建筑结构之拱课件

如果你问砖想变成什么样子，它一定回答：拱。如果你告诉砖，拱很贵，可以用混凝土代替吗，砖一定回答，它还是喜欢拱。——路易斯.康埃克塞特学院新图书馆第七章拱结构第一节认识拱结构第二节演变中的拱结构第三节拱结构典型案例补充：天然拱欣赏复习一、拱结构的受力特点1、拱结构的内力①拱结构为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。②简支梁的弯矩曲线为二次抛物线，得到二次抛物线的理想拱曲线，将不产生弯矩，只受压力作用。第一节认识拱结构③实际中的拱，由于场地的限制、建筑整体的限制等原因，不能做成理想的二次抛物线形状，因此拱内会存在一定的弯矩与剪力。一、拱结构的受力特点2、拱结构支座处的水平推力①拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关，跨度越大，其水平力越大。因此，一般拱结构的难点都在于水平推力的处理。②半圆拱在支座处的水平推力为零，又称“无推力拱”。但由于半圆拱矢高比较大，限制了它的应用，一般很少用于建筑屋盖上。③拱高越大，水平推力越小。一、拱结构的受力特点3、解决拱结构水平推力的方法如下：①设置牢固的基座（如基础、框架结构）来承受水平推力。②设置拉杆或拉索平衡水平推力。拱也可以以做成连续拱，通过连连续拱结结构之间间的推力力平衡，，以减小小水平推推力，并并对基础础只产生生垂直作作用。一、拱结结构的受受力特点点4、拱结构构的变化化带拉杆的的拱→带竖杆的的拱→悬悬索拱→→张弦拱拱二、拱的的形式1、按结构构组成，，可分为为无铰拱、、两铰拱拱和三铰铰拱。两铰拱拱和无铰铰拱为超超静定结结构，工工程上常常用两铰铰拱和无无铰拱形形式。三铰拱拉拉杆的处处理二、拱的的形式2、按拱轴轴形式，，可分为为半圆拱和抛物线拱拱等。二、拱的的形式3、按建造造材料，，可分为为砖石砌体拱结结构、钢筋混凝凝土拱结构、、钢管混凝凝土拱结构、、钢拱结构、、胶合木拱结构等等。由于于拱是典典型的受受压构件件，因此此一般使使用于抗压强度度高的材料。。对于钢材材，很多情情况下采采用格构式拱拱、桁架架拱或组组合拱（钢-混凝土组组合结构构）等形形式。第二节演演变变中的拱拱结构拱经历了了从梁到到三角拱拱，从筒筒拱到十十字拱，，到拱肋肋结构，，从穹隆隆到帆拱拱的发展展演变。。筒形拱实实例：马克森提提乌斯侧厅筒拱拱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。穹顶的的缺点点：穹顶顶源自自球面面，其其平面面投影影必然然是圆圆形，，这样样除非非修建建一座座独立立的建建筑，，否则则它就就无法法与周周边的的矩形形建筑筑无缝缝隙连连结。。穹顶的的代表表作：：万神神庙公元一一世纪纪开始始罗马马人就就使用用相交的的筒形形拱（（十字字拱））。它覆覆盖在在方形形的间间上，，只需需要四四角有有柱子子，而而不必必要连连续的的承重墙墙，建筑筑内部部空间间得到到解放放；而而且便便于开开侧窗窗，大大有利利于大大型建建筑物物的采采光。。由筒拱拱向十十字拱拱的演演变十字拱拱的形形式十字拱拱的应应用2-3世纪时时，十十字拱拱平衡侧侧推力力的方法法是：：一列列十字字拱串串连互互相平平衡纵纵向的的侧推推力，，而横横向的的则由由两侧侧的几几个筒筒形拱拱抵住住，筒筒形拱拱的纵纵轴同同这一一列十十字拱拱的纵纵轴相相垂直直，它它们本本身的的横推推力互互相抵抵消，，只在在最外外侧才才需要要厚重重的墙墙体，，这样样就形形成了了拱顶组组合成成体系系。古罗马浴浴场复原图图中央用用三间间十字字拱，，跨度度25.3米，高高40米，左左右各各有三三个跨跨度为为23.5米的筒筒形拱拱抵抗抗水平平推力力，结结构水水平很很高。。古罗马马城中中心广广场东东边的的君士士坦丁丁巴西西利卡卡（马克森森提乌乌斯）古罗马马4世纪后后，罗罗马采采用肋架拱拱，其基基本原原理是是把拱顶顶区分分为承承重部部分和和围护护部分分，从而而大大大减轻拱拱顶，并且且把荷载集中到到券上上以摆摆脱承重墙墙。这种种结构构方法法也能能节约模模架。