建筑结构之拱课件

如果你你问砖砖想变变成什什么样样子，，它一一定回回答：：拱。。如果你你告诉诉砖，，拱很很贵，，可以以用混混凝土土代替替吗，，砖一一定回回答，，它还还是喜喜欢拱拱。——路易斯斯.康埃克塞塞特学学院新新图书书馆第七章章拱拱结结构第一节节认认识识拱结结构第二节节演演变变中的的拱结结构第三节节拱拱结结构典典型案案例补充：：天然拱拱欣赏赏复习一、拱拱结构构的受受力特特点1、拱结结构的的内力力①拱结结构为为抗压性性能好好的材材料提供了了一种种理想想的结结构型型式。。②简支支梁的的弯矩矩曲线线为二二次抛抛物线线，得得到二次抛抛物线线的理理想拱拱曲线线，将不产生生弯矩矩，只受压压力作作用。第一节节认认识识拱结结构③实际际中的的拱，，由于于场地地的限限制、、建筑筑整体体的限限制等等原因因，不能做做成理理想的的二次次抛物物线形形状，因此此拱内会会存在在一定定的弯弯矩与与剪力力。一、拱拱结构构的受受力特特点2、拱结构支支座处的水水平推力①拱结构的一个显著著特点是产生水平力力，而且与跨跨度有关，，跨度越大大，其水平平力越大。。因此，一一般拱结构构的难点都都在于水平推力的的处理。②半圆拱在支座处的的水平推力力为零，又又称“无推力拱”。但由于于半圆拱矢矢高比较大大，限制了了它的应用用，一般很很少用于建建筑屋盖上上。③拱高越大，，水平推力力越小。一、拱结构构的受力特特点3、解决拱结结构水平推推力的方法法如下：①设置牢固固的基座（（如基础、、框架结构））来承受水平推推力。②设置拉杆杆或拉索平平衡水平推推力。拱也可以做做成连续拱，通过连续续拱结构之之间的推力力平衡，以以减小水平平推力，并并对基础只只产生垂直直作用。一、拱结构构的受力特特点4、拱结构的的变化带拉杆的拱拱→带竖杆的拱拱→悬索拱拱→张弦拱拱二、拱的形形式1、按结构组组成，可分分为无铰拱、两两铰拱和三三铰拱。两铰拱和和无铰拱为为超静定结结构，工程程上常用两两铰拱和无无铰拱形式式。三铰拱拉杆杆的处理二、拱的形形式2、按拱轴形形式，可分分为半圆拱和抛物线拱等。二、拱的形形式3、按建造材材料，可分分为砖石砌体拱结构构、钢筋混凝土土拱结构、钢管混凝土土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构等。。由于拱是是典型的受受压构件，，因此一般般使用于抗压强度高高的材料。对于钢材，很多情况况下采用格构式拱、、桁架拱或或组合拱（钢-混凝土组合合结构）等等形式。第二节演演变中的的拱结构拱经历了从从梁到三角角拱，从筒筒拱到十字字拱，到拱拱肋结构，，从穹隆到到帆拱的发发展演变。。筒形拱实例例：马克森提乌乌斯侧厅筒拱结结构券拱技术术是罗马建筑的最大大特色和和成就。。罗马人使使用混凝凝土建造造了穹顶。穹顶与拱拱顶的比比较：穹顶属属于球面面，应力力是均匀匀分散的的；而拱拱顶属于于圆柱体体弧面，，应力是是集中的的。穹顶顶的整体体性优于于筒形顶顶，而且且它形成成的集中中式的内内部空间间也是前前所未见见的。穹顶的缺缺点：穹顶源源自球面面，其平平面投影影必然是是圆形，，这样除除非修建建一座独独立的建建筑，否否则它就就无法与与周边的的矩形建建筑无缝缝隙连结结。穹顶的代代表作：：万神庙庙公元一世世纪开始始罗马人人就使用用相交的筒筒形拱（（十字拱拱）。它覆盖盖在方形形的间上上，只需需要四角角有柱子子，而不不必要连连续的承重墙，建筑内内部空间间得到解解放；而而且便于于开侧窗窗，大有有利于大大型建筑筑物的采采光。由筒拱向向十字拱拱的演变变十字拱的的形式十字拱的的应用2-3世纪时，十字字拱平衡侧推力的方法是：一一列十字拱串串连互相平衡衡纵向的侧推推力，而横向向的则由两侧侧的几个筒形形拱抵住，筒筒形拱的纵轴轴同这一列十十字拱的纵轴轴相垂直，它它们本身的横横推力互相抵抵消，只在最最外侧才需要要厚重的墙体体，这样就形形成了拱顶组合成体体系。