拱结构的型式与主要尺寸.pdfVIP

拱结构的型式与主要尺寸

1.拱的主要尺寸

（1）拱的矢高

综合考虑结构的合理性和建筑外形的要求，拱的矢高可按下列关系取用：

a.两铰、三铰拱，一般矢高f取为：

f=（1/3～1/2）L，且f≮L/10

经济高度：

f=（1/7～1/3）L，

有拉杆时可取:f=L/7

无拉杆时可取:f=（1/5～1/2）L

b.落地拱，一般矢高f取为：

f=（1/7～1/3）L

（2）拱身截面

拱身一般采用等截面，对于无铰拱，由于内力从拱顶向拱脚逐渐增加，因此一般做成变

截面的形式。拱身的截面宽度b视其截面高度而定。为保证平面外的刚度与稳定，拱身应

有足够的截面宽度．一般取b=h/2左右：拱身截面高度h，可按下列关系取用：

a.钢筋混凝土肋形拱h=（1/40～1/30）L

b.钢结构实腹式拱肋h=（1/80～1/50）L

c.钢结构格构式拱肋h=（1/60～1/30）L

2.拱的型式

拱式结构应用广泛，型式多样。从力学计算简图看，可分成无铰拱、两铰拱和三铰拱；

按应用材料分类，有钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构、砖石砌体拱结构；从拱

身截面看，有格构式和实腹式拱，等截面和变截面拱。

一般，拱身承受弯矩比较容易满足要求。但拱在平面外会产生压曲现象。为充分发挥抗

压材料的强度，拱身截面需有足够宽度，最好能把拱身做成立体型式，以解决拱身平面外刚

度与稳定问题。

据此，拱身可分为两大类（梁式拱与板式拱）共有下面几种:

（1）梁式拱

a.肋形拱

拱身为一矩形截面曲杆。

跨度较大者多采用钢筋混凝土或钢肋形拱（图1-41）,为现浇方便，其截面可采用矩形

的，但为省料与减轻重量，预制拱肋也可做成空心或工字形截面，甚至在肋腹开孔。

图1-41北京展览馆中央大厅

b.格构式拱

当拱截面较高h＞1500mm时，可做成格构式钢拱。为使其具有较好平面外刚度，拱截

面最好设计成三角形或箱形的，这是拱肋立体化方法。

格构式钢拱的截面可适应弯矩变化的需要而改变，因之其造型更为多变（见图1-42）,

落地钢三铰拱也可由两片月牙形桁架构成，这就是三铰刚架发展而成的三铰拱。月牙桁架为

三角形斜腹杆，附加再分式竖杆（垂直拱轴或垂直水平面）以支承屋面构件。

图1-42格构式钢拱

目前我国最大跨度的拱结构之一西安秦俑博物馆展览厅即采用67m格构式箱形组合截

面钢三铰拱。拱轴为二次抛物线形，矢高为1/5。

（2）板式拱

拱身向立体化发展的另一方法，也是最好的型式，是把屋面的板与拱合二为一，既是承

重的拱结构，其本身又是屋面板。这就是板式截面拱。不仅省料后重轻，且平面外刚度极大，

造型优美。

板式拱的种类很多，有下列几种。

a.筒拱

最简单的板式拱截面是平板式的，称筒拱。因它是曲板，纵向为直线，故其横向刚度很

小，仅用于中、小跨结构，尤其在小跨中应用很广，大多采用钢筋混凝土筒拱的（见图1-43）。

图1-43布加勒斯特航站楼筒壳屋盖

b.双波拱

这种拱的横截面呈有凹有凸的波浪形。

最有名的双波拱的实例，是工程师、建筑师Nervi设计的意大利都灵展览馆（图1-44），

其技术与艺术在此达到完全的融合。

图1-44意大利都灵展览馆

c.箱形拱

1959年巴黎国家工业与技术展览中心展览大厅（图1-45）,其屋盖是分段预制、装配整

体式钢筋混凝土、凸波箱形截面、落地三叉拱。

图1-451959，巴黎，国家工业与技术展览中心展览大厅

澳大利亚悉尼歌剧院采用预制的预应力混