拱结构及其案例分析
大跨度建筑案例分析
2013年12月2日，国家大剧院壳体钢结构安装完成
·网壳结构
网壳是一种与平板网架类似的空间 杆件结构，系以杆件为基础，按照一 定规律组成网格，按壳体结构布置的 空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。 其传力特点是通过壳内两个方向的拉 力，压力或剪力逐点传力。此结构是 一种有广阔发展空间的空间构件。
建筑师利用金属网的通透性，使简单厚 重的建筑结构在视觉上形成为多维空间，轻 盈简捷又不失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金属网从高处 垂下，将歌剧院与壳体公共空间分隔开来隐 隐透出淡黄色人们可以透过金属网看到歌剧 院环廊内人们活动的场景，若隐若现，朦胧 而神秘，激发人们的好奇、想象和思索。建 筑师充分利用了金属网的特点来提升室内的 装饰效果。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖,前后两侧有 两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造 水面之上。
国家大剧院壳体结构呈半椭球型。 由顶环梁，梁架，斜撑和环向连系 杆件组成。其中顶环梁呈椭圆形，长轴 长约60米，短轴长约38米，由环形钢架， 箱形梁，以及H型钢焊接而成。梁架呈 中心对称辐射状布置。 连杆沿水平环向布置，上下里外共 82道，并采用铸钢连接件或套筒连接件 连接。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界上最深的建筑，拥有亚洲最大的管 风琴。整体简洁而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观，同时又彰 显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释， 建筑也总是超越功能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
两铰拱建筑结构案例分析
两铰拱建筑结构案例分析
五六十年代，随着铁路的大规模修建，相继建成了一批代表性铁路拱桥。
1956年建成的宝成铁路松树坡桥全长121.4m，2到38米实腹石拱桥，位于陕西省宝鸡市境内，五十年代全路跨度最大、最高的石拱桥。
同年竣工的包兰线东岗镇黄河桥位于甘肃省兰州市市郊，为3孔53m上承式钢筋混凝土肋拱桥，全长221.9m。
拱肋采用钢拱架灌注混凝土，第1、2孔采用分段法灌注，第3孔采用加载法灌注，全桥钢筋混凝土用量1780m3，混凝土3834m3，片石圬工2180m3。
1959年建成通车的太焦线丹河铁路大桥，全桥长144.8m，主孔跨度88m、上承式钢筋混凝土空腹无铰拱桥。
当年为“亚洲第一独拱铁路桥”。
该桥在结构上有一特点，就是在设计上加强了拱肋与横撑、桥面板的连接，增强了拱肋横向强度与稳定，不取拱肋中至中等于跨度的1分之20，而取拱肋边至边为跨度的1分之20。
1961年建成的兰新线昌吉河桥位于乌鲁木齐至国境段的昌吉河上。
是中国第一座预应力混凝土刚性梁柔性拱桥。
主跨56m，桥全长155m。
该桥为拼装式结构，最大构件重218kN，在脚手钢梁上就地拼装。
拱形的力量实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景拱形作为一种古老的建筑结构，以其独特的力学特性，在建筑、桥梁等领域有着广泛的应用。
为了探究拱形结构的力学特性，我们设计并进行了以下实验。
二、实验目的1. 了解拱形结构的力学特性。
2. 探究拱形结构在承受压力时的变形情况。
3. 分析拱形结构在承受压力时的稳定性和承重能力。
三、实验材料与工具1. 实验材料：纸、剪刀、胶带、细线、重物（如砝码）、支架等。
2. 实验工具：直尺、卷尺、测力计、记录表等。
四、实验步骤1. 准备工作：将纸剪成所需形状，并用胶带固定在支架上，形成拱形结构。
2. 实验一：拱形结构的变形情况（1）在拱形结构中心悬挂一个重物，记录下拱形结构的变形情况。
（2）逐步增加重物的重量，观察并记录拱形结构的变形情况。
3. 实验二：拱形结构的稳定性（1）将拱形结构两端固定在支架上，观察拱形结构的稳定性。
（2）逐步增加重物的重量，观察并记录拱形结构的稳定性。
4. 实验三：拱形结构的承重能力（1）在拱形结构上放置重物，记录下拱形结构的承重能力。
（2）逐步增加重物的重量，观察并记录拱形结构的承重能力。
五、实验结果与分析1. 实验一结果分析：在实验过程中，随着重物重量的增加，拱形结构的变形逐渐增大。
这说明拱形结构在承受压力时会产生变形，但变形程度与压力大小成正比。
2. 实验二结果分析：在实验过程中，拱形结构在两端固定的情况下表现出较好的稳定性。
当增加重物的重量时，拱形结构的稳定性逐渐降低。
这说明拱形结构的稳定性与其两端固定程度有关。
3. 实验三结果分析：在实验过程中，拱形结构的承重能力随着重物重量的增加而逐渐降低。
这说明拱形结构的承重能力与其承受的压力大小有关。
