建筑結(jié)構(gòu)選型拱結(jié)構(gòu)

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。——路易斯.康?？巳貙W(xué)院新圖書館第七章拱結(jié)構(gòu)第一節(jié)認(rèn)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(fù)習(xí)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(rèn)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(guān)，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(yīng)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(shè)置牢固的基座（如基礎(chǔ)、框架結(jié)構(gòu)）來承受水平推力。②設(shè)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(chǔ)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→帶豎桿的的拱→懸懸索拱→→張弦拱拱二、拱的的形式1、按結(jié)構(gòu)構(gòu)組成，，可分為為無鉸拱、、兩鉸拱拱和三鉸鉸拱。兩鉸拱拱和無鉸鉸拱為超超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，工工程上常常用兩鉸鉸拱和無無鉸拱形形式。三鉸拱拉拉桿的處處理二、拱的的形式2、按拱軸軸形式，，可分為為半圓拱和拋物線拱拱等。二、拱的的形式3、按建造造材料，，可分為為磚石砌體拱結(jié)結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝凝土拱結(jié)構(gòu)、、鋼管混凝凝土拱結(jié)構(gòu)、、鋼拱結(jié)構(gòu)、、膠合木拱結(jié)構(gòu)等等。由于于拱是典典型的受受壓構(gòu)件件，因此此一般使使用于抗壓強度度高的材料。。對于鋼材材，很多情情況下采采用格構(gòu)式拱拱、桁架架拱或組組合拱（鋼-混凝土組組合結(jié)構(gòu)構(gòu)）等形形式。第二節(jié)演演變變中的拱拱結(jié)構(gòu)拱經(jīng)歷了了從梁到到三角拱拱，從筒筒拱到十十字拱，，到拱肋肋結(jié)構(gòu)，，從穹隆隆到帆拱拱的發(fā)展展演變。。筒形拱實實例：馬克森提提烏斯側(cè)廳筒拱拱結(jié)構(gòu)券拱技術(shù)術(shù)是羅馬建筑的最大大特色和和成就。。羅馬人使使用混凝凝土建造造了穹頂。穹頂與拱拱頂?shù)谋缺容^：穹頂屬屬于球面面，應(yīng)力力是均勻勻分散的的；而拱拱頂屬于于圓柱體體弧面，，應(yīng)力是是集中的的。穹頂頂?shù)恼w體性優(yōu)于于筒形頂頂，而且且它形成成的集中中式的內(nèi)內(nèi)部空間間也是前前所未見見的。穹頂?shù)娜比秉c：穹頂源源自球面面，其平平面投影影必然是是圓形，，這樣除除非修建建一座獨獨立的建建筑，否否則它就就無法與與周邊的的矩形建建筑無縫縫隙連結(jié)結(jié)。穹頂?shù)拇碜鳎海喝f神廟廟公元一世世紀(jì)開始始羅馬人人就使用用相交的筒筒形拱（（十字拱拱）。它覆蓋蓋在方形形的間上上，只需需要四角角有柱子子，而不不必要連連續(xù)的承重墻，建筑內(nèi)內(nèi)部空間間得到解解放；而而且便于于開側(cè)窗窗，大有有利于大大型建筑筑物的采采光。由筒拱向向十字拱拱的演變變十字拱的的形式十字拱的的應(yīng)用2-3世紀(jì)時，，十字拱拱平衡側(cè)推推力的方法是是：一列列十字拱拱串連互互相平衡衡縱向的的側(cè)推力力，而橫橫向的則則由兩側(cè)側(cè)的幾個個筒形拱拱抵住，，筒形拱拱的縱軸軸同這一一列十字字拱的縱縱軸相垂垂直，它它們本身身的橫推推力互相相抵消，，只在最最外側(cè)才才需要厚厚重的墻墻體，這這樣就形形成了拱頂組合合成體系系。