拱式结构分析

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结构力学-拱式结构的特点及应用

结构力学-拱式结构的特点及应用
y
FP=100kN
q=20kN/m
FxA
A
K yk
C f=4m
B FxB
x
3m
3m
FyA
l/2
6m
FyB
l/2
MK 67.5kN.m
F
左 QK
41.75kN
F 左NK 126.92kN
F
右 QK
41.76kN
F 右NK 71.42kN
三、拉杆拱计算
100kN
例2:计算图示三铰拱 K 截面内力。
A
特点:推力作用由二力杆代替。
20kN/m C
K B 4m
3m 3m 3m 3m
FyA 105kN; FyB 115kN; FNAB 82.5kN.
xK 9m; yK m;
tan 2 ; sin 0.555; cos 0.832
3
MK 7.5kN.m FQK 0.03kN FNK 99.17kN
§3-5 三铰拱
作业: 1、教材中 3—21、3—25;
2、补充题(选作): 计算图示抛物线三铰拱 K 截面内力。
抛物线方程:
y
4f L2
(l x)x
y
4kN
3kN
C
3m A
KB
x
6m 3m 3m 2m
FyA 三铰拱 FyB
FyA
水平简支由梁于(推等力代的梁存)在:,M拱0 的FyA
x
1 2
qx
2
斜简弯小支矩。梁比:相应简支梁的弯F矩Q0要 FyA qx
三铰刚架:
三铰拱:
q
三铰M拱在FN竖向荷载q 作用 M FN
下α轴向受F压Q 。 H
x

钢结构的拱式结构

钢结构的拱式结构

钢结构的拱式结构钢结构作为一种具有优越性的建筑结构材料,在现代建筑中得到了广泛应用,其特点在于强度高、稳定性好、施工速度快、质量可控等。

其中建筑中的拱式结构,作为一种优美的构造形式,在具有充分强度和稳定性的基础上,为建筑带来了独特的美感和承载能力。

本文将从钢结构拱式结构的基本概念、特点与分类、设计方法以及应用案例等方面进行介绍。

一、基本概念钢结构拱式结构是由弧线构成,在整个结构体系中,拱式构件贯穿整个结构而形成的连续整体,其受力状态呈现出压力弧形、张力线性的特点,以弧形的负曲率方向为支点。