六、实验结论1. 拱形结构在承受压力时会产生变形，变形程度与压力大小成正比。
2. 拱形结构的稳定性与其两端固定程度有关，固定程度越高，稳定性越好。
3. 拱形结构的承重能力与其承受的压力大小有关，压力越大，承重能力越低。
七、实验拓展1. 通过改变拱形结构的形状和材料，研究其对力学特性的影响。
桥梁拱形结构
桥梁拱形结构当我们行驶在高速公路上或者穿过一道铁路桥时，或许很少有人会想过这些巨大的桥梁是如何支撑起整个结构的。
事实上，这些桥梁的背后隐藏着一种古老而优雅的建筑结构：拱形结构。
本文将以桥梁拱形结构为题，介绍拱形结构的原理、优势以及一些拱形结构桥梁的实例。
一、拱形结构的原理拱形结构是一种弯曲而稳固的结构形式，它将受力均匀地分布到支撑点上。
以桥梁为例，拱形结构通过桥墩和拱体之间的力传递来承受桥梁上的荷载。
当车辆通过桥梁时，重力会传递到桥墩，而桥墩会把这些力传递到拱体上，使得整个结构获得均衡和稳定。
拱形结构的原理可以用弧线上的压缩力来解释。
根据物理学原理，任何物体都会在受力作用下产生力的反作用。
在拱形结构中，当桥梁上的荷载通过拱体传入桥墩时，拱体会向下产生一个向内的压缩力，而桥墩则会产生一个向外的压力以抵消这个向内的压缩力。
这种力的平衡使得拱形结构能够承受更大的荷载，并且具有极高的稳定性。
二、拱形结构的优势1. 强大的承重能力：拱形结构通过合理的分布受力，能够更好地承受荷载。
相比于其他结构形式，拱形结构能够将荷载均匀地分散到桥梁或建筑物的基础上，从而减小了单点的压力，提高了整体的承重能力。
2. 灵活性和适应性：拱形结构可以适应不同的地理环境和地质条件。
在不同的地区和地形条件下，拱形结构可以根据实际情况进行调整，以确保结构的稳定性和安全性。
3. 经济性：由于拱形结构能够提供较大的承重能力，所以可以节省建筑材料的使用。
相对于其他结构形式，拱形结构所需的材料更少，从而减少了成本和建设时间。
三、拱形结构桥梁的实例1. 渡阳高架桥：位于中国广东省深圳市，该桥横跨深圳河。
渡阳高架桥采用了拱形结构，拱体呈现出优美的曲线，不仅提供了高强度和稳定性，而且也成为了城市地标。
2. 伊苏祖高架桥：位于法国巴黎西北部，该桥是一座拱形结构的公路桥梁，横跨塞纳河。
伊苏祖高架桥以其典雅的设计和高承重能力而闻名，成为了巴黎的重要交通枢纽之一。
建筑大跨度结构案例分析
8.1膜结构：内蒙古达拉特旗第五中学 膜结构看台
8.2膜结构
9.1管桁结构：广州丫髻沙大桥主桥
大跨度桁架式钢管混凝土 拱桥的非线性稳定控制指 标，采用的竖转结构体系、 “变角度、变索力”的液 压同步提升技术和平转、 竖转相结合的施工控制技 术
9.2管桁结构：成灌快铁犀浦站
犀浦站采用高站台建 筑，为管桁结构加网 片结构，就是水立方 的建筑技术
1.2园拱屋顶结构：天津西站
金属编织状的屋面，跨度114米，施工人员先在空中10 米高架层上分组进行屋面拼接，然后再整体提升到50米， 即站房的主体结构 整个屋顶长度是386.15米，重量接近7万吨。 在拱顶拼接完后，采取液压千斤顶群提升，整 体提起来，再与两侧进行拼接，最终形成整个 的拱结构
2.1刚架结构
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型 具有不规则、 多面、薄壳结 构的特点，是 全国第二座薄 壳结构设计建 筑——第一座 是广州歌剧院。 该体育馆的最 大跨度为111 米
6.3薄壳结构：广州歌剧院
广州歌剧院钢结构外壳采用 空间组合折板式三向斜交网 壳结构，钢结构总重约 10000吨，其中铸钢节点约 1100吨。整个结构为空间极 不规则壳体结构，结构相互 关系错综复杂，造型别具一 格，宛如置于平缓山丘上的 两块美丽的石头，静静地卧 在珠江之畔。其中，“大石 头”是1800座的大剧场及其 配套的设备用房、剧务用房、 演出用房、行政用房、录音 棚和艺术展览厅；“小石头” 则是400座的多功能剧场及配 套餐厅。两者皆为屋盖、幕 墙一体化的结构，整体外壳 最大长度约120米，高度43 米。
2.2门式刚架结构
• 门式刚架是目前国内应用 最为广泛的轻型钢结构。 近年来本公司研究人员结 合工程设计对门式刚架结 构受力性能、结构体系布 置、节点变形性能、吊车 梁优化设计和结构抗震性 能等进行了系统研究，部 分研究成果已为国家相关 规范所采用。本公司开发 的杆系结构分析设计软件 BSSAP含有门式刚架结构设 计模块，已成功用于百余 项门式刚架结构工程设计。 本公司受施工单位委托完 成的数十项门式刚架结构 工程优化设计，优化后经 济效益均十分显著，既为 建设商节约了大笔资金， 也为施工单位赢得了利润 空间
拱结构及其案例分析
拱结构及其案例分析陈阅2班76号A.拱的定义在梁端加一水平力H，就能改变各截面受力状态；如果H的大小，作用点选得合适，可使梁的各截面处于受压或受弯状态，能提高梁的承载力，这就形成了拱，如图可见，拱结构是有推力的结构。
拱结构的外形一般是抛物线，圆弧或折线，目的是使供体各截面在外荷载、支撑力和推力作用下基本上处于受力或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力如图拱结构的控制尺寸包括：跨度l、失高f和截面尺寸。