古罗马浴场复原图中央用三间十十字拱，跨度度25.3米，高40米，左右各有有三个跨度为为23.5米的筒形拱抵抵抗水平推力力，结构水平平很高。古罗马城中心心广场东边的的君士坦丁巴巴西利卡（马克森提乌斯斯）古罗马4世纪后，罗马马采用肋架拱，其基本原理理是把拱顶区分为为承重部分和和围护部分，从而大大减轻拱顶，并且把荷载集中到券上以以摆脱承重墙。这种结构方方法也能节约模架。后来，欧洲洲中世纪的哥哥特建筑大大大发扬了这种种肋架拱。罗马人还发明了券柱式，将立面造型型丰富。并用飞扶壁（扶拱垛，可可用来分担主主墙压力的辅辅助设施）来来平衡拱的推推力。哥特式建筑的的特点是普遍遍采用尖肋拱顶，推力作用于于四个拱底石石上，这样拱拱顶的高度和和跨度不再受受限制，可以以建得又大又又高。法国亚眠大教教堂双层飞扶壁及尖肋拱顶亚眠大教堂的两道扶拱垛垛，以支撑来来自推力点上上方和下方的的推力。法国亚眠大教教堂哥特式建筑的形制与结构构是在罗马建建筑基础上完完成的第二次次结构艺术的飞跃。集十字拱，骨架券，双圆心尖拱，尖券等做法和利用用扶壁支撑拱顶侧推推力结构出现现了。科隆大教堂（（右图）与巴巴黎圣母院（（上图）埃克塞特大教教堂哥特式建筑把把原本实心的的、被屋顶遮遮盖起来的扶扶壁，都露在在外面，称为为飞扶壁。由于对教堂堂的高度有了了进一步的要要求，扶壁的的作用和外观观也被大大增增强了。有的的在扶拱垛上上又加装了尖尖塔改善平衡衡。扶拱垛上上往往有繁复复的装饰雕刻刻，轻盈美观观，高耸峭拔拔。沙特尔大教堂堂米兰大教堂拜占庭建筑则则将穹顶和帆拱进行了结合。。在四个柱墩上上沿方形平面面的四条边长长做券，在四四个垂向券拱拱之间砌筑一一个过四个切切点的相切穹穹顶，水平切切口和4个发券之间所所余下的4个角上的球面面三角形部分分，既称为““帆拱”。它的的自自重重完完全全由由四四个个券券拱拱下下的的柱柱墩墩承承担担，，这这一一结结构构不不仅仅使使穹穹顶顶与与方方形形平平面面的的承承接接过过渡渡在在形形式式上上自自然然简简洁洁，，也也将将荷荷载载集集中中至至四四座座柱柱墩墩上上，，而而无无需需再再要要过过渡渡的的承承重重墙墙，，从从而而使使内内部部空空间间获获得得极极大大的的自自由由。。1、沈沈阳阳奥奥林林匹匹克克体体育育中中心心五五里里河河体体育育场场2、圣圣路路易易斯斯拱门门3、伦伦敦敦证证券券交交易易所所与与梅梅隆隆体体育育馆馆4、法法国国加加尔尔桥桥5、悉悉尼尼港港湾湾大大桥桥6、中中国国木木拱拱廊廊桥桥7、陕陕北北窑窑洞洞8、卡卡帕帕多多西西亚亚窑窑洞洞8、挪挪威威的的莱莱昂昂纳纳多多桥桥9、英英国国的的盖盖特特谢谢德德千千禧禧桥桥10、郝郝久久古古桥桥第三三节节拱拱结结构构典典型型案案例例屋面面结结构构选选型型为为大大直直径径钢钢管管组组成成的的单单层层空空间间构构格格体体系系，，南南北北整整体体跨度度全全长长360m的钢钢结结构构桁桁架架主主拱拱在国国内内所所有有钢钢结结构构工工程程中中为为第第一一跨跨度度，，垂垂直直高高度度最最高高处处为为82m，每每个个主主拱拱墩墩水水平平推推力力约约3600t，以以所有有的的基基础础梁梁连连接接在在一一起起形形成成刚刚性性网网片片来承承受受四四个个钢钢结结构构主主拱拱墩墩的的水水平平推推力力。。沈阳阳奥奥林林匹匹克克体体育育中中心心五五里里河河体体育育场场沈阳阳奥奥林林匹匹克克体体育育中中心心五五里里河河体体育育场场沈阳奥林林匹克体体育中心心五里河河体育场场圣路易斯斯拱门，就是美美国向西西开发的的一个象象征，这这座雄伟伟壮观的的不锈钢钢抛物线线形的建建筑物，，高达192米，是1964年动工后后仅用两两年时间间建成的的。“大大拱门””的设计师是是萨里恩恩。“大大拱门””每天可可接待游游客6400人。游客客乘坐斗斗式升降降电梯，，4分钟就能能到达顶顶部；如如果沿楼楼梯攀登登，则需需要爬1076个台阶。。