建筑結(jié)構(gòu)之拱課件

如果你問磚想變成什么樣子，它一定回答：拱。如果你告訴磚，拱很貴，可以用混凝土代替嗎，磚一定回答，它還是喜歡拱?！芬姿?康?？巳貙W院新圖書館第七章拱結(jié)構(gòu)第一節(jié)認識拱結(jié)構(gòu)第二節(jié)演變中的拱結(jié)構(gòu)第三節(jié)拱結(jié)構(gòu)典型案例補充：天然拱欣賞復習一、拱結(jié)構(gòu)的受力特點1、拱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力①拱結(jié)構(gòu)為抗壓性能好的材料提供了一種理想的結(jié)構(gòu)型式。②簡支梁的彎矩曲線為二次拋物線，得到二次拋物線的理想拱曲線，將不產(chǎn)生彎矩，只受壓力作用。第一節(jié)認識拱結(jié)構(gòu)③實際中的拱，由于場地的限制、建筑整體的限制等原因，不能做成理想的二次拋物線形狀，因此拱內(nèi)會存在一定的彎矩與剪力。一、拱結(jié)構(gòu)的受力特點2、拱結(jié)構(gòu)支座處的水平推力①拱結(jié)構(gòu)的一個顯著特點是產(chǎn)生水平力，而且與跨度有關，跨度越大，其水平力越大。因此，一般拱結(jié)構(gòu)的難點都在于水平推力的處理。②半圓拱在支座處的水平推力為零，又稱“無推力拱”。但由于半圓拱矢高比較大，限制了它的應用，一般很少用于建筑屋蓋上。③拱高越大，水平推力越小。一、拱結(jié)構(gòu)的受力特點3、解決拱結(jié)構(gòu)水平推力的方法如下：①設置牢固的基座（如基礎、框架結(jié)構(gòu)）來承受水平推力。②設置拉桿或拉索平衡水平推力。拱也可可以做做成連續(xù)拱拱，通過過連續(xù)續(xù)拱結(jié)結(jié)構(gòu)之之間的的推力力平衡衡，以以減小小水平平推力力，并并對基基礎只只產(chǎn)生生垂直直作用用。一、拱拱結(jié)構(gòu)構(gòu)的受受力特特點4、拱結(jié)結(jié)構(gòu)的的變化化帶拉桿桿的拱拱→帶豎桿桿的拱拱→懸懸索拱拱→張張弦拱拱二、拱拱的形形式1、按結(jié)結(jié)構(gòu)組組成，，可分分為無鉸拱拱、兩兩鉸拱拱和三三鉸拱拱。兩鉸鉸拱和和無鉸鉸拱為為超靜靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，，工程程上常常用兩兩鉸拱拱和無無鉸拱拱形式式。三鉸拱拱拉桿桿的處處理二、拱拱的形形式2、按拱拱軸形形式，，可分分為半圓拱拱和拋物線線拱等。二、拱拱的形形式3、按建建造材材料，，可分分為磚石砌體拱拱結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼筋混混凝土土拱結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼管混混凝土土拱結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼拱結(jié)構(gòu)構(gòu)、膠合木木拱結(jié)構(gòu)構(gòu)等。。由于于拱是是典型型的受受壓構(gòu)構(gòu)件，，因此此一般般使用用于抗壓強強度高高的材料料。對于鋼鋼材，很多多情況況下采采用格構(gòu)式式拱、、桁架架拱或或組合合拱（鋼-混凝土土組合合結(jié)構(gòu)構(gòu)）等等形式式。第二節(jié)節(jié)演演變變中的的拱結(jié)結(jié)構(gòu)拱經(jīng)歷歷了從從梁到到三角角拱，，從筒筒拱到到十字字拱，，到拱拱肋結(jié)結(jié)構(gòu)，，從穹穹隆到到帆拱拱的發(fā)發(fā)展演演變。。筒形拱拱實例例：馬克森森提烏烏斯側(cè)廳筒筒拱結(jié)結(jié)構(gòu)券拱技技術是羅馬建筑的最最大特特色和和成就就。羅馬人人使用用混凝凝土建建造了了穹頂。穹頂與與拱頂頂?shù)谋缺容^：穹頂頂屬于于球面面，應應力是是均勻勻分散散的；；而拱拱頂屬屬于圓圓柱體體弧面面，應應力是是集中中的。。穹頂頂?shù)恼w性性優(yōu)于于筒形形頂，，而且且它形形成的的集中中式的的內(nèi)部部空間間也是是前所所未見見的。。