拱结构的适用范围很大，从1.5~2.0m跨度的地下通道顶盖到几十米甚至上百米跨度的体育馆和拱桥。
例如清华大学综合体育中心、东凯尔勃莱德游泳馆等都采用拱结构。
拱结构的支撑形式一般有四种，如下图所示，由图a到图d分别为为：a.拉杆拱，b.落地拱，c.由框架支撑的拱，d.由水平屋盖支撑的拱。
B.拱的受力分析a.如下图所示是拱在集中荷载作用下的受力图简支拱的弯矩M与简支水平梁对应截面的弯矩M0相等。
拱的剪力Q和轴力N 等于简支水平梁对应截面上剪力Q0的两个投影。
即M= M0Q= Q0cosφN=- Q0sinφ式中，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
b.如下图所示是拱在均布荷载作用设拱的轴线为抛物线，其方程为y=4fx(l-x)/l2求出相应的简支水平梁的弯矩和剪力M0=0.5qx(l-x) Q0=q(0.5l-x)因此，拱的内力为M=0.5qx(l-x)Q= q(0.5l-x)cosφN=- q(0.5l-x)sinφ其M图，Q图，N图分别如下图φ计算Q和N时，先要由轴线方程的一阶导数求出tgφ=dy/dx=4f (l-2x)/l2,再由此式求得截面的倾角φ。
C.三绞拱受力分析拱结构中一种比较合理的方式是三绞拱，如图所示内力计算M= M0-Hy，Q= Q0cosφ-HsinφN= -Q0sinφ-Hcosφ其中H=M0C/f ,M0和Q0分别是简支水平梁的弯矩和剪力，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
拱结构分析
拱结构及案例分析一拱结构的分析拱结构式是建筑工程中常用的结构之一，是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线构件。
拱结构由拱圈及其支座组成。
支座可做成能承受垂直力、水平推力以及弯矩的支墩；也可用墙、柱或基础承受垂直力而用拉杆承受水平推力。
拱圈主要承受轴向压力，与同跨度的梁相比，弯矩和剪力较小，从而能节省材料、提高刚度、跨越较大空间。
拱的类型，按材料分：土拱、砖石拱、木拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱、刚拱等；按拱轴线型分：圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱等；按所含铰的数目分：三铰拱、双铰拱、无铰拱等；按拱圈截面形式分：实体拱、箱形拱、桁架拱等。
如下图为拱的分类图：拱结构的受力分析：如上图，当拱承受均布荷载时，主要靠的压力和推力支撑，由Th+chMx=可知，支撑弯矩靠力臂的改变，而力臂的增加靠形态的改变。
因此拱的外形一般是抛物线、圆弧线或折线，目的是使拱体各截面在外荷载、支撑反力和推力作用下基本处在受压或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力。
当拱自身重力产生的弯矩Mx为0 时，此时称为合理拱轴线（也叫压力线），即截面产生的弯矩为0。
当选择拱轴线时，偏于合理拱轴线以上的为负弯矩，偏于合理拱轴线以下的为正弯矩，与合理拱轴线相交的点的弯矩为0 。
拱结构在设计中最重要的是水平推力的处理。
在实际工程中常用的有以下几种做法：由拉杆承受水平力——优点是结构自身平衡，使基础受力简单；可用作上部结构构件，代替大跨度屋架；由基础承受——施工设计时要注意承受水平推力的基础的做法；由侧面结构物承受——要求此结构必须有足够的抗侧力刚度；由侧面水平构件承受——一般有设置在拱脚处的水平屋盖构件承受，水平推力先由此构件作为刚性水平方向的梁承受，在传递给两端的拉杆或竖向抗侧力结构；此外还应注意当拱承受过大内力时的失稳现象；防止失稳的办法是在拱身两侧加足够的侧向支撑点。
二拱结构的案例分析阿罗丝渡槽如右图，渡槽设设计为一个124ft(37.8m)长，支撑在间隔62ft(18.9m)的支架上，两端伸臂各长31ft(9.45m)的单元。
拱结构及其案例分析
拱结构及其案例分析陈阅2班76号A.拱的定义在梁端加一水平力H，就能改变各截面受力状态；如果H的大小，作用点选得合适，可使梁的各截面处于受压或受弯状态，能提高梁的承载力，这就形成了拱，如图可见，拱结构是有推力的结构。
拱结构的外形一般是抛物线，圆弧或折线，目的是使供体各截面在外荷载、支撑力和推力作用下基本上处于受力或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力如图拱结构的控制尺寸包括：跨度l、失高f和截面尺寸。
拱结构的适用范围很大，从1.5~2.0m跨度的地下通道顶盖到几十米甚至上百米跨度的体育馆和拱桥。
例如清华大学综合体育中心、东凯尔勃莱德游泳馆等都采用拱结构。
拱结构的支撑形式一般有四种，如下图所示，由图a到图d分别为为：a.拉杆拱，b.落地拱，c.由框架支撑的拱，d.由水平屋盖支撑的拱。
B.拱的受力分析a.如下图所示是拱在集中荷载作用下的受力图简支拱的弯矩M与简支水平梁对应截面的弯矩M0相等。
拱的剪力Q和轴力N 等于简支水平梁对应截面上剪力Q0的两个投影。
