖石砌体拱结构和胶合木拱结构。目前主要采用钢筋混凝土拱结构和钢拱结构。2023/12/2592.3

拱结构受力特点第2章

拱式结构

支座反力VA=V'A；

VB=V'B；

HA

=MC0/f三铰拱的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，其中：竖向反力与其等代梁的反力相等;水平反力与拱轴线形状无关.荷载与跨度一定时，水平反力与矢高成反比.2023/12/25102.3

拱结构受力特点第2章

拱式结构

拱身截面内力拱身截面内的弯矩小于同跨度同荷载作用下简支梁截面的弯矩。拱身截面内的剪力小于同跨度同荷载作用下简支梁截面的剪力。拱身截面内存在较大轴力，而简支梁截面内不存在轴力2023/12/25112.4

水平推力的平衡

水平推力由拉杆直接承担第2章

拱式结构

由拉杆承受拱推力两铰拱三铰拱也叫拉杆拱：这种平衡方式中，水平拉杆所承受的拉力等于拱的推力。2023/12/25122.4

水平推力的平衡

水平推力由拉杆直接承担第2章

拱式结构

水平拉杆的布置方式一般有两种：一种是在室内布置拉杆，另一种是在地坪以下布置拉杆。水平拉杆的设置室内设拉杆地下设拉杆2023/12/25132.4

水平推力的平衡

水平推力由拉杆直接承担第2章

拱式结构

带拉杆的双曲拱屋盖2023/12/25142.4

水平推力的平衡

水平推力由拉杆直接承担第2章

拱式结构

北京：革命军事博物馆（带拉杆钢筋砼落地拱）2023/12/25152.4

水平推力的平衡

2.4.2水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆第2章

拱式结构拱脚水平推力由刚性水平结构传递给总拉杆2023/12/25162.4

水平推力的平衡

水平推力由竖向承重结构承担第2章

拱式结构用于无拉杆拱，拱脚推力下传给支承拱脚的抗推竖向结构

侧边框架2023/12/25172.4

水平推力的平衡

水平推力由竖向承重结构承担第2章

拱式结构

北京：崇文门菜市场（装配式钢筋混凝土拱）2023/12/25182.4

水平推力的平衡

水平推力由竖向承重结构承担第2章

拱式结构

北京：崇文门菜市场（装配式钢筋混凝土拱）2023/12/25192.4

水平推力的平衡

水平推力直接作用在基础上第2章

拱式结构这种方案基础尺寸一般都很大，材料用量较多。为了更有效地抵抗水平推力，防止基础滑移，基础底部常做成斜面形状。适用：水平推力不太大或地质条件较好。2023/12/25202.4

水平推力的平衡

水平推力直接作用在基础上第2章

拱式结构水利工程中的拱坝2023/12/25212.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

结构支承方式静定三铰拱不会产生附加内力，但构造复杂，适用于地基特别软弱时，一般工程不大使用两铰拱和无铰拱属于超静定结构，要考虑基础不均匀沉降和温度变化引起的附加内力的影响两铰拱受力合理，用料经济，制作和安装简便，最常用无铰拱受力最为合理，但对支座要求高，适用于地基条件好或支承可靠时，一般用于桥梁结构，很少用于房屋建筑2023/12/25222.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

拱轴线的形式在给定荷载作用下使拱内各截面弯矩剪力等于零，只有轴力的拱轴线。由M（x）=M°(x)－Hy(x)=0

可得合理拱轴线方程为：

y（x）=M°(x)／H

∵在荷载、跨度、矢高给定时，H是一个常数.∴合理拱轴线与相应的简支梁的弯矩图形状相似，对应竖标成比例.2023/12/25232.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

拱的矢高矢高的选择应合理综合考虑建筑空间的使用、建筑造型、结构受力、屋面排水构造等的要求来确定。(1)满足建筑造型和建筑使用功能的要求(2)尽量使结构受力合理(3)矢高应满足屋面排水构造的要求2023/12/25242.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

2.5.4拱身截面的高度2023/12/25252.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

2.5.5拱的结构布置

并列布置环向布置2023/12/25262.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

支撑系统2023/12/25272.5

拱结构的选型与布置第2章

拱式结构

支撑系统2023/12/25282.6拱式结构的工程实例

2.6.1北京崇文门菜市场第2章

拱式结构中间为32m×36m的营业大厅，屋顶采用两铰拱结构，上铺加气混凝土板。大厅两侧采用框架结构。拱脚水平推力和垂直压力由两侧框架承受。2023/12/25292.6拱式结构的工程实例

2.6.2上海卢浦大桥第2章

拱式结构

全长750m，主跨550m，是世界上跨度最大的中承式箱形截面钢拱桥。2023/12/25302.6拱式结构的工程实例

2.6.2上海卢浦大桥第2章

拱式结构施工中的卢浦大桥（中承式箱形截面钢拱桥）2023/12/25312.6拱式结构的工程实例

2.6.2上海卢浦大桥第2章

拱式结构两个拱向内倾斜，中间有多根刚性横梁相连。2023/12/25322.6拱式结构的工程实例

2.6.3南通市体育会展中心体育场第2章

拱式结构南通体育会展中心体育场2023/12/25332.6拱式结构的工程实例

2.6.3南通市体育会展中心体育场第2章

拱式结构主拱桁架结构2023/12/25342.6拱式结构的工程实例

2.6.4广东海上丝绸之路博物馆第2章

拱式结构主体结构由5个不规则的大小椭圆体连环相扣组成，中间最大椭圆体为“水晶宫”，两侧分布的四个椭圆体为参观通道和其他设施。

2023/12/25352.6拱式结构的工程实例

2.6.4广东海上丝绸之路博物馆第2章

拱式结构

5个椭圆体串联组成“组合拱”型式，