古羅馬浴場場復(fù)原圖中央用三三間十字字拱，跨跨度25.3米，高40米，左右右各有三三個跨度度為23.5米的筒形形拱抵抗抗水平推推力，結(jié)結(jié)構(gòu)水平平很高。。古羅馬城城中心廣廣場東邊邊的君士士坦丁巴巴西利卡卡（馬克森提提烏斯）古羅馬馬4世紀(jì)后后，羅羅馬采采用肋架拱拱，其基基本原原理是是把拱頂頂區(qū)分分為承承重部部分和和圍護護部分分，從而而大大大減輕拱拱頂，并且且把荷載集中到券上上以擺脫承重墻。這種結(jié)構(gòu)構(gòu)方法也能能節(jié)約模架。后來，歐歐洲中世紀(jì)紀(jì)的哥特建建筑大大發(fā)發(fā)揚了這種種肋架拱。。羅馬人還發(fā)明了了券柱式，將立面造造型豐富。。并用飛扶壁（扶拱垛，，可用來分分擔(dān)主墻壓壓力的輔助助設(shè)施）來來平衡拱的的推力。哥特式建筑筑的特點是是普遍采用用尖肋拱頂，推力作用用于四個拱拱底石上，，這樣拱頂頂?shù)母叨群秃涂缍炔辉僭偈芟拗疲?，可以建得得又大又高高。法國亞眠大大教堂雙層飛扶壁壁及尖肋拱頂亞眠大教堂堂的兩道扶拱拱垛，以支支撐來自推推力點上方方和下方的的推力。法國亞眠大大教堂哥特式建筑的形制與結(jié)結(jié)構(gòu)是在羅羅馬建筑基基礎(chǔ)上完成成的第二次次結(jié)構(gòu)藝術(shù)的飛躍躍。集十字拱，骨架券，雙圓心尖拱拱，尖券等做法和利利用扶壁支撐拱頂側(cè)側(cè)推力結(jié)構(gòu)構(gòu)出現(xiàn)了。?？坡〈蠼烫锰茫ㄓ覉D））與巴黎圣圣母院（上上圖）?？巳卮蟠蠼烫酶缣厥浇ㄖ言緦崒嵭牡摹⒈槐晃蓓斦谏w蓋起來的扶扶壁，都露露在外面，，稱為飛扶壁。由于對教教堂的高度度有了進一一步的要求求，扶壁的的作用和外外觀也被大大大增強了了。有的在在扶拱垛上上又加裝了了尖塔改善善平衡。扶扶拱垛上往往往有繁復(fù)復(fù)的裝飾雕雕刻，輕盈盈美觀，高高聳峭拔。。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)券之間所余余下的4個角上的球面三三角形部分，既既稱為“帆拱””。它的自重完全由由四個券拱下的的柱墩承擔(dān)，這這一結(jié)構(gòu)不僅使使穹頂與方形平平面的承接過渡渡在形式上自然然簡潔，也將荷荷載集中至四座座柱墩上，而無無需再要過渡的的承重墻，從而而使內(nèi)部空間獲獲得極大的自由由。1、沈陽奧林匹克克體育中心五里里河體育場2、圣路易斯拱門3、倫敦證券交易易所與梅隆體育育館4、法國加爾橋5、悉尼港灣大橋橋6、中國木拱廊橋橋7、陜北窯洞8、卡帕多西亞窯窯洞8、挪威的萊昂納納多橋9、英國的蓋特謝謝德千禧橋10、郝久古橋第三節(jié)拱結(jié)結(jié)構(gòu)典型案例屋面結(jié)構(gòu)選型為為大直徑鋼管組組成的單層空間間構(gòu)格體系，南南北整體跨度全長360m的鋼結(jié)構(gòu)桁架主主拱在國內(nèi)所有鋼結(jié)結(jié)構(gòu)工程中為第第一跨度，垂直直高度最高處為為82m，每個主拱墩水水平推力約3600t，以所有的基礎(chǔ)梁連連接在一起形成成剛性網(wǎng)片來承受四個鋼結(jié)結(jié)構(gòu)主拱墩的水水平推力。沈陽奧林匹克體體育中心五里河河體育場沈陽奧林匹克體體育中心五里河河體育場沈陽奧林匹克體體育中心五里河河體育場圣路易斯拱門，就是美國向西西開發(fā)的一個象象征，這座雄偉偉壯觀的不銹鋼鋼拋物線形的建建筑物，高達192米，是1964年動工后僅用兩兩年時間建成的的?！按蠊伴T””的設(shè)計師是薩里恩恩。“大拱門””每天可接待游游客6400人。游客乘坐斗斗式升降電梯，，4分鐘就能到達頂頂部；如果沿樓樓梯攀登，則需需要爬1076個臺階。在兩米米多寬的拱門頂部內(nèi)，每側(cè)各各有16個小窗戶，據(jù)說說晴天時游客用用肉眼就可看到到圣路易斯市的的全貌和48公里外的伊利諾諾伊州。大拱門的下面面是西西部開開發(fā)史史博物物館。。拱身截截面是是三角形形的，一一個個個三角角形框框從兩兩邊開開始，，逐步步連接接向上上升起起，最最后在在拱頂頂對接接，““大大拱門門”即即使遇遇到時時速80公里的的大風(fēng)風(fēng)，其其擺動幅幅度也也僅有有5公分。