即M= M0Q= Q0cosφN=- Q0sinφ式中，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
b.如下图所示是拱在均布荷载作用设拱的轴线为抛物线，其方程为y=4fx(l-x)/l2求出相应的简支水平梁的弯矩和剪力M0=0.5qx(l-x) Q0=q(0.5l-x)因此，拱的内力为M=0.5qx(l-x)Q= q(0.5l-x)cosφN=- q(0.5l-x)sinφ其M图，Q图，N图分别如下图φ计算Q和N时，先要由轴线方程的一阶导数求出tgφ=dy/dx=4f (l-2x)/l2,再由此式求得截面的倾角φ。
C.三绞拱受力分析拱结构中一种比较合理的方式是三绞拱，如图所示内力计算M= M0-Hy，Q= Q0cosφ-HsinφN= -Q0sinφ-Hcosφ其中H=M0C/f ,M0和Q0分别是简支水平梁的弯矩和剪力，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
拱形结构的优缺点科学教案分析
拱形结构的优缺点科学教案分析。
让我们谈谈拱形结构的优点。
1.高承载能力：拱形结构可以在不增加任何支撑的情况下支持大量负载，这是因为它的特殊形状可以使重力沿着其曲面均匀分布，从而减小在支撑点处的应力。
2.适用性广泛：由于拱形结构可以采用不同的形式和大小，因此可以适用于许多不同的建筑风格和结构需求。
这意味着它可以用于建造任何类型的建筑物，从桥梁到大型体育场馆。
3.美学价值：拱形结构的美感和视觉吸引力在建筑设计中也是一项不可或缺的考虑因素。
其特殊的曲线形态可以使建筑物在视觉上更加有吸引力，并提供更美观的景观。
虽然拱形结构具有许多优点，但也存在一些缺点。
1.成本高昂：由于拱形结构需要使用更多的材料以支持其结构，因此其成本往往比传统的方形或矩形结构高。
2.施工困难：拱形结构的曲面形态使其在施工和安装方面更具挑战性。
工程师和建筑商必须使用高级的技术和工具来确保结构的准确性和稳定性。
3.限制设计：拱形结构的设计必须考虑到其曲面形态和支撑方式，这可能会限制建筑师在设计方面的自由度。
除了以上列出的优缺点之外，拱形结构还需要考虑其他一些影响因素，例如环境因素、振动和冲击、应力分布等。
在设计和工程结构中，工程师和建筑师必须牢牢掌握这些因素，以确保拱形结构的安全性和可靠性。
如何在教学中教授拱形结构？教师可以使用一系列活动和教学资源来帮助学生深入了解拱形结构。
以下是一些教学方法和活动，可以用于教学拱形结构和相关的科学原理。
1.制作拱形结构模型：让学生使用不同的材料（如纸板、木板、管道等）制作拱形模型，以演示拱形结构的标志性特点。
2.研究案例：让学生研究各种建筑物中的拱形结构案例，并分析其优点和缺点。
3.工程挑战：让学生在小组中设计和构建拱形结构的模型，以测试他们在课堂上学到的原理和技术。
4.计算应力：教师可以在课堂上演示如何计算拱形结构中的应力和荷载，以帮助学生理解课本知识并将其应用于实践。
教学拱形结构的目标是让学生了解和欣赏这种建筑形式，并将其与其他结构形式进行比较和对比。
静定拱结构(力学)
03
静定拱结构的分析方法
解析法
解析法是通过数学公式和定理来求解静定拱结构 的内力和变形的方法。
这种方法基于力学的基本原理和数学工具，能够 得到精确的解答。
解析法适用于简单形状和边界条件的静定拱结构， 但不适用于复杂结构和非线性问题。
有限元法
有限元法是一种数值计算方法， 通过将连续的结构离散化为有 限个小的单元，来求解结构的
02
静定拱结构的力学原理
力的平衡原理
总结词
静定拱结构在力的平衡原理下保持稳定，各部分受力相互抵消，不产生额外的 力矩或力。
详细描述
静定拱结构通过合理的设计，使得作用在结构上的外力（如重力、风载、雪载 等）在内部各部分之间相互抵消，没有产生额外的力矩或力，从而保持结构的 稳定。
力的分布原理
总结词
THANKS
感谢观看
静定拱结构(力学)
目录
• 静定拱结构概述 • 静定拱结构的力学原理 • 静定拱结构的分析方法 • 静定拱结构的优化设计 • 静定拱结构的稳定性分析 • 静定拱结构的案例分析
01
静定拱结构概述
定特定受力 特性的拱形结构，其受力状态仅 由其自身刚度和所受外力决定， 不依赖于其他结构部分。
静定拱结构能够将外力均匀地传递到结构的各个部分，以减小局部应力集中。
详细描述
静定拱结构的设计能够确保外力在结构中均匀分布，避免应力集中现象，从而减 小结构损坏的风险。这种力的分布原理有助于提高结构的承载能力和稳定性。
弹性力学基础
总结词
静定拱结构在弹性力学基础上进行分析和设计，考虑结构的 变形和应力分布。
优化变量
设计过程中需要优化的参数，如拱的形状、尺寸、材料等。
优化设计的数学模型
结构力学(第二章)-三铰拱课件
03
三铰拱的设计与优化
设计原则与步骤
确定设计要求
明确三铰拱的设计目标，如承载能力、稳定性、 经济性等。
截面设计
根据计算出的内力和弯矩，设计三铰拱的截面尺 寸和形状。
结构分析
对三铰拱进行受力分析，计算出各截面的内力和 弯矩。
稳定性分析
对三铰拱进行稳定性分析，确保其在承载过程中 不会发生失稳。
3D打印技术
3D打印技术能够实现复杂结构的快速 、精确制造，为三铰拱的原型制作和 试验提供便利。
未来发展方向与趋势
