文档介绍：建筑结构选型05拱
5 拱式结构
拱是广泛应用的一种结构形式。
东西方古国，很早就产生了拱结构。
中国的弧拱；古埃及、希腊的券拱；古罗马的半圆拱；拜占庭的帆拱；罗马建筑的肋形拱；哥特建筑的尖拱等。
5 拱式结构
拱是广泛建筑结构选型05拱
5 拱式结构
拱是广泛应用的一种结构形式。
东西方古国，很早就产生了拱结构。
中国的弧拱；古埃及、希腊的券拱；古罗马的半圆拱；拜占庭的帆拱；罗马建筑的肋形拱；哥特建筑的尖拱等。
5 拱式结构
拱是广泛应用的一种结构形式。
现代的拱结构多采用圆弧拱或抛物线拱，其所采用的材料相当广泛，可用砖、石、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，也有采用木材和钢材的。
5 拱式结构
拱是广泛应用的一种结构形式。
拱结构受力性能较好，能够充分地利用材料强度，因此不仅可以用混凝土、钢筋混凝土、木和钢等材料建造，而且能够获得较好的经济和建筑效果。
5 拱式结构
形式多种多样，适用范围广泛，尤其适用于大跨度的建筑；拱结构的形式有利于丰富建筑的形象。
在公路桥梁中大量采用拱结构。
在房屋建筑中，拱结构应用也非常广泛。
屋盖、如展览馆、体育馆、商场等公建；
跨门窗洞口；
承托围墙或地下沟道顶盖；
对于大跨度的仓库建筑，常采用落地式拱结构，可以获得很好的使用效果；
高层建筑中作为转换构件使用。
拱的受力特点
按支承方式分类
三铰拱，静定结构；
两铰拱，一次超静定结构；
无铰拱，三次超静定结构；
拱的受力特点
受力特点
梁是受弯构件，截面上应力分布不均匀，不能充分利用材料强度。而拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。
梁在荷载作用下，要向下挠曲；拱在同样的荷载作用下，拱脚支座产生水平反力H（推力），它起着抵消荷载引起的弯矩作用，从而减少了拱杆的弯矩峰值。
结构所受外力的传递路线越短，也就是外力越是能够直接传到基础，结构越经济，如落地拱。
拱的受力特点
支座反力
竖向荷载作用下，拱脚支座内有水平推力。
竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同荷载作用下的弯矩除以拱的矢高f。
当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的矢高f成反比。
拱的受力特点
拱杆截面的内力
拱杆任意截面的内力为：
M0与Q0为相应简支梁的弯矩和剪力。
拱脚水平推力的平衡
推力通过刚性水平结构传递给总拉杆
拱脚水平推力的平衡
推力由侧面框架结构承受
框架必须具有足够的刚度，而且框架柱的基底不允许出现拉应力。
拱脚水平推力的平衡
推力由侧面框架结构承受
框架必须具有足够的刚度，而且框架柱的基底不允许出现拉应力。
拱脚水平推力的平衡
推力由基础直接承受
通过基础传给地基。
要求地质条件较好或拱脚推力较小。
拱式结构的型式
按支承方式及力学计算简图
无铰拱、两铰拱、三铰拱
按材料
砖、石、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，木材和钢材。
按拱身截面
实腹式、格构式拱
等截面、变截面
拱式结构的型式
钢结构拱
实腹式
格构式
钢筋混凝土拱
实腹式
拱式结构的选型与布置
结构支承方式
拱的矢高
拱轴线方程
拱身截面高度
拱式结构的布置
拱式结构的选型与布置
结构支承方式
无铰拱
三次超静定，刚度好、结构内力小，对地基和基础要求较高；
地基发生不均匀沉降时，结构产生附加内力，必须考虑较差地基的影响；
两铰拱
一次超静定，刚度较好，弯矩比无铰拱大，基础可转动；
三铰拱
静定，刚度较差，结构内力大，对地基和基础要求较低；
拱式结构的选型与布置
拱的矢高
综合考虑建筑空间的使用、建筑造型、结构受力、屋面排水构造。
矢高应满足建筑使用功能和建筑造型的要求
矢高决定建筑物的体量、内部空间的大小；
不同的建筑对拱的形式要求不同。
矢高对拱的外形影响很大，它直接影响建筑造型和构造处理；
矢高的确定应使结构受力合理
矢高的大小还影响拱身轴力和拱脚推力的大小。
矢高应满足屋面排水构造的要求
拱式结构的选型与布置
拱的矢高
对于屋盖结构，一般取f/l=1/7~1/5，≮1/10；
矢高小的拱水平推力和拱身轴力都大；
矢高大的拱则相反，但拱身长度增大，建筑空间也大，浪费材料。
对于落地拱，应主要根据建筑跨度和高度要求来确定矢高。
瓦屋面及自防水：屋面坡度1/3，则f=l/6；
要求屋面坡度较大，这与结构的合理性一致
油毡屋面：屋面坡度要求≯1/4，则f ≯l/8
否则夏季会引起沥青流淌，矢高小而内力大。
拱式结构的选型与布置
确定拱轴线方程
选择合理轴线，实际不可能
荷载变化：风荷载大小不定；活荷载位置变化。
根