建筑结构选型(李广军主编) 第02章 拱式结构.ppt

* 建筑结构选型 SELECT THE TYPE OF THE STRUCTURE 建筑结构选型 第2章 拱式结构 第2章 拱式结构 2.1 概述 2.2 拱的分类 2.3 拱结构受力特点 2.4 水平推力的平衡 2.5 拱结构的选型与布置 2.6 拱式结构的工程实例 2.1 概述 第2章 拱式结构 拱是一种很古老的结构形式，可以用抗压材料来跨越一定的跨度，拱的受力状态和悬索结构正好相反，但拱截面有抗弯刚度，不能自由变形，是刚性结构。 2.1 概述 第2章 拱式结构 赵 州 桥 位于河北省赵县，建于公元590～608 年间，全长 50.82 m，跨度L = 37.20 m，矢高f = 7.23 m （f /L = 1/5.12）,桥宽10 m，是世界上最早的敞肩式拱桥，早于欧州同类桥约1000 年。主拱上设有四个小拱，既减轻自重，便于泄洪，又更为美观。无论在材料利用、结构受力、艺术造型和经济上都达到了极高的成就。 2.1 概述 第2章 拱式结构 拱是杆轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水平推力（反力）的结构。由于推力的存在，拱截面的弯矩比同跨度、等荷载的梁的弯矩要小得多，并且主要承受压力。这时拱截面上的应力分布较均匀，因而更能发挥耐压材料（如砖、石、混凝土）的作用。另一些直杆结构虽有别于拱，但同样能在竖向荷载作用下产生水平推力，故称之为拱式结构，如三铰刚架、拱式桁架等。 2.2 拱的分类 2.2.1 按结构的支承方式分 第2章 拱式结构 拱结构的计算简图 工程中常用的拱有三铰拱、两铰拱和无铰拱，前者是静定结构，后两者是超静定结构。 2.2.2 按结构使用材料分 第2章 拱式结构 2.2 拱的分类 按使用材料可分为钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、砖石砌体拱结构和胶合木拱结构。 目前主要采用钢筋混凝土拱结构和钢拱结构 。 2.3 拱结构受力特点 第2章 拱式结构 2.3.1 支座反力 VA = V A ； VB = V B； HA = MC0/ f 三铰拱的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，其中： 竖向反力与其等代梁的反力相等; 水平反力与拱轴线形状无关. 荷载与跨度一定时，水平反力与矢高成反比. 2.3 拱结构受力特点 第2章 拱式结构 2.3.2 拱身截面内力 拱身截面内的弯矩小于同跨度同荷载作用下简支梁截面的弯矩。 拱身截面内的剪力小于同跨度同荷载作用下简支梁截面的剪力。 拱身截面内存在较大轴力，而简支梁截面内不存在轴力 2.4 水平推力的平衡 2.4.1 水平推力由拉杆直接承担 第2章 拱式结构 由拉杆承受拱推力 两铰拱 三铰拱 也叫拉杆拱：这种平衡方式中，水平拉杆所承受的拉力等于拱的推力 。 2.4 水平推力的平衡 2.4.1 水平推力由拉杆直接承担 第2章 拱式结构 水平拉杆的布置方式一般有两种：一种是在室内布置拉杆，另一种是在地坪以下布置拉杆。 水平拉杆的设置 室内设拉杆 地下设拉杆 2.4 水平推力的平衡 2.4.1 水平推力由拉杆直接承担 第2章 拱式结构 带拉杆的双曲拱屋盖 2.4 水平推力的平衡 2.4.1 水平推力由拉杆直接承担 第2章 拱式结构 北京：革命军事博物馆 （带拉杆钢筋砼落地拱） 2.4 水平推力的平衡 2.4.2 水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆 第2章 拱式结构 拱脚水平推力由刚性水平结构传递给总拉杆 2.4 水平推力的平衡 2.4.3 水平推力由竖向承重结构承担 第2章 拱式结构 用于无拉杆拱，拱脚推力下传给支承拱脚的抗推竖向结构 侧边框架 2.4 水平推力的平衡 2.4.3 水平推力由竖向承重结构承担 第2章 拱式结构 北京：崇文门菜市场 （装配式钢筋混凝土拱） 2.4 水平推力的平衡 2.4.3 水平推力由竖向承重结构承担 第2章 拱式结构 北京：崇文门菜市场 （装配式钢筋混凝土拱） 2.4 水平推力的平衡 2.4.4 水平推力直接作用在基础上 第2章 拱式结构 这种方案基础尺寸一般都很大，材料用量较多。为了更有效地抵抗水平推力，防止基础滑移，基础底部常做成斜面形状。 适用：水平推力不太大或地质条件较好。 2.4 水平推力的平衡 2.4.4 水平推力直接作用在基础上 第2章 拱式结构 水利工程中的拱坝 2.5 拱结构的选型与布置 第2章 拱式结构 2.5.1 结构支承方式 静定三铰拱不会产生附加内力，但构造复杂，适用于地基特别软弱时，一般工程不大使用 两铰