跨学科融合
结构力学与材料科学、计算机科 学、人工智能等学科的交叉融合，
将推动三铰拱在理论和实践上的 创新。
绿色与可持续发展
在未来的发展中，三铰拱的设计和 建造将更加注重环保和可持续发展， 如采用可再生材料和节能技术。
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的发展， 三铰拱的设计、建造和监测将趋向 于智能化和自动化，提高效率和安 全性。
THANK YOU
感谢聆听
案例分析与实践
案例一
某桥梁的三铰拱设计，通过优 化设计，提高了桥梁的承载能 力和稳定性。
案例二
某工业厂房的三铰拱设计，采 用轻量化设计，降低了结构的 自重。
案例三
某大型场馆的三铰拱设计，通 过参数优化，实现了结构的优 化和美观。
04
三铰拱的施工与维护
施工工艺与要点
01
02
03
04
施工准备
确保施工场地安全，检查施工 材料质量，制定施工计划和安
100%
建筑工程
在建筑工程中，三铰拱可用于大 型工业厂房、仓库、展览馆等建 筑的屋盖结构。
拱式结构案例分析共21页文档
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
拱式结构案例分析4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
国内梁拱组合桥的优秀例子
国内梁拱组合桥的优秀例子1.引言1.1 概述概述部分的内容可以根据国内梁拱组合桥的整体情况进行描述，可以包括以下内容：国内梁拱组合桥是一种桥梁结构形式，通过将梁和拱两种结构形式相结合，兼具双方的优点，形成了一种新型的桥梁结构形式。
这种桥梁结构形式在国内得到了广泛的应用，并涌现出了许多优秀的案例。
梁拱组合桥不仅能够满足桥梁的通行要求，也能够兼顾美观和降低材料成本的需要。
与传统的梁桥相比，梁拱组合桥具有更好的受力性能和更大的挠度能力；与传统的拱桥相比，梁拱组合桥能够通过梁的设置，实现较大的桥面通行截面，提高通行能力。
在本文中，将分别介绍两个优秀的梁拱组合桥案例，通过对其背景介绍、优点等方面进行描述，展示梁拱组合桥的优秀特点和应用。
通过总结这些优秀案例的共同特点，可以得出对国内梁拱组合桥的启示，为今后的桥梁设计和建设提供参考和借鉴。
在接下来的正文部分，将会详细介绍这两个优秀案例，并对其背景和优点进行深入探讨。
最后，通过总结这些案例的共同特点，我们将得出对国内梁拱组合桥的一些启示。
文章结构部分的内容可以包含以下几个方面：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来探讨国内梁拱组合桥的优秀例子。
在引言部分，我们将概述本文要研究的主题，简要介绍国内梁拱组合桥以及其在交通建设中的重要性。
接着，我们将介绍文章的结构，即正文的具体内容和结论的概述。
最后，我们会明确本文的目的，即分析和总结国内梁拱组合桥的优秀例子，以期为梁拱组合桥设计和建设提供有益的借鉴和启示。
正文部分将包括两个优秀例子，分别是优秀例子1和优秀例子2。
每个例子会先介绍其背景，包括桥梁所在地区的特点和交通需求等方面。
然后，我们会重点讨论每个例子的两个优点，具体列举和解释其在设计和建设中的独特之处和突出优势。
通过对这些优秀例子的分析，我们可以发现其中的共性和创新点，对国内梁拱组合桥的设计和建设提供有价值的经验和教训。
结论部分将对整篇文章的内容进行总结和归纳。
第四章 拱结构
• 二、钢筋混凝土拱 • 钢筋混凝土拱一般采用实腹式，拱身截面一般为矩形或工字形，如图
4.3.4所示。也可做成折板拱、波形拱，或网状筒拱，成为梁板合一 的结构，以进一步节省材料，又可达到较好的室内视觉效果。 • 图a)为湖南省游泳馆，跨度为47．6m，采用装配式折板拱；图b)为无 锡体育馆，跨度为60m，采用钢丝网水泥双曲拱；也有采用装配整体 式钢筋混凝土网状筒拱结构。
• 彩板拱形屋顶
• 拱形金属波纹板材局部
• 秦始皇兵马俑，西安
• 拱形网架
固原体育馆由美国国际设计公司设计，屋盖采用相贯连的空间钢管桁架结构， 由中央呈拱形三维曲面的聚酯膜采光通廊和两边平面呈月牙的弧线落地挑蓬屋 面组成，挑檐屋面一部分为带铝板装饰层的钢板屋面，最边缘部分为聚酯膜装 饰挑檐，正面两侧屋面呈上仰趋势，上仰的角度为13.55度，侧面整个屋盖呈 一个平坦落地拱形曲面。
• 它是以受轴向压力为主的结构，这对于混凝土、砖、石等脆性材料是 十分适宜的，在没有钢材的年代，它可充分利用这些材料抗压强度高 的特点。因而很早以前，拱就得到了十分广泛的应用。
• 拱式结构最初大量应用于桥梁结构，在混凝土材料出现后，逐渐广泛 应用于大跨度房屋建筑中。我国古代拱式结构的杰出例子是河北省赵 县的赵州桥，跨度为37m，建于1300多年前，为石拱桥结构，经受历 次地震考验，至今仍保存完好。在房屋建筑中也有许多成功的实例。
轴向受压
要想理解拱结构的奥妙，需对拱开展深刻理性探究
拱结构
似梁非 梁，似 柱非柱
曲线杆件
梁柱归一
轴向受压
曲线的柔 美价值
水平推力
绝无仅有， 不可轻视
应力分布 均匀
国外某散盐仓库室内图示
无水平推力 无水平推力
建筑结构设计中的拱结构与穹顶设计