穹頂?shù)牡娜秉c點：穹頂頂源自自球面面，其其平面面投影影必然然是圓圓形，，這樣樣除非非修建建一座座獨立立的建建筑，，否則則它就就無法法與周周邊的的矩形形建筑筑無縫縫隙連連結(jié)。。穹頂?shù)牡拇肀碜鳎海喝f神神廟公元一一世紀紀開始始羅馬馬人就就使用用相交的的筒形形拱（（十字字拱））。它覆覆蓋在在方形形的間間上，，只需需要四四角有有柱子子，而而不必必要連連續(xù)的的承重墻墻，建筑筑內(nèi)部部空間間得到到解放放；而而且便便于開開側(cè)窗窗，大大有利利于大大型建建筑物物的采采光。。由筒拱拱向十十字拱拱的演演變十字拱拱的形形式十字拱拱的應應用2-3世紀時時，十十字拱拱平衡側(cè)側(cè)推力力的方法法是：：一列列十字字拱串串連互互相平平衡縱縱向的的側(cè)推推力，，而橫橫向的的則由由兩側(cè)側(cè)的幾幾個筒筒形拱拱抵住住，筒筒形拱拱的縱縱軸同同這一一列十十字拱拱的縱縱軸相相垂直直，它它們本本身的的橫推推力互互相抵抵消，，只在在最外外側(cè)才才需要要厚重重的墻墻體，，這樣樣就形形成了了拱頂組合成體系。古羅馬浴場復原圖中央用三間十字拱拱，跨度25.3米，高40米，左右各有三個個跨度為23.5米的筒形拱抵抗水水平推力，結(jié)構(gòu)水水平很高。古羅馬城中心廣場場東邊的君士坦丁丁巴西利卡（馬克森提烏斯）古羅馬4世紀后，羅馬采用用肋架拱，其基本原理是把拱頂區(qū)分為承重重部分和圍護部分分，從而大大減輕拱頂，并且把荷載集中到券上以擺脫脫承重墻。這種結(jié)構(gòu)方法也也能節(jié)約模架。后來，歐洲中世世紀的哥特建筑大大大發(fā)揚了這種肋肋架拱。羅馬人還發(fā)明了券柱式，將立面造型豐富富。并用飛扶壁（扶拱垛，可用來來分擔主墻壓力的的輔助設施）來平平衡拱的推力。哥特式建筑的特點點是普遍采用尖肋拱頂，推力作用于四個個拱底石上，這樣樣拱頂?shù)母叨群涂缈缍炔辉偈芟拗疲?，可以建得又大又又高。法國亞眠大教堂雙層飛扶壁及尖肋拱頂亞眠大教堂的兩道扶拱垛，以以支撐來自推力點點上方和下方的推推力。法國亞眠大教堂哥特式建筑的形制與結(jié)構(gòu)是在在羅馬建筑基礎上上完成的第二次結(jié)結(jié)構(gòu)藝術的飛躍。集十字拱，骨架券，雙圓心尖拱，尖券等做法和利用扶壁支撐拱頂側(cè)推力結(jié)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了?？坡〈蠼烫茫ㄓ覉D圖）與巴黎圣母院院（上圖）?？巳卮蠼烫酶缣厥浇ㄖ言颈緦嵭牡?、被屋頂頂遮蓋起來的扶壁壁，都露在外面，，稱為飛扶壁。由于對教堂的高高度有了進一步的的要求，扶壁的作作用和外觀也被大大大增強了。有的的在扶拱垛上又加加裝了尖塔改善平平衡。扶拱垛上往往往有繁復的裝飾飾雕刻，輕盈美觀觀，高聳峭拔。沙特爾大教堂米蘭大教堂拜占庭建筑則將穹頂和帆拱進行了結(jié)合。在四個柱墩上沿方方形平面的四條邊邊長做券，在四個個垂向券拱之間砌砌筑一個過四個切切點的相切穹頂，，水平切口和4個發(fā)券之間所余下下的4個角上的球面三角角形部分，既稱為為“帆拱”。它的自重完全由四四個券拱下的柱墩墩承擔，這一結(jié)構(gòu)構(gòu)不僅使穹頂與方方形平面的承接過過渡在形式上自然然簡潔，也將荷載載集中至四座柱墩墩上，而無需再要要過渡的承重墻，，從而使內(nèi)部空間間獲得極大的自由由。1、沈陽奧林匹克體體育中心五里河體體育場2、圣路易斯拱門3、倫敦證券交易所所與梅隆體育館4、法國加爾橋5、悉尼港灣大橋6、中國木拱廊橋7、陜北窯洞8、卡帕多西亞窯洞洞8、挪威的萊昂納多多橋9、英國的蓋特謝德德千禧橋10、郝久古橋第三節(jié)拱結(jié)構(gòu)構(gòu)典型案例屋面結(jié)構(gòu)選型為大大直徑鋼管組成的的單層空間構(gòu)格體體系，南北整體跨度全長360m的鋼結(jié)構(gòu)桁架主拱拱在國內(nèi)所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)工程中為第一跨跨度，垂直高度最最高處為82m，每個主拱墩水平平推力約3600t，以所有的基礎梁連接接在一起形成剛性性網(wǎng)片來承受四個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)主拱墩的水平推推力。