第七章 拱结构

1、第七章第七章 拱结构拱结构第一节第一节 拱的结构特点与优缺点拱的结构特点与优缺点第二节第二节 承受拱水平推力的结构处理方法承受拱水平推力的结构处理方法第三节第三节 拱结构的型式与主要尺寸拱结构的型式与主要尺寸第四节第四节 拱建筑的建筑实例拱建筑的建筑实例第五节第五节 新型的结构组合型式新型的结构组合型式第一节第一节 拱的结构特点与优缺点拱的结构特点与优缺点*与梁结构相比，拱结构受力有什么特点？与梁结构相比，拱结构受力有什么特点？ 梁结构是以受弯为主，拱结构是以受压为主。梁结构是以受弯为主，拱结构是以受压为主。*与桁架结构相比，拱结构受力有什么特与桁架结构相比，拱结构受力有什么特点？点？ 桁架结

2、构相当于一个受弯构件（弦杆承受弯桁架结构相当于一个受弯构件（弦杆承受弯矩，腹杆承受剪力），而拱结构是以受压为主。矩，腹杆承受剪力），而拱结构是以受压为主。*悬索结构与拱结构的区别是什么？悬索结构与拱结构的区别是什么？ 悬索结构充分利用钢材受拉的有利性能，而悬索结构充分利用钢材受拉的有利性能，而拱结构充分利用了砖石或钢筋混凝土的受压拱结构充分利用了砖石或钢筋混凝土的受压性能。性能。悬索受力状态拱受力状态 拱结构的优缺点是什么？拱结构的优缺点是什么？ 1）优点：截面较小，充分利用了抗压）优点：截面较小，充分利用了抗压性能好的材料。性能好的材料。 2）缺点：水平推力的存在是一件麻烦）缺点：水平推力的

3、存在是一件麻烦且费材料的事。且费材料的事。第二节第二节 承受拱水平推力的结构处理方法承受拱水平推力的结构处理方法*处理拱水平推力的方法有哪一些？1）利用地基基础直接承受水平推力。2）利用侧面框架结构承受水平推力。3）利用拉杆承受水平侧力1）利用地基基础直接承受水平推力。 落地拱结构的优缺点？落地拱结构的优缺点？ 优点：外型别致。优点：外型别致。 缺点：建筑空间高度较小。缺点：建筑空间高度较小。 如何使落地拱更有效地抵抗水平推力如何使落地拱更有效地抵抗水平推力 1）基础底面做成斜面形状）基础底面做成斜面形状 2）要求地基的土质条件较好）要求地基的土质条件较好 3）落地拱的拱结构直接落地）落地拱的

4、拱结构直接落地 落地拱的适用范围是什么？落地拱的适用范围是什么？ 仓库和小型体育健身房仓库和小型体育健身房2）利用侧面框架结构承受水平推力 为了避免框架产生过大的水平位移和或倾斜，为了避免框架产生过大的水平位移和或倾斜，拱结构两侧的框架必须有足够的刚度。拱结构两侧的框架必须有足够的刚度。3）利用拉杆承受水平侧力 拉杆供：在拱脚处设置钢杆，利用钢杆拉杆供：在拱脚处设置钢杆，利用钢杆受拉从而抵抗拱的推力。受拉从而抵抗拱的推力。 在拱结构的范围内直接解决推力问题，在拱结构的范围内直接解决推力问题，而不致将推力传给支承拱的结构构件上。而不致将推力传给支承拱的结构构件上。故普遍用于屋盖结构上。故普遍用于

5、屋盖结构上。 拉杆的设计要求拉杆的设计要求 1）推力较大时用型刚劲性拉杆；推力）推力较大时用型刚劲性拉杆；推力较小时采用圆钢柔性拉杆。较小时采用圆钢柔性拉杆。 2）根数不超过三根，使拉杆受力均匀。）根数不超过三根，使拉杆受力均匀。 为了避免拉杆在自重作用下严重下垂，为了避免拉杆在自重作用下严重下垂，通常设置吊杆以维持拉杆的水平位置通常设置吊杆以维持拉杆的水平位置 吊杆的作用是为了避免拉杆在自重作用吊杆的作用是为了避免拉杆在自重作用下严重下垂下严重下垂三铰拱第三节第三节 拱结构的型式与主要尺寸拱结构的型式与主要尺寸 拱结构的型式有哪一些？拱结构的型式有哪一些？ 1）按力学结构分，有三铰拱、两铰拱