建筑结构设计中的拱结构与穹顶设计建筑结构设计是建筑设计领域中至关重要的一环，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和美观性等方面。
在建筑结构设计中，拱结构和穹顶设计是两个常见且重要的设计元素。
本文将探讨这两个设计元素在建筑结构设计中的应用。
一、拱结构的基本原理和特点拱结构是一种基于受力分析的建筑结构，它采用了上曲面曲线作为结构形式，主要通过受力的平衡和转移来实现建筑物的稳定性。
拱结构的基本原理是，当外界作用于拱的压力时，拱能够通过张力和压力的平衡来保持整体的稳定。
拱结构的特点在于能够有效地提供大跨度的空间，对于建筑物的内部结构支持和外部荷载分散起到了至关重要的作用。
同时，拱结构还具有良好的抗地震性能和承重能力，在一些文化建筑、体育场馆等场所得到了广泛应用。
二、拱结构的应用案例1. 罗马斗兽场（Colosseum）罗马斗兽场是一座采用拱结构设计的古代建筑，它是古罗马时期最具代表性的建筑之一。
斗兽场的外部由80个拱门组成，内部则采用了层层叠加的拱形结构，使整个建筑具有了足够的稳定性和承重能力。
2. 雅典帕台农神庙（Parthenon）帕台农神庙是古希腊建筑的代表作之一，它的建筑结构中也采用了拱形设计。
神庙的正廊采用了连续的拱顶结构，为整座建筑提供了稳定的支持，并形成了独特的视觉效果。
三、穹顶设计的基本原理和特点穹顶设计是建筑结构中一种常见的屋顶形式，它的基本原理是借助于曲线的形状来实现屋顶的稳定性和均衡荷载的分散。
穹顶设计可以分为圆顶、拱顶、穹顶等多种形式，根据建筑需求和功能来选择。
穹顶设计的特点在于能够创造出宽敞明亮的室内空间，采用曲线形状的屋顶和玻璃幕墙结合，能够增加建筑物的采光和通风效果。
同时，穹顶设计还能够实现建筑物的视觉美感，为观众提供独特的视觉体验。
四、穹顶设计的应用案例1. 卡塞尔欢乐之家（Kassel Happy House）卡塞尔欢乐之家是德国卡塞尔市的一座文化展馆，它的屋顶采用了穹顶设计。
拱结构及其案例分析
拱结构及其案例分析拱结构是一种古老且广泛应用的建筑结构形式，其具有稳定性强、承重能力大、抗震能力好等优点。
拱结构的原理是通过拱石（构成拱的石头）的相互支撑和压力传递来实现建筑物的载荷传递和稳定性。
拱结构由于其美观且坚固的特点，在古代建筑中得到了广泛的应用，并在现代建筑中也有不少应用。
下面将介绍一些拱结构的经典案例，并分析其特点和设计原理。
1. 罗马斗兽场（The Colosseum）：作为罗马帝国时期的一座著名建筑，罗马斗兽场采用了大量的拱结构。
其特点是巨大的椭圆形建筑，由80个以上的拱门组成，以支撑建筑物的上层结构。
拱门采用了半圆形的拱石，通过互相支撑和压力传递的方式，使得建筑物能够承受大量的荷载，并且具有很好的抗震能力。
2. 圆顶拱桥（Hagia Sophia）：位于土耳其伊斯坦布尔的圣索非亚大教堂是一座以拱结构为主体的建筑。
其最为著名的特点是大圆顶，该圆顶由一系列环扶拱构成，以支撑圆顶的重量，并使其具有良好的稳定性。
同时，该建筑还采用了多个小拱门和穹窿，实现了分布均衡的荷载传递，使整个教堂的结构更加稳定。
3.高速铁路拱桥：在现代建筑中，拱结构广泛应用于高速铁路的桥梁设计中。
拱桥的设计原理和古代建筑类似，通过一系列的拱石和拱墩来实现承重和荷载传递。
例如中国的世界最大跨度铁路拱桥，贵广高铁平立大桥，拱的形状采用了大直径的悬臂连续刚构，以提供足够的强度和稳定性。
拱结构在建筑中的应用除了上述案例之外，还广泛用于地下建筑、体育馆、剧院、教堂等各种建筑类型中。
拱结构的设计原理和施工方法也日益完善，例如采用了现代材料和技术，如钢筋混凝土拱、钢结构拱等，以完成更为复杂和大型的建筑项目。
总而言之，拱结构作为一种古老而稳定的建筑形式，以其美观和坚固的特点在古代和现代建筑中得到广泛应用。
通过适当的设计和施工，拱结构能够实现建筑物的稳定、承重和抗震等要求，为人们提供了安全而美观的建筑环境。
(完整版)建筑大跨度结构案例分析
1.2园拱屋顶结构：天津西站
金属编织状的屋面，跨度114米，施工人员先在空中10 米高架层上分组进行屋面拼接，然后再整体提升到50米， 即站房的主体结构 整个屋顶长度是386.15米，重量接近7万吨。 在拱顶拼接完后，采取液压千斤顶群提升，整 体提起来，再与两侧进行拼接，最终形成整个 的拱结构
2.1刚架结构
屋盖采用管桁架+ 焊接球节点网架组 成的折板壳结构。 由呈辐射布置的11 对管桁架构成的支 撑结构体系+11对 桁架梁之间的多面 体折板网格结构体 系组合而成
折板网格结构由双层正交正放网格结构构成，厚度为2.5m，采用焊接空心球 节点。管桁架与折板网格桁架之间的连接单元，与管桁架相连一端采用相贯 焊形式，另一端为焊接空心球节点
4.1网格结构：上海宝耘石化设备有限 公司
三角形网格钢网壳有良好的强度、刚度、稳定性。在相同安全度情况下，其用钢量比四边 形网格网壳节约50%以上。在相同用钢量情况下，其承载力比四边形网格网壳高50%以上 。两向正交网格钢网壳（双向子午线网格钢网壳
4.2网格结构观测台
5.1折板结构：内蒙古大草原上的一座 丰碑—成吉思汗博物馆
通泰大桥主跨190米，双 向6车道，设计行车速度 60公里/小时，洪水频率百 年一遇，抗震烈度7度
