建筑结构选型05拱.ppt

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1、5拱式结构5.1拱的受力特点5.2拱脚水平推力的平衡5.3拱式结构的型式5.4拱式结构的选型与布置5.5工程实例5拱式结构拱是广泛应用的一种结构形式。东西方古国，很早就产生了拱结构。中国的弧拱；古埃及、希腊的券拱；古罗马的半圆拱；拜占庭的帆拱；罗马建筑的肋形拱；哥特建筑的尖拱等。5拱式结构拱是广泛应用的一种结构形式。现代的拱结构多采用圆弧拱或抛物线拱，其所采用的材料相当广泛，可用砖、石、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，也有采用木材和钢材的。5拱式结构拱是广泛应用的一种结构形式。拱结构受力性能较好，能够充分

2、地利用材料强度，因此不仅可以用混凝土、钢筋混凝土、木和钢等材料建造，而且能够获得较好的经济和建筑效果。5拱式结构形式多种多样，适用范围广泛，尤其适用于大跨度的建筑；拱结构的形式有利于丰富建筑的形象。在公路桥梁中大量采用拱结构。在房屋建筑中，拱结构应用也非常广泛。屋盖、如展览馆、体育馆、商场等公建；跨门窗洞口；承托围墙或地下沟道顶盖；对于大跨度的仓库建筑，常采用落地式拱结构，可以获得很好的使用效果；高层建筑中作为转换构件使用。5.1拱的受力特点按支承方式分类三铰拱，静定结构；两铰拱，一次超静定结构；无铰拱，三

3、次超静定结构；5.1拱的受力特点受力特点梁是受弯构件，截面上应力分布不均匀，不能充分利用材料强度。而拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。梁在荷载作用下，要向下挠曲；拱在同样的荷载作用下，拱脚支座产生水平反力H（推力），它起着抵消荷载引起的弯矩作用，从而减少了拱杆的弯矩峰值。结构所受外力的传递路线越短，也就是外力越是能够直接传到基础，结构越经济，如落地拱。5.1拱的受力特点支座反力竖向荷载作用下，拱脚支座内有水平推力。竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同荷载作用下的弯矩除以拱的

4、矢高f。当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的矢高f成反比。5.1拱的受力特点拱杆截面的内力拱杆任意截面的内力为：M0与Q0为相应简支梁的弯矩和剪力。5.1拱的受力特点拱杆截面的内力拱身内的弯矩小于相同荷载作用下相同跨度简支梁内的弯矩；而且水平推力H与竖向坐标y的乘积越大，拱杆的弯矩越小。拱身内的剪力小于相同荷载作用下相同跨度简支梁内的剪力；拱身截面内存在着较大的轴力在一定的荷载作用下，可使拱杆弯矩为零，只受轴力的作用。可利用抗压性能良好的混凝土、砖、石材料5.1拱的受力特点拱的合理轴线在一固定的荷

5、载作用下，使拱处于无弯矩状态的拱轴曲线，称为拱的合理轴线。不同的结构形式，在不同荷载作用下，拱的合理轴线不同。在沿水平方向均布的竖向荷载作用下，三铰拱合理拱轴为一抛物线；5.1拱的受力特点拱的合理轴线在一固定的荷载作用下，使拱处于无弯矩状态的拱轴曲线，称为拱的合理轴线。不同的结构形式，在不同荷载作用下，拱的合理轴线不同。在垂直于拱轴的均布压力作用下，三铰拱或无铰拱的合理拱轴为圆弧线。实际工程中，根据主要荷载确定，使拱身主要承受轴力。5.2拱脚水平推力的平衡竖向荷载作用下，拱脚支座内有水平推力。拱脚支座应能可

6、靠地传递和承受水平推力，拱脚支座反力不能抵抗水平推力时，拱变成曲梁。水平推力的平衡措施推力由拉杆承受，同时可以设吊杆推力通过刚性水平结构传递给总拉杆推力由竖向承重结构承受，框架、桁架、墙具有足够的刚度，基底不允许出现拉应力推力直接作用在基础上，通过基础传给地基5.2拱脚水平推力的平衡推力由拉杆承受，同时可以设吊杆5.2拱脚水平推力的平衡推力通过刚性水平结构传递给总拉杆5.2拱脚水平推力的平衡推力由侧面框架结构承受框架必须具有足够的刚度，而且框架柱的基底不允许出现拉应力。5.2拱脚水平推力的平衡推力由侧面框架

7、结构承受框架必须具有足够的刚度，而且框架柱的基底不允许出现拉应力。5.2拱脚水平推力的平衡推力由基础直接承受通过基础传给地基。要求地质条件较好或拱脚推力较小。5.3拱式结构的型式按支承方式及力学计算简图无铰拱、两铰拱、三铰拱按材料砖、石、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，木材和钢材。按拱身截面实腹式、格构式拱等截面、变截面5.3拱式结构的型式钢结构拱实腹式格构式钢筋混凝土拱实腹式5.4拱式结构的选型与布置结构支承方式拱的矢高拱轴线方程拱身截面高度拱式结构的布置5.4拱式结构的选型与布置结构支承方式无铰拱三次

8、超静定，刚度好、结构内力小，对地基和基础要求较高；地基发生不均匀沉降时，结构产生附加内力，必须考虑较差地基的影响；两铰拱一次超静定，刚度较好，弯矩比无铰拱大，基础可转动；三铰拱静定，刚度较差，结构内力大，对地基和基础要求较低；5.4拱式结构的选型与布置拱的矢高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。矢高应满足建筑使用功能和建筑造型的要求矢高决定建筑物的体量、内部空间的大小；不同的建筑对拱的形式要