建筑結構選型拱教案課件

會計學1建筑結構選型拱會計學1建筑結構選型拱5拱式結構拱是廣泛應用的一種結構形式。拱結構受力性能較好，能夠充分地利用材料強度，因此不僅可以用混凝土、鋼筋混凝土、木和鋼等材料建造，而且能夠獲得較好的經濟和建筑效果。第2頁/共27頁5拱式結構拱是廣泛應用的一種結構形式。第2頁/共27頁5拱式結構形式多種多樣，適用范圍廣泛，尤其適用于大跨度的建筑；拱結構的形式有利于豐富建筑的形象。在公路橋梁中大量采用拱結構。在房屋建筑中，拱結構應用也非常廣泛。屋蓋、如展覽館、體育館、商場等公建；跨門窗洞口；承托圍墻或地下溝道頂蓋；對于大跨度的倉庫建筑，常采用落地式拱結構，可以獲得很好的使用效果；高層建筑中作為轉換構件使用。第3頁/共27頁5拱式結構形式多種多樣，適用范圍廣泛，尤其適用于大跨度的5.1拱的受力特點按支承方式分類三鉸拱，靜定結構；兩鉸拱，一次超靜定結構；無鉸拱，三次超靜定結構；第4頁/共27頁5.1拱的受力特點按支承方式分類第4頁/共27頁5.1拱的受力特點受力特點梁是受彎構件，截面上應力分布不均勻，不能充分利用材料強度。而拱是一種有推力的結構，它的主要內力是軸向壓力。梁在荷載作用下，要向下撓曲；拱在同樣的荷載作用下，拱腳支座產生水平反力H（推力），它起著抵消荷載引起的彎矩作用，從而減少了拱桿的彎矩峰值。結構所受外力的傳遞路線越短，也就是外力越是能夠直接傳到基礎，結構越經濟，如落地拱。第5頁/共27頁5.1拱的受力特點受力特點第5頁/共27頁5.1拱的受力特點支座反力豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平推力。豎向荷載作用下，拱腳水平推力的大小等于相同跨度簡支梁在相同荷載作用下的彎矩除以拱的矢高f。當結構跨度與荷載條件一定時，拱腳水平推力與拱的矢高f成反比。第6頁/共27頁5.1拱的受力特點支座反力第6頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力拱桿任意截面的內力為：M0與Q0為相應簡支梁的彎矩和剪力。第7頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力M0與Q0為相應簡支梁的5.1拱的受力特點拱桿截面的內力拱身內的彎矩小于相同荷載作用下相同跨度簡支梁內的彎矩；而且水平推力H與豎向坐標y的乘積越大，拱桿的彎矩越小。拱身內的剪力小于相同荷載作用下相同跨度簡支梁內的剪力；拱身截面內存在著較大的軸力在一定的荷載作用下，可使拱桿彎矩為零，只受軸力的作用?？衫每箟盒阅芰己玫幕炷?、磚、石材料第8頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力第8頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在一固定的荷載作用下，使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線。不同的結構形式，在不同荷載作用下，拱的合理軸線不同。在沿水平方向均布的豎向荷載作用下，三鉸拱合理拱軸為一拋物線；第9頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在沿水平方向均布的豎向荷載5.1拱的受力特點拱的合理軸線在一固定的荷載作用下，使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線。不同的結構形式，在不同荷載作用下，拱的合理軸線不同。在垂直于拱軸的均布壓力作用下，三鉸拱或無鉸拱的合理拱軸為圓弧線。實際工程中，根據主要荷載確定，使拱身主要承受軸力。第10頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在垂直于拱軸的均布壓力作用5.2拱腳水平推力的平衡豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平推力。拱腳支座應能可靠地傳遞和承受水平推力，拱腳支座反力不能抵抗水平推力時，拱變成曲梁。水平推力的平衡措施推力由拉桿承受，同時可以設吊桿推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿推力由豎向承重結構承受，框架、桁架、墻具有足夠的剛度，基底不允許出現拉應力推力直接作用在基礎上，通過基礎傳給地基第11頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平5.2拱腳水平推力的平衡推力由拉桿承受，同時可以設吊桿第12頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由拉桿承受，同時可以設吊桿第5.2拱腳水平推力的平衡推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿第13頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受框架必須具有足夠的剛度，而且框架柱的基底不允許出現拉應力。第14頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受第14頁/5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受框架必須具有足夠的剛度，而且框架柱的基底不允許出現拉應力。第15頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受第15頁/5.2拱腳水平推力的平衡推力由基礎直接承受通過基礎傳給地基。要求地質條件較好或拱腳推力較小。第16頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由基礎直接承受第16頁/共25.3拱式結構的型式按支承方式及力學計算簡圖無鉸拱、兩鉸拱、三鉸拱按材料磚、石、混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土，木材和鋼材。