全桥吊索共28根，吊索采用高强度镀锌钢丝成品索，双层PE保护层， 冷铸锚固体系。为保护吊索，除采用PE保护层外，在桥面以上2.5米高 度内设不锈钢管，在与主梁结合处设防水罩，上、下锚头采用防腐油脂 处理，并设置减震器，在索管内注入发泡材料，拱座基础采用钢筋混凝 土结构。
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型 具有不规则、 多面、薄壳结 构的特点，是 全国第二座薄 壳结构设计建 筑——第一座 是广州歌剧院。 该体育馆的最 大跨度为111 米
《拱式结构案例分析》课件
杭州西湖：以拱桥、拱门、拱廊等 为主要形式，体现了江南园林的婉 约之美。
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北京颐和园：以拱桥、拱门、拱廊 等为主要形式，体现了皇家园林的 恢宏气势。
扬州瘦西湖：以拱桥、拱门、拱廊 等为主要形式，体现了江南园林的 婉约之美。
其他领域中的拱式结构
建筑领域：如桥梁、隧道、房屋等 交通领域：如铁路、公路、地铁等 水利领域：如大坝、水闸、渡槽等 军事领域：如掩体、工事、碉堡等
建筑中的拱式结构
拱式结构是一种古老的建筑形式，广泛应用于桥梁、隧道、房屋等建筑中。 拱式结构的优点包括：承受压力能力强、稳定性好、美观等。 拱式结构的缺点包括：施工难度大、成本高、对地基要求高等。 拱式结构的应用案例包括：罗马斗兽场、巴黎圣母院、北京天坛等。
园林中的拱式结构
苏州拙政园：以拱桥、拱门、拱廊 等为主要形式，体现了江南园林的 婉约之美。
材料要求高：需要高强度、耐腐蚀的材料 施工难度大：需要精确的测量和施工技术 抗震性能差：在地震作用下容易发生破坏 维ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成本高：需要定期检查和维护，以确保结构的稳定性和安全性
拱式结构在不同领域的应用前景
建筑领域：广泛应用于桥梁、隧道、房屋等 结构中，具有较高的承载能力和抗震性能
军事领域：应用于军事设施中，具有较高的抗 冲击性能和抗爆性能
Part Two
拱式结构的概述
拱式结构的定义
拱式结构是一种建筑结构形式，由拱形构件组成 拱形构件可以是拱、拱肋、拱圈等 拱式结构具有较强的承载能力和稳定性 拱式结构广泛应用于桥梁、建筑、隧道等领域
拱式结构的分类
按照形状分类：圆拱、椭圆 拱、抛物线拱等
按照材料分类：钢筋混凝土 拱、钢拱、木拱等
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拱结构及其案例分析
陈阅
2班76号
A.拱的定义
在梁端加一水平力H，就能改变各截面受力状态；如果H的大小，作用点选得合适，可使梁的各截面处于受压或受弯状态，能提高梁的承载力，这就形成了拱，如图
可见，拱结构是有推力的结构。
拱结构的外形一般是抛物线，圆弧或折线，目的是使供体各截面在外荷载、支撑力和推力作用下基本上处于受力或较小偏心受压状态，从而大大提高拱结构的承载力如图
拱结构的控制尺寸包括：跨度l、失高f和截面尺寸。
拱结构的适用范围很大，从1.5~2.0m跨度的地下通道顶盖到几十米甚至上百米跨度的体育馆和拱桥。
例如清华大学综合体育中心、东凯尔勃莱德游泳馆等都采用拱结构。
拱结构的支撑形式一般有四种，如下图所示，由图a到图d分别为为：a.拉杆拱，b.落地拱，c.由框架支撑的拱，d.由水平屋盖支撑的拱。
B.拱的受力分析
a.如下图所示是拱在集中荷载作用下的受力图
简支拱的弯矩M与简支水平梁对应截面的弯矩M0相等。
拱的剪力Q和轴力N 等于简支水平梁对应截面上剪力Q0的两个投影。
即
M= M0
Q= Q0cosφ
N=- Q0sinφ
式中，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
b.如下图所示是拱在均布荷载作用
设拱的轴线为抛物线，其方程为
y=4fx(l-x)/l2
求出相应的简支水平梁的弯矩和剪力
M0=0.5qx(l-x) Q0=q(0.5l-x)
因此，拱的内力为
M=0.5qx(l-x)
Q= q(0.5l-x)cosφ
N=- q(0.5l-x)sinφ
其M图，Q图，N图分别如下图
φ
计算Q和N时，先要由轴线方程的一阶导数求出tgφ=dy/dx=4f (l-2x)/l2,再由此式求得截面的倾角φ。
C.三绞拱受力分析
拱结构中一种比较合理的方式是三绞拱，如图所示
内力计算
M= M0-Hy，
Q= Q0cosφ-Hsinφ
N= -Q0sinφ-Hcosφ
其中H=M0C/f ,M0和Q0分别是简支水平梁的弯矩和剪力，φ是拱各点切线的倾角，自水平轴至杆轴切线为逆时针方向时φ为正号。
可见，三铰拱的受力比普通的拱更合理，是一种常用结构，多用于大跨度结构。
D.拱的案例分析
1.阿罗丝渡槽
基本设计思路：采用内侧双向压力的方法，消除任何可能出现的混凝土龟裂，避免渡槽槽壁漏水。
设计方案：将渡槽设计成一个37.8m长，支承在间隔18.9m的支架上，两端伸臂各长9.45m的单元。
