《拱式结构》PPT课件

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1、第五章拱式结构第一节拱的实践及拱结构的适用范围一、中国圆弧拱二、古埃及、爱琴、西亚、希腊的拱券三、古罗马的半圆拱四、拜占庭的帆拱五、罗马风建筑的肋形拱六、哥特式建筑的尖拱它的适用范围极广。不仅适合于大跨结构，也适用于中小跨度的房屋建筑。如：展览馆、体育馆、商场等。现代还要一些纪念观赏性的拱结构。八、适用范围：第二节拱的受力特点和类型一、拱的受力特点：拱与梁的受力分析对比：1、拱脚处的支座反力：根据分析，得出如下结论：A．三铰拱的竖向反力与同跨等荷的简支梁相同。vA=vA0B．在竖向荷载作用下，拱脚支座处有水平推力H产生。HA=Mc0/f，其值与矢高f有关。C．当结构的跨度、荷载一定时，（Mc

2、0为定值时）H与f成反比。2.拱身截面的内力：取脱离体式中：M0、Q0分别为相应简支梁截面的弯矩和剪力。由上述公式得出如下结论：A、拱身截面的弯矩小于相应简支梁的弯矩。B、拱身截面内的剪力小于相应的简支梁的剪力。C、拱身截面存在有较大的轴力（以压力为主），而简支梁的轴力为零。从上述分析可知，拱结构的内力主要是压力，由此，我们便可以利用抗压性能好的混凝土、砖石等材料建造较大跨度的结构。在实际工程中，钢筋混凝土拱应用较为广泛，此外，还有钢桁架拱。二、拱结构的类型1、按材料分：砖石砌体拱、钢筋混凝土拱、钢拱、胶合木拱。2、按支承方式和结构组成分：无铰拱、二铰拱、三铰拱、无拉杆拱、有拉杆拱。3、按拱

3、轴形式分：半圆拱、抛物线拱4、按拱身截面分：实腹式、格构式、等截面、变截面。第三节拱轴的形式与合理轴线一．拱的合理轴线：在一定荷载作用下，使拱处于无弯矩状态的拱轴曲线，称为拱的合理轴线。它有助于我们选择拱的合理形式。M=M0－H×yN=Q0×Sin￠＋H×Cos￠Q=Q0×Cos￠－H×Sin￠对于不同的结构形式（无铰、二铰、三铰拱）；在不同荷载作用下，拱的合理轴线是不同的。三铰拱不同荷载作用下的合理拱轴线对于大跨公共建筑的屋面，一般根据屋面的恒载选择合理拱轴。采取抛物线y=4fx(L-X)/L2,当f

4、高决定了建筑物的体量及内部空间的大小。B．对结构受力的影响：C.对屋面排水构造的影响：考虑屋面做法和排水方式。2.拱的截面A．拱的矢高：综合考虑上述因素，一般拱的矢高f＝（1/8～1/12）L，经济范围是f＝（1/7～1/5）L；有拉杆时，可小些f＝1/7L；无拉杆时f＝（1/5～1/2）L；落地拱：f＝（1/2～2）L；对于屋盖结构：一般取f＝（1/7～1/5）L，但不小于1/10LB．拱身截面：拱身截面宽度“B”视其截面高度而定，为保证平面外的刚度与稳定，拱身应由足够的宽度，一般取B＝h/2，其截面高度：钢筋混凝土肋形拱：h=（1/40~1/30）L钢结构实腹式肋拱：h=（1/80~1/

5、50）L钢结构格构式肋拱：h=（1/60~1/30）L第四节拱身构造拱身可以分为两大类：梁式拱和板式拱一、梁式拱1．肋形拱：拱身为一矩形截面（b*h）曲杆。跨度较小者可采用砖石拱2．格构式拱：当拱截面高度（h﹥1500mm）时，可做成格构式钢拱。二、板式拱：把屋面板与拱合二为一，既是承重的拱结构，本身又是屋面板，即板式截面拱。其优点：省料、自重轻，且平面外刚度大，造型优美。1．筒拱：肋形拱是曲杆，筒拱是曲板，后者纵向是直线，故横向刚度小，不利于承受不对称荷载，因此，跨度不能太大。例：意大利佩西亚鲜花市场。2．凹波拱：这种拱的横截面呈凹波形，而拱轴线也是曲线型，于是，构成了双曲面体3．凸波拱：

6、4、双波拱第五节拱脚推力的平衡一．水平推力直接作用于基础：当水平推力不太大或地质条件较好时，采用落地拱。对于大跨度拱，经济效果尤其显著。二．推力由拉杆直接承担：拉杆拱在拱脚处设置钢杆，利用钢杆受拉从而抵抗拱的推力，拱的推力有其自身解决。三．水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆本方案的目的是尽量少设拉杆，仅在结构的两端设置总拉杆。四．推力由竖向结构承受若无拉杆拱的水平推力，在拱脚标高处得不到内力平衡，则该力往下传，由支承拱脚的竖向结构承担。如：1.扶壁墙墩2.飞券3.斜柱墩4.边跨结构第六节拱的结构选型与布置一，结构选型：在进行拱结构选型时，需要考虑：1、结构的支承形式A.三铰拱是静定结构，当

7、地基出现不均匀沉降时，不会引起结构的附加内力。B.两铰拱的优点是受力合理，用料经济，制作和安装较简单，对温度变化和地基变形适应性强，目前较为常用。一般房屋建筑中屋盖结构，通常多采用带拉杆的钢筋混凝土两铰拱。C.无铰拱受力最合理，但对支座要求较高，实际工程中，地质条件好或两侧拱脚有稳定的边跨结构时，可以考虑采用。一般多见于桥梁结构。2、拱轴线型式：从受力合理的角度出发选择合理的拱轴线方程，使拱身内只有轴力，没有