后来来，欧欧洲中中世纪纪的哥哥特建建筑大大大发发扬了了这种种肋架架拱。。罗马人还发发明了了券柱式式，将立立面造造型丰丰富。。并用飞扶壁壁（扶拱拱垛，，可用用来分分担主主墙压压力的的辅助助设施施）来来平衡衡拱的的推力力。哥特式式建筑筑的特特点是是普遍遍采用用尖肋拱拱顶，推力力作用用于四四个拱拱底石石上，，这样样拱顶顶的高高度和和跨度度不再再受限限制，，可以以建得得又大大又高高。法国亚亚眠大大教堂堂双层飞飞扶壁壁及尖肋拱拱顶亚眠大大教堂堂的两道道扶拱拱垛，，以支支撑来来自推推力点点上方方和下下方的的推力力。法国亚亚眠大大教堂堂哥特式式建筑的形制制与结结构是是在罗罗马建建筑基基础上上完成成的第第二次次结构构艺术的的飞跃跃。集十字拱拱，骨架券券，双圆心心尖拱拱，尖券等做法法和利利用扶壁支撑拱拱顶侧侧推力力结构构出现现了。。科隆大大教堂堂（右右图））与巴巴黎圣圣母院院（上上图））埃克塞塞特大大教堂堂哥特式式建筑筑把原原本实实心的的、被被屋顶顶遮盖盖起来来的扶扶壁，，都露露在外外面，，称为为飞扶壁壁。由于于对教教堂的的高度度有了了进一一步的的要求求，扶扶壁的的作用用和外外观也也被大大大增增强了了。有有的在在扶拱拱垛上上又加加装了了尖塔塔改善善平衡衡。扶扶拱垛垛上往往往有有繁复复的装装饰雕雕刻，，轻盈盈美观观，高高耸峭峭拔。。沙特尔尔大教教堂米兰大大教堂堂拜占庭庭建筑筑则将将穹顶和帆拱进行了了结合合。在四个个柱墩墩上沿沿方形形平面面的四四条边边长做做券，，在四四个垂垂向券券拱之之间砌砌筑一一个过过四个个切点点的相相切穹穹顶，，水平平切口口和4个发券券之间间所余余下的的4个角上上的球球面三三角形形部分分，既既称为为“帆帆拱””。它的自自重完完全由由四个个券拱拱下的的柱墩墩承担担，这这一结结构不不仅使使穹顶顶与方方形平平面的的承接接过渡渡在形形式上上自然然简洁洁，也也将荷荷载集集中至至四座座柱墩墩上，，而无无需再再要过过渡的的承重重墙，，从而而使内内部空空间获获得极极大的的自由由。1、沈阳阳奥林林匹克克体育育中心心五里里河体体育场场2、圣路路易斯斯拱门3、伦敦敦证券券交易易所与与梅隆隆体育育馆4、法国国加尔尔桥5、悉尼尼港湾湾大桥桥6、中国国木拱拱廊桥桥7、陕北北窑洞洞8、卡帕帕多西西亚窑窑洞8、挪威威的莱莱昂纳纳多桥桥9、英国国的盖盖特谢谢德千千禧桥桥10、郝久久古桥桥第三节节拱拱结结构典典型案案例屋面结结构选选型为为大直直径钢钢管组组成的的单层层空间间构格格体系系，南南北整整体跨度全全长360m的钢结结构桁桁架主主拱在国内内所有有钢结结构工工程中中为第第一跨跨度，，垂直直高度度最高高处为为82m，每个个主拱拱墩水水平推推力约约3600t，以所有的的基础础梁连连接在在一起起形成成刚性性网片片来承受受四个个钢结结构主主拱墩墩的水水平推推力。。沈阳奥奥林匹匹克体体育中中心五五里河河体育育场沈阳奥奥林匹匹克体体育中中心五五里河河体育育场沈阳奥奥林匹匹克体体育中中心五五里河河体育育场圣路易易斯拱门，就是是美国国向西西开发发的一一个象象征，，这座座雄伟伟壮观观的不不锈钢钢抛物物线形形的建建筑物物，高达192米，是1964年动工工后仅仅用两两年时时间建建成的的。““大拱拱门””的设计师师是萨萨里恩恩。““大拱拱门””每天天可接接待游游客6400人。游游客乘乘坐斗斗式升升降电电梯，，4分钟就就能到到达顶顶部；；如果果沿楼楼梯攀攀登，，则需需要爬爬1076个台阶阶。在在两米米多宽宽的拱拱门顶部内内，每每侧各各有16个小窗窗户，，据说说晴天天时游游客用用肉眼眼就可可看到到圣路路易斯斯市的的全貌貌和48公里外外的伊伊利诺诺伊州州。大大拱门的下面面是西西部开开发史史博物物馆。。拱身截截面是是三角形形的，一一个个个三角角形框框从两两边开开始，，逐步步连接接向上上升起起，最最后在在拱顶顶对接接，““大大拱门门”即即使遇遇到时时速80公里的的大风风，其其摆动幅幅度也也仅有有5公分。由于于整个个拱门门是用用不锈锈钢建建成的的，因因此每每年都都会遭遭到数数百次次雷电电的袭袭击，，这也也创造造了超超高建建筑物物被雷雷电击击中的的最高高纪录录，但但由于于拱门门有非常先先进的的避雷雷电系系统，至今今没有有任何何地方方损坏坏或人人员伤伤亡。。