按拱身截面實腹式、格構式拱等截面、變截面第17頁/共27頁5.3拱式結構的型式按支承方式及力學計算簡圖第17頁/共5.3拱式結構的型式鋼結構拱實腹式格構式鋼筋混凝土拱實腹式第18頁/共27頁5.3拱式結構的型式鋼結構拱第18頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式拱的矢高拱軸線方程拱身截面高度拱式結構的布置第19頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式第19頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式無鉸拱三次超靜定，剛度好、結構內力小，對地基和基礎要求較高；地基發(fā)生不均勻沉降時，結構產生附加內力，必須考慮較差地基的影響；兩鉸拱一次超靜定，剛度較好，彎矩比無鉸拱大，基礎可轉動；三鉸拱靜定，剛度較差，結構內力大，對地基和基礎要求較低；第20頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式第20頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高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。矢高應滿足建筑使用功能和建筑造型的要求矢高決定建筑物的體量、內部空間的大??；不同的建筑對拱的形式要求不同。矢高對拱的外形影響很大，它直接影響建筑造型和構造處理；矢高的確定應使結構受力合理矢高的大小還影響拱身軸力和拱腳推力的大小。矢高應滿足屋面排水構造的要求第21頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高第21頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高對于屋蓋結構，一般取f/l=1/7~1/5，≮1/10；矢高小的拱水平推力和拱身軸力都大；矢高大的拱則相反，但拱身長度增大，建筑空間也大，浪費材料。對于落地拱，應主要根據建筑跨度和高度要求來確定矢高。瓦屋面及自防水：屋面坡度1/3，則f=l/6；要求屋面坡度較大，這與結構的合理性一致油氈屋面：屋面坡度要求≯1/4，則f≯l/8否則夏季會引起瀝青流淌，矢高小而內力大。第22頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高第22頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置確定拱軸線方程選擇合理軸線，實際不可能荷載變化：風荷載大小不定；活荷載位置變化。根據主要荷載確定，使拱身主要承受軸力。在房屋建筑中拱結構的軸線一般采用拋物線，其方程為：拱的跨度拱的矢高第23頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置確定拱軸線方程拱的跨度拱的矢高5.4拱式結構的選型與布置拱身截面尺寸截面高度可參考下表確定（l為拱的跨度）：拱的結構布置拱式結構可以根據平面的需要交叉布置，構成圓形平面或其他正多邊形平面。類型實體式格構式鋼筋混凝土拱（1/30~1/40）l鋼結構拱（1/50~1/80）l（1/30~1/60）l第24頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱身截面尺寸類型實體式格構式鋼5.4拱式結構的選型與布置拱的支撐系統(tǒng)拱為平面受壓或壓彎結構，因此必須設置橫向支撐并通過檁條或大型屋面板體系來保證拱在軸線平面外的受壓穩(wěn)定性。為了增強結構的縱向剛度，傳遞作用于山墻上的風荷載，還應設置縱向支撐與橫向支撐形成整體。拱支撐系統(tǒng)的布置原則與單層剛架結構類似第25頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的支撐系統(tǒng)第25頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的支撐系統(tǒng)第26頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的支撐系統(tǒng)第26頁/共27頁感謝您的欣賞！第27頁/共27頁感謝您的欣賞！第27頁/共27頁會計學28建筑結構選型拱會計學1建筑結構選型拱5拱式結構拱是廣泛應用的一種結構形式。拱結構受力性能較好，能夠充分地利用材料強度，因此不僅可以用混凝土、鋼筋混凝土、木和鋼等材料建造，而且能夠獲得較好的經濟和建筑效果。第2頁/共27頁5拱式結構拱是廣泛應用的一種結構形式。第2頁/共27頁5拱式結構形式多種多樣，適用范圍廣泛，尤其適用于大跨度的建筑；拱結構的形式有利于豐富建筑的形象。在公路橋梁中大量采用拱結構。在房屋建筑中，拱結構應用也非常廣泛。屋蓋、如展覽館、體育館、商場等公建；跨門窗洞口；承托圍墻或地下溝道頂蓋；對于大跨度的倉庫建筑，常采用落地式拱結構，可以獲得很好的使用效果；高層建筑中作為轉換構件使用。第3頁/共27頁5拱式結構形式多種多樣，適用范圍廣泛，尤其適用于大跨度的5.1拱的受力特點按支承方式分類三鉸拱，靜定結構；兩鉸拱，一次超靜定結構；無鉸拱，三次超靜定結構；第4頁/共27頁5.1拱的受力特點按支承方式分類第4頁/共27頁5.1拱的受力特點受力特點梁是受彎構件，截面上應力分布不均勻，不能充分利用材料強度。而拱是一種有推力的結構，它的主要內力是軸向壓力。梁在荷載作用下，要向下撓曲；拱在同樣的荷載作用下，拱腳支座產生水平反力H（推力），它起著抵消荷載引起的彎矩作用，從而減少了拱桿的彎矩峰值。結構所受外力的傳遞路線越短，也就是外力越是能夠直接傳到基礎，結構越經濟，如落地拱。第5頁/共27頁5.1拱的受力特點受力特點第5頁/共27頁5.1拱的受力特點支座反力豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平推力。豎向荷載作用下，拱腳水平推力的大小等于相同跨度簡支梁在相同荷載作用下的彎矩除以拱的矢高f。當結構跨度與荷載條件一定時，拱腳水平推力與拱的矢高f成反比。第6頁/共27頁5.1拱的受力特點支座反力第6頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力拱桿任意截面的內力為：M0與Q0為相應簡支梁的彎矩和剪力。