建筑結(jié)構(gòu)選型第二章拱式結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)選型第二章拱式結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)選型

SELECTTHETYPEOFTHESTRUCTURE2023/12/252建筑結(jié)構(gòu)選型第2章

拱式結(jié)構(gòu)2023/12/253第2章

拱式結(jié)構(gòu)2.1概述2.2拱的分類2.3拱結(jié)構(gòu)受力特點2.4水平推力的平衡2.5拱結(jié)構(gòu)的選型與布置2.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例2023/12/2542.1

概述第2章

拱式結(jié)構(gòu)拱是一種很古老的結(jié)構(gòu)形式，可以用抗壓材料來跨越一定的跨度，拱的受力狀態(tài)和懸索結(jié)構(gòu)正好相反，但拱截面有抗彎剛度，不能自由變形，是剛性結(jié)構(gòu)。2023/12/2552.1

概述第2章

拱式結(jié)構(gòu)趙州橋

位于河北省趙縣，建于公元590～608年間，全長50.82m，跨度L=37.20m，矢高f=7.23m（f/L=1/5.12）,橋?qū)?0m，是世界上最早的敞肩式拱橋，早于歐州同類橋約1000年。主拱上設有四個小拱，既減輕自重，便于泄洪，又更為美觀。無論在材料利用、結(jié)構(gòu)受力、藝術造型和經(jīng)濟上都達到了極高的成就。2023/12/2562.1

概述第2章

拱式結(jié)構(gòu)拱是桿軸線為曲線，且在豎向荷載作用下會產(chǎn)生水平推力（反力）的結(jié)構(gòu)。由于推力的存在，拱截面的彎矩比同跨度、等荷載的梁的彎矩要小得多，并且主要承受壓力。這時拱截面上的應力分布較均勻，因而更能發(fā)揮耐壓材料（如磚、石、混凝土）的作用。另一些直桿結(jié)構(gòu)雖有別于拱，但同樣能在豎向荷載作用下產(chǎn)生水平推力，故稱之為拱式結(jié)構(gòu)，如三鉸剛架、拱式桁架等。2023/12/2572.2

拱的分類

2.2.1按結(jié)構(gòu)的支承方式分第2章

拱式結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)的計算簡圖工程中常用的拱有三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱，前者是靜定結(jié)構(gòu)，后兩者是超靜定結(jié)構(gòu)。2023/12/258

2.2.2按結(jié)構(gòu)使用材料分第2章

拱式結(jié)構(gòu)2.2

拱的分類按使用材料可分為鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼拱結(jié)構(gòu)、磚石砌體拱結(jié)構(gòu)和膠合木拱結(jié)構(gòu)。目前主要采用鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)和鋼拱結(jié)構(gòu)。2023/12/2592.3

拱結(jié)構(gòu)受力特點第2章

拱式結(jié)構(gòu)

支座反力VA=V'A；

VB=V'B；

HA

=MC0/f三鉸拱的反力與跨度、矢高（即三鉸的位置）有關，其中：豎向反力與其等代梁的反力相等;水平反力與拱軸線形狀無關.荷載與跨度一定時，水平反力與矢高成反比.2023/12/25102.3

拱結(jié)構(gòu)受力特點第2章

拱式結(jié)構(gòu)

拱身截面內(nèi)力拱身截面內(nèi)的彎矩小于同跨度同荷載作用下簡支梁截面的彎矩。拱身截面內(nèi)的剪力小于同跨度同荷載作用下簡支梁截面的剪力。拱身截面內(nèi)存在較大軸力，而簡支梁截面內(nèi)不存在軸力2023/12/25112.4

水平推力的平衡

水平推力由拉桿直接承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

由拉桿承受拱推力兩鉸拱三鉸拱也叫拉桿拱：這種平衡方式中，水平拉桿所承受的拉力等于拱的推力。2023/12/25122.4

水平推力的平衡

水平推力由拉桿直接承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

水平拉桿的布置方式一般有兩種：一種是在室內(nèi)布置拉桿，另一種是在地坪以下布置拉桿。水平拉桿的設置室內(nèi)設拉桿地下設拉桿2023/12/25132.4

水平推力的平衡

水平推力由拉桿直接承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

帶拉桿的雙曲拱屋蓋2023/12/25142.4

水平推力的平衡

水平推力由拉桿直接承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

北京：革命軍事博物館（帶拉桿鋼筋砼落地拱）2023/12/25152.4

水平推力的平衡

2.4.2水平推力通過剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿第2章

拱式結(jié)構(gòu)拱腳水平推力由剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿2023/12/25162.4

