建筑結構選型第二章拱式結構建筑結構選型

SELECTTHETYPEOFTHESTRUCTURE2023/12/252建筑結構選型第2章

拱式結構2023/12/253第2章

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

概述第2章

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

概述第2章

拱式結構趙州橋

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）,橋寬10m，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、結構受力、藝術造型和經濟上都達到了極高的成就。2023/12/2562.1

概述第2章

拱式結構拱是桿軸線為曲線，且在豎向荷載作用下會產生水平推力（反力）的結構。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，因而更能發揮耐壓材料（如磚、石、混凝土）的作用。另一些直桿結構雖有別于拱，但同樣能在豎向荷載作用下產生水平推力，故稱之為拱式結構，如三鉸剛架、拱式桁架等。2023/12/2572.2

拱的分類

2.2.1按結構的支承方式分第2章

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

2.2.2按結構使用材料分第2章

拱式結構2.2

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

拱結構受力特點第2章

拱式結構

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

拱結構受力特點第2章

拱式結構

拱身截面內力拱身截面內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。拱身截面內存在較大軸力，而簡支梁截面內不存在軸力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

拱式結構

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

拱式結構

水平拉桿的布置方式一般有兩種：一種是在室內布置拉桿，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

拱式結構

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

拱式結構

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構傳遞給總拉桿第2章

拱式結構拱腳水平推力由剛性水平結構傳遞給總拉桿2023/12/25162.4

水平推力的平衡

水平推力由豎向承重結構承擔第2章

拱式結構用于無拉桿拱，拱腳推力下傳給支承拱腳的抗推豎向結構

側邊框架2023/12/25172.4

水平推力的平衡

水平推力由豎向承重結構承擔第2章

拱式結構

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構承擔第2章

拱式結構

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

拱式結構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

拱式結構水利工程中的拱壩2023/12/25212.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

結構支承方式靜定三鉸拱不會產生附加內力，但構造復雜，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構，要考慮基礎不均勻沉降和溫度變化引起的附加內力的影響兩鉸拱受力合理，用料經濟，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，一般用于橋梁結構，很少用于房屋建筑2023/12/25222.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

拱軸線的形式在給定荷載作用下使拱內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.∴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

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

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、結構受力、屋面排水構造等的要求來確定。(1)滿足建筑造型和建筑使用功能的要求(2)盡量使結構受力合理(3)矢高應滿足屋面排水構造的要求2023/12/25242.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

2.5.4拱身截面的高度2023/12/25252.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

2.5.5拱的結構布置

并列布置環向布置2023/12/25262.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

支撐系統2023/12/25272.5

拱結構的選型與布置第2章

拱式結構

支撐系統2023/12/25282.6拱式結構的工程實例

2.6.1北京崇文門菜市場第2章

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

2.6.2上海盧浦大橋第2章

拱式結構

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拱式結構的工程實例

2.6.2上海盧浦大橋第2章

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

2.6.2上海盧浦大橋第2章

拱式結構兩個拱向內傾斜，中間有多根剛性橫梁相連。2023/12/25322.6拱式結構的工程實例

2.6.3南通市體育會展中心體育場第2章

拱式結構南通體育會展中心體育場2023/12/25332.6拱式結構的工程實例

2.6.3南通市體育會展中心體育場第2章

拱式結構主拱桁架結構2023/12/25342.6拱式結構的工程實例

2.6.4廣東海上絲綢之路博物館第2章

拱式結構主體結構由5個不規則的大小橢圓體連環相扣組成，中間最大橢圓體為“水晶宮”，兩側分布的四個橢圓體為參觀通道和其他設施。

2023/12/25352.6拱式結構的工程實例

2.6.4廣東海上絲綢之路博物館第2章

拱式結構

5個橢圓體串聯組成“組合拱”型式，