第7頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力M0與Q0為相應簡支梁的5.1拱的受力特點拱桿截面的內力拱身內的彎矩小于相同荷載作用下相同跨度簡支梁內的彎矩；而且水平推力H與豎向坐標y的乘積越大，拱桿的彎矩越小。拱身內的剪力小于相同荷載作用下相同跨度簡支梁內的剪力；拱身截面內存在著較大的軸力在一定的荷載作用下，可使拱桿彎矩為零，只受軸力的作用?？衫每箟盒阅芰己玫幕炷?、磚、石材料第8頁/共27頁5.1拱的受力特點拱桿截面的內力第8頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在一固定的荷載作用下，使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線。不同的結構形式，在不同荷載作用下，拱的合理軸線不同。在沿水平方向均布的豎向荷載作用下，三鉸拱合理拱軸為一拋物線；第9頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在沿水平方向均布的豎向荷載5.1拱的受力特點拱的合理軸線在一固定的荷載作用下，使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線。不同的結構形式，在不同荷載作用下，拱的合理軸線不同。在垂直于拱軸的均布壓力作用下，三鉸拱或無鉸拱的合理拱軸為圓弧線。實際工程中，根據主要荷載確定，使拱身主要承受軸力。第10頁/共27頁5.1拱的受力特點拱的合理軸線在垂直于拱軸的均布壓力作用5.2拱腳水平推力的平衡豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平推力。拱腳支座應能可靠地傳遞和承受水平推力，拱腳支座反力不能抵抗水平推力時，拱變成曲梁。水平推力的平衡措施推力由拉桿承受，同時可以設吊桿推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿推力由豎向承重結構承受，框架、桁架、墻具有足夠的剛度，基底不允許出現拉應力推力直接作用在基礎上，通過基礎傳給地基第11頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡豎向荷載作用下，拱腳支座內有水平5.2拱腳水平推力的平衡推力由拉桿承受，同時可以設吊桿第12頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由拉桿承受，同時可以設吊桿第5.2拱腳水平推力的平衡推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿第13頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力通過剛性水平結構傳遞給總拉桿5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受框架必須具有足夠的剛度，而且框架柱的基底不允許出現拉應力。第14頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受第14頁/5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受框架必須具有足夠的剛度，而且框架柱的基底不允許出現拉應力。第15頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由側面框架結構承受第15頁/5.2拱腳水平推力的平衡推力由基礎直接承受通過基礎傳給地基。要求地質條件較好或拱腳推力較小。第16頁/共27頁5.2拱腳水平推力的平衡推力由基礎直接承受第16頁/共25.3拱式結構的型式按支承方式及力學計算簡圖無鉸拱、兩鉸拱、三鉸拱按材料磚、石、混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土，木材和鋼材。按拱身截面實腹式、格構式拱等截面、變截面第17頁/共27頁5.3拱式結構的型式按支承方式及力學計算簡圖第17頁/共5.3拱式結構的型式鋼結構拱實腹式格構式鋼筋混凝土拱實腹式第18頁/共27頁5.3拱式結構的型式鋼結構拱第18頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式拱的矢高拱軸線方程拱身截面高度拱式結構的布置第19頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式第19頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式無鉸拱三次超靜定，剛度好、結構內力小，對地基和基礎要求較高；地基發(fā)生不均勻沉降時，結構產生附加內力，必須考慮較差地基的影響；兩鉸拱一次超靜定，剛度較好，彎矩比無鉸拱大，基礎可轉動；三鉸拱靜定，剛度較差，結構內力大，對地基和基礎要求較低；第20頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置結構支承方式第20頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高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。矢高應滿足建筑使用功能和建筑造型的要求矢高決定建筑物的體量、內部空間的大??；不同的建筑對拱的形式要求不同。矢高對拱的外形影響很大，它直接影響建筑造型和構造處理；矢高的確定應使結構受力合理矢高的大小還影響拱身軸力和拱腳推力的大小。矢高應滿足屋面排水構造的要求第21頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高第21頁/共27頁5.4拱式結構的選型與布置拱的矢高對于屋蓋結構，一般取f/l=1/7~1/5，≮1/10；矢高小的拱水平推力和拱身軸力都大；矢高大的拱則相反，但拱身長度增大，建筑空間也大，浪費材料。對于落地拱，應主要根據建筑跨度和高度要求來確定矢高。瓦屋面及自防水：屋面坡度1/3，則f