因此,它与其他形式的结构相比,具有承载力强、自重轻、变形小等特点。

二、特点与分类1、特点(1)高强度:钢材与拱弦的多面体、屈曲与挠曲的叠加形成了拱的所用材料,因此拱式结构在承载能力上具有很高的强度。

(2)良好的稳定性:拱式结构因为是弧线结构,所以其本身具有较好的稳定性。

(3)美观性:拱式结构在现代建筑中具有优美的造型,因此在建筑外观的设计中得到了广泛应用。

2、分类按照构件布置的不同,可将拱式结构分为单层拱结构、多层拱结构;按照拱形曲率半径的大小,可将拱式结构分为大拱跨结构、中拱跨结构和小拱跨结构。

三、设计方法在设计拱式结构时,需综合考虑其受力特点和构造形式,采用恰当的支座形式和配重系统,并保证整个结构体系的稳定性。

1、结构设计(1)确定拱形曲率半径:拱形曲率半径不宜过小,一般大于1.5时才具有良好的力学性能。

(2)确定合理的支座:合理设计拱的支座能够提高结构稳定性和承载能力。

(3)采用拱弓加劲法:采用拱弓加劲法可以增强拱式结构的承载能力,即通过钢材弧形互锁,组织空间拱形结构体系。

2、构造设计(1)保证拱的贯通性:拱式结构中拱需要贯通整个结构,因此需要采用特殊的铰接方式,使得弧形构件能够旋转或弯曲。

(2)加强拱的弯曲构造:拱式结构在弯曲构造上需要进行加强,采用加强良好的加强方式可以增强它的力学性能。

四、应用案例1、鸟巢体育馆位于中国北京国家体育场,是由中国建筑师李光洁和瑞士建筑师雅克·赫雷設計的。

拱形结构的设计与分析

拱形结构的设计与分析

拱形结构的设计与分析拱形结构是一种常见的工程结构,具有广泛的应用领域,在建筑、桥梁、地下隧道等工程中都有所体现。

它的特点在于弧状形态能够承受较大的荷载并使力分布均匀,从而提供了良好的支撑和稳定性。

本文将重点探讨拱形结构的设计和分析方面。

一、拱形结构的设计原则拱形结构的设计需要遵循一定的原则,以确保其牢固性和可靠性。

首先,设计人员需确定拱形结构所需承受的荷载,并根据荷载大小和方向来选择合适的拱形曲线。

其次,设计人员需要考虑材料的强度和刚度,以确保拱形结构能够承受所施加的力。

此外,设计人员还需要合理考虑拱形结构的支撑方式和施工工艺,以提高施工效率和降低成本。

二、拱形结构的分析方法在设计拱形结构时,分析其受力情况是必不可少的。

拱形结构的受力分析可以使用各种方法,如静力学和有限元分析等。

静力学分析是最常用的方法之一,它基于平衡条件和弹性理论,通过求解结构的平衡方程和应力应变关系来确定结构的力学响应。

有限元分析是一种更为精确的分析方法,它将结构离散为许多小单元,并对每个单元进行力学计算,以获得结构整体的受力情况。

三、拱形结构的应用案例拱形结构在建筑领域有许多重要的应用案例。

例如,中国的故宫博物院是一座采用拱形结构的宫殿建筑,其拱门和拱顶的设计既美观又实用。

另外,伦敦的斯图尔特画廊也是一座著名的拱形建筑,其拱形天花板为观众提供了独特的空间体验。

此外,一些大型体育场馆如北京的鸟巢和巴西的马拉卡纳体育场也采用了拱形结构,以提供广阔的视野和良好的声学效果。

四、拱形结构的发展趋势随着科学技术的不断发展,拱形结构的设计和分析方法也在不断改进和创新。

近年来,许多研究者提出了各种新颖的拱形结构设计,如采用新材料和新技术制造的薄壳拱形结构,具有更轻巧和高强度的特点。

同时,基于计算机仿真和模拟技术的拱形结构分析方法也得到了广泛应用,大大提高了设计和分析的效率和精度。

总之,拱形结构是一种重要的工程结构,其设计和分析过程需要合理遵循一定原则,并采用适当的分析方法。

拱结构分析

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+可知,支撑弯矩靠力臂的改变,而力臂的增加靠形态的改变。

Mx=chTh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。

拱结构及其标准规定样式分析

拱结构及其标准规定样式分析

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。

拱式结构的特征及应用

拱式结构的特征及应用

第四章静定拱§4-1 概述1、拱式结构的特征及应用:应用:门、窗、桥、巷道、窑洞特征:杆轴是曲线,竖向荷载作用下有水平推力。

和曲梁比较三铰拱是由两条曲杆用铰相互联结,并各自与支座用铰相联结而成。

优点:在竖向荷载作用下拱存在水平推力作用,导致其所受的弯矩远比梁小,压力也比较均匀;若合理选择拱轴,弯矩为0,主要承受压力。

缺点:需要坚固而强大的地基基础来支承;2、拱的形式:静定结构:三铰拱。

有两种形式:无拉杆三铰拱、有拉杆的三铰拱、及其变化形式、做成折线即为三铰刚架超静定结构:无铰拱、两铰拱3、名称:跨度L、拱高:拱顶到两支承边线距离,f拱脚铰、拱顶铰对称拱、斜拱(不对称拱)f/l:矢跨比、高跨比。

高跨比对拱的主要性能有比较大的影响(1-1/10)。

若f-0,三铰共线或接近共线,瞬变体系。

4、计算方法:数解法、图解法§4-2 三铰拱的数解法竖向荷载作用下三铰平拱的支座反力和内力的计算公式,并和同跨同荷载的相应简支梁比较。

一、支座反力的计算:三铰拱三铰拱相当梁:图4-4、4-5对三铰拱:∑∑==l a P V M ii B A ,0 对相当梁结构:∑∑==l bP V M ii A B ,0 ∑===H H H X B A ,0()∑--==f a l P l V H M A C 1111,0 得出:{ V A =V A 0=∑P i v B 0V B =V B 0=∑P i a i /lH=M C 0/f → 荷载大小及位置一定,l 一定,M C 0一定,给定f → H结论:(1)三铰拱的竖向反力与相当梁的竖向力相同;(2)水平推力仅与荷载及三个铰的位置有关,(即只与拱的矢跨比f/l 有关,f/l ↑,H ↓;f/l ↓,H ↑)和拱轴形状无关。