由于于整個個拱門門是用用不銹銹鋼建建成的的，因因此每每年都都會遭遭到數(shù)數(shù)百次次雷電電的襲襲擊，，這也也創(chuàng)造造了超超高建建筑物物被雷雷電擊擊中的的最高高紀(jì)錄錄，但但由于于拱門門有非常先先進的的避雷雷電系系統(tǒng)，至今今沒有有任何何地方方損壞壞或人人員傷傷亡。。倫敦證證券交交易所所的外外觀，，無鉸鉸拱橫橫跨78米，拱拱上柱柱承壓壓，下下柱承承拉。。位于““鋼城城”匹匹茲堡堡的梅梅隆體體育館館擁有有世界界上最最大的的不銹鋼鋼可伸縮縮圓屋屋頂，，這在在歷史史上是是第一一次。。尼穆穆斯說說：““體育育館呈呈半球球形，，分為為三部部分，，可以以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。面面對這這種非非常簡簡單而而有效效的方方式，，你不不禁會會問：：‘嘿嘿！我我們?yōu)闉槭裁疵床贿@這么做做？’’”法國加加爾橋橋，1985年聯(lián)合合國教教科文文組織織將其其列入入《世界遺遺產(chǎn)名名錄》。橋高高49米，橋橋長274米，綿綿延48公里，，另有有50公里長的輸輸水道。三層拱橋，底層是人人行道，有有6個拱門，長長約142米，高度為為22米，間距16米-24米。中間層層有11個拱門，長長約243米，間距19米。上層有有35個拱門，間間距為4.6米。上層總總高度為7.4米(含水道高)，拱跨也很很小，因而而實體部分分占較大比比重。橋的的寬度下層層為6.4米，中層4.5米，上層僅僅3米，正好在在水槽下面面。1924年悉尼海港大大橋破土建造橋橋基,1932年3月19日竣工通車車,歷時8年多。橋身身長度（包包括引橋））1149米,從海面到橋橋面高58.5米,從海面到橋橋頂高達134米,萬噸巨輪可可以從橋下下通過。橋面寬49米,可通行各種種汽車,中間鋪設(shè)有有雙軌鐵路路,兩側(cè)人行道道各寬3米。這座大橋整整個工程的的全部用鋼鋼量為5.28萬噸,鉚釘數(shù)是600萬個,最大鉚釘重重量3.5公斤,用水泥9.5萬立方米,橋塔、橋墩墩用花崗石石1.7萬立方米,建橋用油漆漆27.2萬升,從這些數(shù)字字足可見鐵鐵橋工程的的雄偉浩大大。在30年代的條件件下,能在大海上上凌空架橋橋,實為罕見。。悉尼大橋的的最大特點點是拱架,其拱架跨度為503米,而且是單孔拱形,這是世界上上少見的。。大橋的鋼鋼架頭搭在在兩個巨大大的鋼筋水水泥橋墩上上,橋墩高12米。兩個橋橋墩上還各各建有一座座塔,塔高95米,全部用花崗崗巖建造。。中國木拱拱廊橋申請非物物質(zhì)文化化遺產(chǎn)保保護成功功，非物物質(zhì)文化化遺產(chǎn)保保護的僅僅僅是營營造技術(shù)術(shù)，據(jù)說說現(xiàn)存的的廊橋保保護情況況并不樂樂觀。窯洞是黃黃土高原原的產(chǎn)物物，陜北北農(nóng)民的的象征。。在這里里，沉積積了古老老的黃土土地深層層文化,人民創(chuàng)造造了陜北北的窯洞洞藝術(shù)。。窯洞防防火，防防噪音，，冬暖夏夏涼，既既節(jié)省土土地，又又經(jīng)濟省省工，確確是因地制宜宜的完美美建筑形形式。由于自然然環(huán)境、、地貌特特征和地地方風(fēng)土土的影響響，窯洞洞形成各各式各樣樣的形式式。但從從建筑的的布局結(jié)結(jié)構(gòu)形式式上劃分分可歸納納為靠崖式、下下沉式和獨獨立式三種形式。。14世紀(jì)，土耳耳其的卡帕帕多西亞巨巨石林立，，修道士們們鑿洞而居居修身養(yǎng)性性，后來，更多人人為了躲避避戰(zhàn)亂而在在這里建起起了洞穴版版的世外桃桃源。現(xiàn)在在，這里是是土耳其最最著名的風(fēng)風(fēng)景區(qū)，不不僅可以在在眾多的洞洞穴中欣賞賞到拜占庭庭藝術(shù)壁畫畫，還可以以住進這里里的“洞穴穴旅館”——世界上最有有趣的旅館館之一。挪威的萊昂昂納多橋，，1502年達芬奇下下筆設(shè)計此此橋，2001年VebjoernSand將草案付諸諸實施。達芬奇的““金喇叭””大橋是一一個完美的的“壓弓。?！鄙w特謝德千千禧橋位于于英國蓋特特謝德和紐紐卡斯?fàn)栔g的泰恩恩河上。綽綽號為“眨眼橋”，因為橋橋可以升起起來讓船通通過，此時時橋與上面面的弧形拉拉索看起來來就像一個個巨大的眼眼瞼。橋的的名氣如此