这样，由渡槽重力（包括渡槽构件自重和渡槽中流水的重力荷载）产生的弯矩在整个渡槽长度方向都是负值，只有渡槽单元的中点和伸臂的自由端处弯矩为零，而在渡槽中间支承截面上的负弯矩最大。
如下面的弯矩图所示：
这些负弯矩使得渡槽的顶部都受有内拉力。
当渡槽用后张法预应力制造后，使得在预加应力和渡槽重力的共同作用下，整个渡槽截面都受着纵向压力。
这个纵向压力在渡槽底部的值最大，同时这里的水压力也是最大的，示意图如下：
为了在横向对渡槽壁施加压力，在渡槽顶部设置了很多链接U形槽壁顶端的横杆。
这种横杆每隔4.6m设置一根，用花兰螺丝使其受拉。
这个拉应力使得槽壁互相靠拢，在槽壁内产生横向弯矩，使渡槽内侧受压，压应力愈向底部其值愈大，如下图所示：
横向钢筋渡槽槽壁的外侧布置，它们在拉紧横杆使槽壁产生的弯矩作用下受拉。
这种钢筋还能承受自渡槽伸臂端至支承架间由竖向荷载产生的沿槽壁的剪力，并且能够兜住渡槽底部承受槽底的拉力，就像U 形梁底部的受拉钢筋一样。
为了对渡槽顶部施加后张预应力，要在渡槽顶的浅沟里预先放置一些钢绞线。
这些钢绞线由刚缆绳做成，其端部可简便地将各股钢绳做成弯钩并埋设在混凝土渡槽壁内；一旦渡槽槽壁的混凝土凝固后，那些埋设在混凝土内的缆绳端部就成为预应力钢绞线的锚固端。
其示意图如下;
在混凝土凝固后，钢绞线可以用下列方法张拉:每对钢绞线都用夹具固定在渡槽浅沟里的相应位置上，然后设法将两个夹具中部的钢绞线用一对水平推力将其分离开，这样在纵向就对钢绞线进行了张拉，图示如下：
高架渡槽每个单元间的连接是采用埋设在槽壁混泥土中的波形铅皮封口的。
在波形铅皮板的上面覆盖一层用金属丝或钢筋网加强的沥青层。
如图
架设渡槽的高架支承是两个倾斜交叉的杆件，形似一个巨大的双脚规。
高架支承上部具有与渡槽外形相同的形状，并有专设接缝与渡槽槽壁连接，这是由于当花兰螺丝张拉时渡槽U形截面两侧槽壁有相互靠拢的倾向，设置的接缝可以保证花兰螺丝张拉时支承处能与槽壁一起变形的缘故。
渡槽使用后无任何裂缝和漏水现象，而且全部建造细节都完成的既
简单又经济。
此结构的创新点在于：
a．采用悬挑的方式，使得整个结构都受负弯矩，即渡槽上部受拉，正好与水荷载相平衡。
b．利用纵向钢缆绳张拉的方法来产生预加应力，以此来平衡外部荷载。
2．半英里长的渡槽
半英里长的渡槽工程有较大长度，它在建造时被要求要降低对渡槽施加预应力进行纵向张拉时的造价；而这种纵向预加应力的方法对
抵消由重力荷载所产生的在槽壁上的弯曲拉应力是必要的。
此外，本
工程还要求设置尽可能少的膨胀节点。
按照这些限制条件，建议将本
工程做成一个有众多跨度的等跨连续梁，一边得到一个降低沿梁长度
方向截面最大弯矩值的有利条件。
最终，本工程确定只在沿渡槽长度的中点处设置一个连接点，其两头连接两侧长度很长的等跨连续梁。
这些连续梁在高架渡槽的两端均
设计成固定端支座。
在这个中部节点上，设置一个位于渡槽梁上端的三
铰拱。
由于在重力荷载作用下，这个三铰拱每一侧拱脚处都存在一个水
平推力，这个水平推力需要由渡槽壁加以承担，这样就取得了使渡槽全
长上的槽壁受到压力的效果。
这种结构方案比为了同一目的的在习惯上
常用的预应力钢缆体系更加便宜，而且受压构件的长度愈长，节省的造
价愈多。
渡槽的支承墩要设计成具有足够的侧向刚度，以防止渡槽梁在压力作用
下发生压屈；同时支撑墩还要设计成是一个两绞链杆，使得渡槽梁在因
大气温度变化而伸长或缩短时，不会过多的阻止由三铰拱产生的压力传
递。
渡槽节点处的防漏水做法，在渠道内侧表面涂有一层橡皮薄膜，在渠道外侧表面装有金属套筒。
它们都跨越节点缝隙，能达到允许渡槽沿长度方向胀缩的效果。
此案例所运用的力学原理有：
a.运用三铰拱产生的水平推力的原理，使得渡槽在沿全长方向产匀压。
b.渡槽支座做法是典型的“可在纵向发生水平移动的链杆”，它不影响水平
推力的传递。
本方案的巧妙之处表现在：
巧妙地应用三绞拱，运用三铰拱产生的水平推力的原理，使得渡槽在沿全长方向产匀压。
且由于其拱顶处的特殊构造，其拱顶处可以随不同气温转动，使拱底在不同温度下产生几乎相同的水平推力。
3．考特温多斯飞机棚
考温特飞机棚屋盖的纵向檩条搁放在35.1m跨度的金属拱上。
金属拱的杆件在对角线方向上相互交叉，以致安装后形成一个刚度很大的圆筒面交叉网，能够较好的承受作用在竖向投影上的风荷载和其他竖向荷载。
拱脚支撑在一系列突出于门式刚架一侧的伸臂梁上。
这些刚架除了两个端部刚架外，没有一个设计成必须用它来承受拱的侧向水平推力的。
而两侧刚架的对角线方向上则设置了足够强度和刚度的斜撑，使得端部刚架能够承受整个屋盖拱传来的推力。
屋盖拱在地面上拼装而成，屋盖拱是由一系列三铰拱组成的。
主要的弯矩发生在拱腰处。
因此，每侧拱杆件所需要的截面高度在拱脚处最小，沿拱身逐渐增大，在1/4跨度处最大，以后又逐渐减小，到拱顶处又最小。
这种做法可以将一根足够1/4拱身长度的工字钢沿腹部对角线剖开，调转180度后再沿腹部将剖缝处焊牢，形成另一根具有1/4拱身长度的一头截面尺寸大，一头截面尺寸小的工字钢，接着将两根这样的不等截面工字钢拼成半个拱身加以弯曲后完成。
本方案的巧妙之处表现在：
a.利用两侧钢构架承担拱顶的水平推力，不必在屋顶拱结构上另外再加设承受水平推力的构件；
b.裁剪工字钢的腹板，将它再焊成变截面构件，最合理的利用型钢原材料作为拱身构件。