文档介绍：第2讲12
折线型屋架和梯形屋架，其内力分布也比较均匀，
因为它的形状与同跨度同荷载简支梁的弯矩图形相似，
也就是说，其形状符合内力变化的规律。
折线形屋架的内力图
梯形屋架的内力图
屋架结构的受力
从结构受力来看，用梭形立体桁架，，高跨比为1/13，中间起拱1/330。上弦及腹杆采用Q235无缝钢管，下弦用Q345无缝钢管。
三、屋架结构的设计实例
1. 贝宁体育馆
上海大剧院是由上海市人民政府投资的大型歌舞剧院，位于上海市中心人民广场西北侧。工程用地面积21644m2，占地面积11530m2，总建筑面积62800m2，地下两层，地上6层，高度为40m。该工程通过国际招标，法国建筑师以其“天地呼应，中西合壁”的构思，独特的立面造型而中标。
2. 上海大剧院
第五节拱式结构体系
赵州桥
悉尼歌剧院
罗马万神庙
一、拱结构的类型及其受力特点
1. 拱的类型
三铰拱为静定结构，两铰拱和无铰拱为超静定结构。拱结构的传力路线较短，因此拱是较经济的结构型式。
与刚架相仿，只有在地基良好或两侧拱脚处有稳固边跨结构时，才采用无铰拱。一般，无铰拱有用于桥梁的，却很少用于房屋建筑。
双铰拱应用较多。跨度小者拱重不大，可整体预制。跨度大者，可沿拱轴线分段预制，现场地面拼装好后，再整体吊装就位。如北京崇文门菜场的32m跨双铰拱，就是由五段工字形截面拱段拼装成的。双铰拱乃一次超静定结构，对支座沉降差，温度差及拱拉杆变形等都较敏感。
为适应软弱地基上支座沉降差及拱拉杆变形，最好采用静定结构的三铰拱。
拱身内的弯矩小于跨度相同荷载作用下简支梁内的弯矩。
在一定荷载作用下，可以改变拱的轴线，使其各截面的弯矩为零，这样拱杆就只受轴力作用。
拱身截面内的剪力小于相同跨度相同荷载作用下简支梁内的剪力。
拱身截面内存在有较大的轴力，而简支梁中没有轴力。
二、拱轴形式
1. 拱的合理轴线
定义：在一定的荷载作用下，使拱截面内仅有轴力没有弯矩，满足这一条件的拱轴线称为合理拱轴线。
合理拱轴线为一抛物线
合理拱轴线为圆弧线
在房屋建筑中拱结构的轴线一般采用抛物线，其方程为：
f —拱轴的矢高；
l —拱轴的跨度。
2. 拱的矢高
矢高 f 的影响
矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大
矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大
合理矢高: f = (1/2~1/8)l
屋盖结构: f = (1/5~1/7)l
三、平衡拱脚水平推力的结构处理手法
1. 水平推力由拉杆直接承担
优点：受力可靠、用料最省。
缺点：室内空间欠佳。
适用范围：食堂、礼堂、仓库、车间等。
2. 推力由水平结构承担
本方案比上一方案用料较多，造价较高，但
由于拱内无拉杆，可获得较大的室内建筑空间。
拱脚水平推力由山墙内的拉杆承担
3. 推力由竖向结构承担
① 斜柱墩
② 边跨结构
③推力直接传给基础——落地拱
四、拱结构的形式与主要尺寸
1. 拱的主要尺寸
1）拱的矢高
、三铰拱，一般矢高 f 取为：
f =（1/8～1/2）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
，一般矢高 f 取为：
f =（1/7～1/3）L
2）拱身截面
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
截面宽度：一般取 b=h/2 左右
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。
2. 拱的形式
① 梁式拱
② 板式拱
澳大利亚悉尼歌剧院采用预制的预应力混凝土
落地三铰拱结构。其拱身是尺度特别大的箱形拱。
五、拱结构的布置
1. 拱式结构的支撑系统
作用：
保证拱在轴线平面外的受压稳定；
增强结构刚度，传递作用于山墙上的风荷载。
2. 并列布置
美国蒙哥玛利体育馆
一般情况下，矩形平面建筑多采用等间距、
等跨度、并列布置的平面拱结构，需要靠支撑
解决其纵向抗侧力的能力与侧向稳定性。
加拿大蒙特利尔市梅宗纳夫公园奥林匹克体育中心赛车场
对于非矩形平面（如正多边形、圆形、扇形等）建筑，拱的结构布置方案较多
，如径向、环向、井式、多