当荷载及l 不变时,f ↑,H ↓,f ↓,H ↑,f →0,H →∞,f=0三拱共线瞬变体系。

(3)竖向向下荷载作用时推力为正,推力向内2、内力的计算任一横截面K :位置由坐标x 、y 及该处拱轴切线的倾角φ确定。

第四章拱式结构1ppt课件

第四章拱式结构1ppt课件
;
第六节 拱的结构选型与布置
一,结构选型:在进行拱 结构选型时,需要考虑:
1、结构的支承形式
A.三铰拱是静定结构,当 地基出现不均匀沉降时, 不会引起结构的附加内 力。
B.两铰拱的优点是受力合
理,用料经济,制作和
安装较简单,对温度变
化和地基变形适应性强,
目前较为常用。一般房
屋建筑中屋盖结构,通
常多采用带拉杆的钢筋
;
二.推力由拉杆直接承担:拉杆拱
在拱脚处设置钢 杆,利用钢杆受 拉从而抵抗拱的 推力,拱的推力 有其自身解决。
;
三.水平推力通过刚性水平结构传 递给总拉杆 本方案的目的是尽量少设拉杆,仅 在结构的两端设置总拉杆。
;
四.推力由竖向结构承受 若无拉杆拱的水平推力,在拱脚标
高 处得不到内力平衡,则该力往下传, 由支承拱脚的竖向结构承担。 如:1.扶壁墙墩 2.飞券 3.斜柱墩 4.边跨结构
;
第二节 拱的受力特点和类型
一、拱的受力特点: 拱与梁的受力分析对比:
;
VA VA0
1、拱脚处的支座反力: 根据分析,得出如下结论: A.三铰拱的竖向反力与同跨等荷的
简支梁相同。vA= vA0 B.在竖向荷载作用下,拱脚支座处
有水平推力H产生。HA=Mc0 /f, 其值与矢高f有关。 C.当结构的跨度、荷载一定时, (Mc0为定值时〕H与f成反比。
第五章 拱式结构 第一节 拱的实践及拱结构的适 用范围 一、中国圆弧拱
二、古埃及、爱琴、西亚、希腊的拱券
三、古罗马的半圆拱
四、拜占庭的帆拱 五、罗马风建筑的肋形拱
六、哥特式建筑的尖拱
;
八、适用范围: 它的适用范围极广。不仅适合于大 跨结构,也适用于中小跨度的房屋 建筑 。如:展览馆、体育馆、商场 等。现代还要一些纪念观赏性的拱 结构。