沈陽奧林匹克體育育中心五里河體育育場沈陽奧林匹克體育育中心五里河體育育場沈陽奧林匹克體育育中心五里河體育育場圣路易斯拱門，就是美國向西開開發(fā)的一個象征，，這座雄偉壯觀的的不銹鋼拋物線形形的建筑物，高達192米，是1964年動工后僅用兩年年時間建成的?！啊按蠊伴T”的設計師是薩里恩?！按蠊伴T”每每天可接待游客6400人。游客乘坐斗式式升降電梯，4分鐘就能到達頂部部；如果沿樓梯攀攀登，則需要爬1076個臺階。在兩米多多寬的拱門頂部內(nèi)，每側(cè)各有有16個小窗戶，據(jù)說晴晴天時游客用肉眼眼就可看到圣路易易斯市的全貌和48公里外的伊利諾伊伊州。大拱門的下面是西部開發(fā)發(fā)史博物館。拱身截面是三角形的，一個個三角形形框從兩邊開始，，逐步連接向上升升起，最后在拱頂頂對接，“大拱拱門”即使遇到時時速80公里的大風，其擺動幅度也僅有5公分。由于整個拱門是是用不銹鋼建成的的，因此每年都會會遭到數(shù)百次雷電電的襲擊，這也創(chuàng)創(chuàng)造了超高建筑物物被雷電擊中的最最高紀錄，但由于于拱門有非常先進的避雷電電系統(tǒng)，至今沒有任何地地方損壞或人員傷傷亡。倫敦證券交易所的的外觀，無鉸拱橫橫跨78米，拱上柱承壓，，下柱承拉。位于“鋼城”匹茲茲堡的梅隆體育館館擁有世界上最大大的不銹鋼可伸縮圓屋頂，這這在歷史上是第一一次。尼穆斯說：：“體育館呈半球球形，分為三部分分，可以旋轉(zhuǎn)。面面對這種非常簡單單而有效的方式，，你不禁會問：‘‘嘿！我們?yōu)槭裁疵床贿@么做？’””法國加爾橋，1985年聯(lián)合國教科文組組織將其列入《世界遺產(chǎn)名錄》。橋高49米，橋長274米，綿延48公里，另有50公里長的輸水道。。三層拱橋，底層是人行道，，有6個拱門，長約142米，高度為22米，間距16米-24米。中間層有11個拱門，長約243米，間距19米。上層有35個拱門，間距為4.6米。上層總高度為為7.4米(含水道高)，拱跨也很小，因因而實體部分占較較大比重。橋的寬寬度下層為6.4米，中層4.5米，上層僅3米，正好在水槽下下面。1924年悉尼海港大橋破土建造橋基,1932年3月19日竣工通車,歷時8年多。橋身長度（（包括引橋）1149米,從海面到橋面高58.5米,從海面到橋頂高達達134米,萬噸巨輪可以從橋橋下通過。橋面寬49米,可通行各種汽車,中間鋪設有雙軌鐵鐵路,兩側(cè)人行道各寬3米。這座大橋整個工程程的全部用鋼量為為5.28萬噸,鉚釘數(shù)是600萬個,最大鉚釘重量3.5公斤,用水泥9.5萬立方米,橋塔、橋墩用花崗崗石1.7萬立方米,建橋用油漆27.2萬升,從這些數(shù)字足可見見鐵橋工程的雄偉偉浩大。在30年代的條件下,能在大海上凌空架架橋,實為罕見。悉尼大橋的最大特特點是拱架,其拱架跨度為503米,而且是單孔拱形,這是世界上少見的的。大橋的鋼架頭頭搭在兩個巨大的的鋼筋水泥橋墩上上,橋墩高12米。兩個橋墩上還還各建有一座塔,塔高95米,全部用花崗巖建造造。中國木拱廊橋申請非物質(zhì)文化遺遺產(chǎn)保護成功，非非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保保護的僅僅是營造造技術，據(jù)說現(xiàn)存存的廊橋保護情況況并不樂觀。窯洞是黃土高原的的產(chǎn)物，陜北農(nóng)民民的象征。在這里里，沉積了古老的的黃土地深層文化化,人民創(chuàng)造了陜北的的窯洞藝術。窯洞洞防火，防噪音，，冬暖夏涼，既節(jié)節(jié)省土地，又經(jīng)濟濟省工，確是因地制宜的完美建建筑形式。由于自然環(huán)境、地地貌特征和地方風風土的影響，窯洞洞形成各式各樣的的形式。但從建筑筑的布局結(jié)構(gòu)形式式上劃分可歸納為為靠崖式、下沉式和和獨立式三種形式。14世紀，土耳其的卡卡帕多西亞巨石林林立，修道士們鑿鑿洞而居修身養(yǎng)性性，后來，更多人為了躲躲避戰(zhàn)亂而在這里里建起了洞穴版的的世外桃源?，F(xiàn)在在，這里是土耳其其最著名的風景區(qū)區(qū)，不僅可以在眾眾多的洞穴中欣賞賞到拜占庭藝術壁壁畫，還可以住進進這里的“洞穴旅旅館”——世界上最有趣的旅旅館之一。挪威的萊昂納多橋橋，1502年達芬奇下筆設計計此橋，2001年VebjoernSand將草案付諸實施。。達芬奇的“金喇叭叭”大橋是一個完完美的“壓弓。””蓋特謝德千禧橋位位于英國蓋特謝德德和紐卡斯爾之間間的