在两米米多宽的的拱门顶部内，，每侧各各有16个小窗户户，据说说晴天时时游客用用肉眼就就可看到到圣路易易斯市的的全貌和和48公里外的伊利利诺伊州。大大拱门的下面是西部部开发史博物物馆。拱身截面是三角形的，一个个个三角形框框从两边开开始，逐步步连接向上上升起，最最后在拱顶顶对接，““大拱门门”即使遇遇到时速80公里的大风风，其摆动幅度也也仅有5公分。由于整个个拱门是用用不锈钢建建成的，因因此每年都都会遭到数数百次雷电电的袭击，，这也创造造了超高建建筑物被雷雷电击中的的最高纪录录，但由于于拱门有非常先进的的避雷电系系统，至今没有有任何地方方损坏或人人员伤亡。。伦敦证券交交易所的外外观，无铰铰拱横跨78米，拱上柱柱承压，下下柱承拉。。位于“钢城城”匹兹堡堡的梅隆体体育馆拥有有世界上最最大的不锈钢可伸缩圆屋屋顶，这在在历史上是是第一次。。尼穆斯说说：“体育育馆呈半球球形，分为为三部分，，可以旋转转。面对这这种非常简简单而有效效的方式，，你不禁会会问：‘嘿嘿！我们为为什么不这这么做？’’”法国加尔桥桥，1985年联合国教教科文组织织将其列入入《世界遗产名名录》。桥高49米，桥长274米，绵延48公里，另有有50公里长的输输水道。三层拱桥，底层是人人行道，有有6个拱门，长长约142米，高度为为22米，间距16米-24米。中间层层有11个拱门，长长约243米，间距19米。上层有有35个拱门，间间距为4.6米。上层总总高度为7.4米(含水道高)，拱跨也很很小，因而而实体部分分占较大比比重。桥的的宽度下层层为6.4米，中层4.5米，上层仅仅3米，正好在在水槽下面面。1924年悉尼海港大大桥破土建造桥桥基,1932年3月19日竣工通车车,历时8年多。桥身身长度（包包括引桥））1149米,从海面到桥面面高58.5米,从海面到桥顶顶高达134米,万吨巨轮可以以从桥下通过过。桥面宽49米,可通行各种汽汽车,中间铺设有双双轨铁路,两侧人行道各各宽3米。这座大桥整个个工程的全部部用钢量为5.28万吨,铆钉数是600万个,最大铆钉重量量3.5公斤,用水泥9.5万立方米,桥塔、桥墩用用花岗石1.7万立方米,建桥用油漆27.2万升,从这些数字足足可见铁桥工工程的雄伟浩浩大。在30年代的条件下下,能在大海上凌凌空架桥,实为罕见。悉尼大桥的最最大特点是拱架,其拱架跨度为503米,而且是单孔拱形,这是世界上少少见的。大桥桥的钢架头搭搭在两个巨大大的钢筋水泥泥桥墩上,桥墩高12米。两个桥墩墩上还各建有有一座塔,塔高95米,全部用花岗岩岩建造。中国木拱廊桥桥申请非物质文文化遗产保护护成功，非物物质文化遗产产保护的仅仅仅是营造技术术，据说现存存的廊桥保护护情况并不乐乐观。窑洞是黄土高高原的产物，，陕北农民的的象征。在这这里，沉积了了古老的黄土土地深层文化化,人民创造了陕陕北的窑洞艺艺术。窑洞防防火，防噪音音，冬暖夏凉凉，既节省土土地，又经济济省工，确是是因地制宜的完完美建筑形式式。由于自然环境境、地貌特征征和地方风土土的影响，窑窑洞形成各式式各样的形式式。但从建筑筑的布局结构构形式上划分分可归纳为靠崖式、下下沉式和独独立式三种形式式。14世纪，土土耳其的的卡帕多多西亚巨巨石林立立，修道道士们凿凿洞而居居修身养养性，后来，更多多人为了了躲避战战乱而在在这里建建起了洞洞穴版的的世外桃桃源。现现在，这这里是土土耳其最最著名的的风景区区，不仅仅可以在在众多的的洞穴中中欣赏到到拜占庭庭艺术壁壁画，还还可以住住进这里里的“洞洞穴旅馆馆”——世界上最最有趣的的旅馆之之一。挪威的莱莱昂纳多多桥，1502年达芬奇奇下笔设设计此桥桥，2001年VebjoernSand将草案付付诸实施施。达芬奇的的“金喇喇叭”大大桥是一一个完美美的“压压弓。””盖特谢德德千禧桥桥位于英英国盖特特谢德和和纽卡斯斯尔之间间的泰恩恩河上。。绰号为