伦敦证证券交交易所所的外外观，，无铰铰拱横横跨78米，拱拱上柱柱承压压，下下柱承承拉。。位于““钢城城”匹匹兹堡堡的梅梅隆体体育馆馆拥有有世界界上最最大的的不锈钢钢可伸缩缩圆屋屋顶，，这在在历史史上是是第一一次。。尼穆穆斯说说：““体育育馆呈呈半球球形，，分为为三部部分，，可以以旋转转。面面对这这种非非常简简单而而有效效的方方式，，你不不禁会会问：：‘嘿嘿！我我们为为什么么不这这么做做？’’”法国加加尔桥桥，1985年联合合国教教科文文组织织将其其列入入《世界遗遗产名名录》。桥高高49米，桥桥长274米，绵绵延48公里，，另有有50公里长长的输输水道道。三层拱拱桥，底层层是人人行道道，有有6个拱门门，长长约142米，高高度为为22米，间间距16米-24米。中中间层层有11个拱门门，长长约243米，间间距19米。上上层有有35个拱门门，间间距为为4.6米。上上层总总高度度为7.4米(含水道道高)，拱跨跨也很很小，，因而而实体体部分分占较较大比比重。。桥的的宽度度下层层为6.4米，中中层4.5米，上上层仅仅3米，正正好在在水槽槽下面面。1924年悉尼海海港大大桥破土建建造桥桥基,1932年3月19日竣工工通车车,历时8年多。。桥身身长度度（包包括引引桥））1149米,从海面面到桥桥面高高58.5米,从海面面到桥桥顶高高达134米,万吨巨巨轮可可以从从桥下下通过过。桥面宽宽49米,可通行行各种种汽车车,中间铺铺设有有双轨轨铁路路,两侧人人行道道各宽宽3米。这座大大桥整整个工工程的的全部部用钢钢量为为5.28万吨,铆钉数数是600万个,最大铆铆钉重重量3.5公斤,用水泥泥9.5万立方方米,桥塔、、桥墩墩用花花岗石石1.7万立方方米,建桥用用油漆漆27.2万升,从这些些数字字足可可见铁铁桥工工程的的雄伟伟浩大大。在在30年代的的条件件下,能在大大海上上凌空空架桥桥,实为罕罕见。。悉尼大大桥的的最大大特点点是拱架,其拱架架跨度为为503米,而且是是单孔拱拱形,这是世世界上上少见见的。。大桥桥的钢钢架头头搭在在两个个巨大大的钢钢筋水水泥桥桥墩上上,桥墩高高12米。两两个桥桥墩上上还各各建有有一座座塔,塔高95米,全部用用花岗岗岩建建造。。中国木木拱廊廊桥申请非非物质质文化化遗产产保护护成功功，非非物质质文化化遗产产保护护的仅仅仅是是营造造技术术，据据说现现存的的廊桥桥保护护情况况并不不乐观观。窑洞是是黄土土高原原的产产物，，陕北北农民民的象象征。。在这这里，，沉积积了古古老的的黄土土地深深层文文化,人民创创造了了陕北北的窑窑洞艺艺术。。窑洞洞防火火，防防噪音音，冬冬暖夏夏凉，，既节节省土土地，，又经经济省省工，，确是是因地制制宜的的完美美建筑筑形式式。由于自自然环环境、、地貌貌特征征和地地方风风土的的影响响，窑窑洞形形成各各式各各样的的形式式。但但从建建筑的的布局局结构构形式式上划划分可可归纳纳为靠崖式式、下下沉式式和独独立式式三种形形式。。14世纪，，土耳耳其的的卡帕帕多西西亚巨巨石林林立，，修道道士们们凿洞洞而居居修身身养性性，后来，更更多人人为了了躲避避战乱乱而在在这里里建起起了洞洞穴版版的世世外桃桃源。。现在在，这这里是是土耳耳其最最著名名的风风景区区，不不仅可可以在在众多多的洞洞穴中中欣赏赏到拜拜占庭庭艺术术壁画画，还还可以以住进进这里里的““洞穴穴旅馆馆”——世界上上最有有趣的的旅馆馆之一一。挪威的的莱昂昂纳多多桥，，1502年达芬芬奇下下笔设设计此此桥，，2001年VebjoernSand将草案案付诸诸实施施。达芬奇奇的““金喇喇叭””大桥桥是一一个完完美的的“压压弓。。””盖特谢谢德千千禧桥桥位于于英国国盖特特谢德德和纽纽卡斯斯尔之之间的的泰恩恩河上上。绰绰号为为“眨眼桥桥”，因因为桥桥可以以升起起来让让船通通过，，此时时桥与与上面面的弧弧形拉拉索看看起来来就像像一个个巨大大的眼眼睑。。桥的的名气气如此此之大大，以以至于于每天天中午午在桥桥上都都会举举办一一场演演出。。伊朗，，伊伊