水平推力的平衡

水平推力由豎向承重結(jié)構(gòu)承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)用于無拉桿拱，拱腳推力下傳給支承拱腳的抗推豎向結(jié)構(gòu)

側(cè)邊框架2023/12/25172.4

水平推力的平衡

水平推力由豎向承重結(jié)構(gòu)承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

北京：崇文門菜市場（裝配式鋼筋混凝土拱）2023/12/25182.4

水平推力的平衡

水平推力由豎向承重結(jié)構(gòu)承擔第2章

拱式結(jié)構(gòu)

北京：崇文門菜市場（裝配式鋼筋混凝土拱）2023/12/25192.4

水平推力的平衡

水平推力直接作用在基礎上第2章

拱式結(jié)構(gòu)這種方案基礎尺寸一般都很大，材料用量較多。為了更有效地抵抗水平推力，防止基礎滑移，基礎底部常做成斜面形狀。適用：水平推力不太大或地質(zhì)條件較好。2023/12/25202.4

水平推力的平衡

水平推力直接作用在基礎上第2章

拱式結(jié)構(gòu)水利工程中的拱壩2023/12/25212.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)支承方式靜定三鉸拱不會產(chǎn)生附加內(nèi)力，但構(gòu)造復雜，適用于地基特別軟弱時，一般工程不大使用兩鉸拱和無鉸拱屬于超靜定結(jié)構(gòu)，要考慮基礎不均勻沉降和溫度變化引起的附加內(nèi)力的影響兩鉸拱受力合理，用料經(jīng)濟，制作和安裝簡便，最常用無鉸拱受力最為合理，但對支座要求高，適用于地基條件好或支承可靠時，一般用于橋梁結(jié)構(gòu)，很少用于房屋建筑2023/12/25222.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

拱軸線的形式在給定荷載作用下使拱內(nèi)各截面彎矩剪力等于零，只有軸力的拱軸線。由M（x）=M°(x)－Hy(x)=0

可得合理拱軸線方程為：

y（x）=M°(x)／H

∵在荷載、跨度、矢高給定時，H是一個常數(shù).∴合理拱軸線與相應的簡支梁的彎矩圖形狀相似，對應豎標成比例.2023/12/25232.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

拱的矢高矢高的選擇應合理綜合考慮建筑空間的使用、建筑造型、結(jié)構(gòu)受力、屋面排水構(gòu)造等的要求來確定。(1)滿足建筑造型和建筑使用功能的要求(2)盡量使結(jié)構(gòu)受力合理(3)矢高應滿足屋面排水構(gòu)造的要求2023/12/25242.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

2.5.4拱身截面的高度2023/12/25252.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

2.5.5拱的結(jié)構(gòu)布置

并列布置環(huán)向布置2023/12/25262.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

支撐系統(tǒng)2023/12/25272.5

拱結(jié)構(gòu)的選型與布置第2章

拱式結(jié)構(gòu)

支撐系統(tǒng)2023/12/25282.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.1北京崇文門菜市場第2章

拱式結(jié)構(gòu)中間為32m×36m的營業(yè)大廳，屋頂采用兩鉸拱結(jié)構(gòu)，上鋪加氣混凝土板。大廳兩側(cè)采用框架結(jié)構(gòu)。拱腳水平推力和垂直壓力由兩側(cè)框架承受。2023/12/25292.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.2上海盧浦大橋第2章

拱式結(jié)構(gòu)

全長750m，主跨550m，是世界上跨度最大的中承式箱形截面鋼拱橋。2023/12/25302.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.2上海盧浦大橋第2章

拱式結(jié)構(gòu)施工中的盧浦大橋（中承式箱形截面鋼拱橋）2023/12/25312.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.2上海盧浦大橋第2章

拱式結(jié)構(gòu)兩個拱向內(nèi)傾斜，中間有多根剛性橫梁相連。2023/12/25322.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.3南通市體育會展中心體育場第2章

拱式結(jié)構(gòu)南通體育會展中心體育場2023/12/25332.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.3南通市體育會展中心體育場第2章

拱式結(jié)構(gòu)主拱桁架結(jié)構(gòu)2023/12/25342.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.4廣東海上絲綢之路博物館第2章

拱式結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)由5個不規(guī)則的大小橢圓體連環(huán)相扣組成，中間最大橢圓體為“水晶宮”，兩側(cè)分布的四個橢圓體為參觀通道和其他設施。

2023/12/25352.6拱式結(jié)構(gòu)的工程實例

2.6.4廣東海上絲綢之路博物館第2章

拱式結(jié)構(gòu)

5個橢圓體串聯(lián)組成“組合拱”型式，