6、和无）按力学结构分，有三铰拱、两铰拱和无铰拱。铰拱。 2）按外型分，有半圆拱和抛物线拱。）按外型分，有半圆拱和抛物线拱。*什么是合理的拱轴，如何确定？什么是合理的拱轴，如何确定？ 使拱在荷载作用下处于无弯矩状态拱使拱在荷载作用下处于无弯矩状态拱轴。轴。 应使拱尽量减少弯矩、主要承受轴力、应使拱尽量减少弯矩、主要承受轴力、根据主要荷载来确定合理的拱轴。根据主要荷载来确定合理的拱轴。*拱高与拱脚推力的关系如何？拱高与拱脚推力的关系如何？ 拱高大时，推力就小；拱高小时，推力就大。拱高大时，推力就小；拱高小时，推力就大。拱高的取值范围拱高的取值范围无推力拱：无推力拱： 即半圆拱，其拱脚推力（水平推力）

7、为即半圆拱，其拱脚推力（水平推力）为0。 受力经济合理，但半圆拱的矢高为跨度的一受力经济合理，但半圆拱的矢高为跨度的一半，大跨度时矢高显得非常高耸，故很少用半，大跨度时矢高显得非常高耸，故很少用于建筑屋盖上。于建筑屋盖上。拱身形式的选择拱身形式的选择 格构式：钢结构拱格构式：钢结构拱 实腹式：混凝土结构拱（矩形、工字型）实腹式：混凝土结构拱（矩形、工字型） 钢筋混凝土拱的拱身截面高度可按钢筋混凝土拱的拱身截面高度可按h=(1/30-1/40)l采用，拱身截面宽度为采用，拱身截面宽度为b=25-40cm 一般屋盖结构中，采用带拉杆的钢筋混凝一般屋盖结构中，采用带拉杆的钢筋混凝土拱，可直接搁置在柱

8、上或墙上，因为其拱土拱，可直接搁置在柱上或墙上，因为其拱高小，推力通过拉杆自平衡。高小，推力通过拉杆自平衡。第四节第四节 拱建筑的建筑实例拱建筑的建筑实例一一 北京崇文门菜市场北京崇文门菜市场-两铰拱结构两铰拱结构 大厅周围为小营业厅，仓库及其它用房，大厅周围为小营业厅，仓库及其它用房，采用框架结构。采用框架结构。 拱的水平推力和垂直压力由两侧的框架拱的水平推力和垂直压力由两侧的框架承受。承受。 拱为装配整体式钢筋混凝土结构。拱为装配整体式钢筋混凝土结构。 湖南湘澧盐矿散装盐库湖南湘澧盐矿散装盐库 方案方案1：钢筋混凝土排架结构；方案：钢筋混凝土排架结构；方案2：拱结：拱结构构 方案方案1：3

9、/5的建筑空间不能充分利用，的建筑空间不能充分利用，而且盐通过皮带卸入仓库时，经常冲击而且盐通过皮带卸入仓库时，经常冲击磨损屋架和支撑，对钢支撑和屋架有不磨损屋架和支撑，对钢支撑和屋架有不利影响。利影响。 方案方案2：由于选择了合适的矢高和外形，：由于选择了合适的矢高和外形，建筑空间得到了比较充分的利用。建筑空间得到了比较充分的利用。采用两铰落地拉杆拱采用两铰落地拉杆拱法国巴黎国家工业与技术展览中心大法国巴黎国家工业与技术展览中心大厅厅意大利都灵展览大厅意大利都灵展览大厅第五节第五节 新型的结构组合型式新型的结构组合型式 江西省体育馆江西省体育馆 采用空间曲线拱悬吊二块平板网架的做采用空间曲线

10、拱悬吊二块平板网架的做法，形成了拱、吊架与网架组合受力的法，形成了拱、吊架与网架组合受力的大跨度空间结构大跨度空间结构 在大拱下面布置了采光天窗，并形成由两端在大拱下面布置了采光天窗，并形成由两端向中间倾斜的屋面，减少了比赛场地上空不向中间倾斜的屋面，减少了比赛场地上空不必要的空间，有利于节省室面空调能耗。必要的空间，有利于节省室面空调能耗。 用拱悬吊网架，使一个大跨度屋架分割成二用拱悬吊网架，使一个大跨度屋架分割成二个跨度较小的网架，屋盖用钢量相应下降。个跨度较小的网架，屋盖用钢量相应下降。 拱的下部作为室内看台的支点，拱身中空的拱的下部作为室内看台的支点，拱身中空的箱形断面又作为管道进使用，各种电缆线和箱形断面又作为管道进使用，各种电缆线和屋面排水管都从箱内通过。屋面排水管都从箱内通过。大拱基础大拱基础 大拱基础的荷重大，且有水平推力，对大拱基础的荷重大，且有水平推力，对地基的变形较敏感，经多种方案比较后，地基的变形较敏感，经多种方案