砖砌拱式大跨度结构的力学分析和优化设计

砖砌拱式大跨度结构的力学分析和优化设计

砖砌拱式大跨度结构的力学分析和优化设计在建筑设计中,拱式结构是广泛应用的一种结构形式。

拱式结构具有优良的受力性能,通常能够适应较大的跨度,并优雅地体现建筑的美感。

在拱式结构中,砖砌拱式大跨度结构能够充分发挥砖石材料的特性,同时具有良好的装饰性。

本文将分析砖砌拱式大跨度结构的力学特性,并介绍该类结构的优化设计。

一、砖砌拱式大跨度结构的力学特性1.1 拱和拱脚砖砌拱式大跨度结构是由拱和拱脚两部分组成的。

其中,拱为许多块石材或砖块堆积而成,拱顶为梯形或弧形,并通过键或钩连接各拱块。

拱的受力性能主要体现在其刚度和强度上。

拱脚是拱式结构的另一关键部分,是将拱的荷载传递到地基的结构支承。

拱脚的受力性能主要体现在其承载能力和稳定性上。

1.2 荷载传递方式砖砌拱式大跨度结构的荷载主要由拱和拱脚传递到地基。

拱的荷载是由拱脚承受的,拱脚的承载能力直接影响了拱的受力性能。

在考虑拱的受力性能时,需要综合考虑拱顶的受力状态和拱脚的承载情况。

1.3 拱的刚度和强度拱的刚度和强度是砖砌拱式大跨度结构的主要受力指标。

拱和拱脚的形状、尺寸和材料等因素都会影响拱的受力性能。

在设计砖砌拱式大跨度结构时,需要充分考虑这些因素,以保证拱的刚度和强度满足工程要求。

二、砖砌拱式大跨度结构的优化设计2.1 填充材料的选择在砖砌拱式大跨度结构中,填充材料的选择是十分重要的。

填充材料的厚度和硬度都会影响拱的受力性能。

一些研究表明,填充材料选择轻质材料如膨胀珍珠岩可极大程度上降低拱的塌陷,且保持拱下荷载与拱的协调性。

2.2 砖块堆砌方式砖块的堆砌方式会影响拱的稳定性和强度。

研究表明采用方筒砖块,砖块的堆砌方式为弓形、辫子形、双层锤子形等均可有效提高拱的稳定性和强度。

2.3 钢筋加固及结构优化为了提高砖砌拱式大跨度结构的抗震能力和承载能力,可以在拱的内部、拱脚等位置添加钢筋以实现钢筋混凝土结构和极限工作状态的拱形砖混合结构。

另外,还可通过结构计算的方法进行优化设计。

拱式结构体系

拱式结构体系

拱式结构体系在本小节中我们要给大家介绍拱式结构体系的组成、优缺点及适用范围;拱式结构体系的合理布置原则及及受力特点。

在房屋建筑和桥梁工程中,拱是一种十分古老而现代仍在大量应用的结构型式。

它是以受轴向压力为主的结构,这对于混凝土、砖、石等材料是十分适宜的,特别是在没有钢材的年代,它可充分利用这些材料抗压强度高的特点,避免它们抗拉强度低的缺点。

而且能获得较好的经济和建筑效果。

因而很早以前,拱就得到了十分广泛的应用。

在我国,很早就成功地采用了拱式结构。

公元605~616年隋代人在河北赵县建造的单孔石拱桥一安济桥(又称赵州桥),横越交河,跨度37.37m。

它距今近1400年,虽经多次地震,而巍峨挺立,是驰名中外的工程技术与建筑艺术完美结合的杰作。

在古代的西方,建造了许多体型庞大、气魄雄伟的拱式建筑。

在建筑规模、空间组合、建筑技术与建筑艺术等方面都取得了辉煌的成就,并对欧洲与世界建筑产生巨大的影响。

古罗马最著名的穹顶(半圆拱)结构,当推公元前27~14年建造,后因焚毁并于公元120~123年重建的罗马万神庙(图1-29),其中央内殿为直径43.5m的半圆球形穹顶,穹顶净高距地面也是43.5m。

它是古罗马穹顶技术的最高代表作,也是世界建筑史上最早、最大的大跨结构。

图1-29罗马,万神庙a一剖面图;b一平面图;c一穹顶(半圆拱)结构近、现代的拱式结构应用范围很广,而且型式多种多样。

例如著名的澳大利亚悉尼歌剧院(图1-30,始建于1957年)是大家熟知的建筑,处于深入海中的半岛上。

建筑形象的基本元素一一拱壳,不但是主要的结构构件,而且是一个符号,一种象征,一个母题,它既象“白帆”、“浪花”,又象盛开的巨莲,使人产生丰富的联想。

图1-30 澳大利亚悉尼歌剧院一、拱结构的类型及其受力特点拱的类型很多,按结构组成和支承方式,拱可分为三铰拱、两铰拱、和无铰拱三种,如图1-31。

图1-31 拱结构计算简图a)三铰拱b)两铰拱c)无铰拱三铰拱为静定结构,两铰拱和无铰拱为超静定结构。

拱结构概述及理论分析解析

拱结构概述及理论分析解析
竖向荷载下,支座竖向反力与简支梁相同, 水平推力与矢跨比(f/l)成反比。
内力计算
a
P
MK
K
NK φK
HA A
yKQK
xK VA
P
MK0
VA0
QK0
弯矩:
M
0 K
VA0 xK
P(xK
a)
M K VA xK P(xK a) H A yK
MK
M
0 K
H A yK
剪力: QK VA cosK P cosK H sin K
由水平刚度大、位于拱脚处的刚性水平构件来传递 水平推力。传力路径:拱脚——刚性水平结构—— 两端的总拉杆。
当水平构件刚度足够大时,可认为水平推力是自相 平衡,不传递给柱子。 室内无拉杆,可充分利用室内建筑空间,效果较好。
水平推力由基础直接承受
利用地基基础直接随水平推力,不需立柱支承。 当地质条件好时可采用,此时基础尺寸大,材料 用量多。
推力
推力
推力平衡形成垂直作用
连续倒塌效应!!!
• 为了避免多米勒骨牌式的坍塌,较长的连续拱 桥需要设置特殊的、可以抵抗推力的桥墩。
推力桥墩!
• 为了避免多米勒骨牌式的坍塌,较长的连续拱 桥需要设置特殊的、可以抵抗推力的桥墩。
推力桥墩!
前南斯拉夫电影:《桥》
• 黑山塔拉河谷大桥 就是要炸掉这里,阻止德军快速修复这座桥。
现代拱结构的应用
现代拱结构的应用:
桥梁:
1977年, 世界第二
美国新河峡谷大桥:主跨518m,最大钢桁拱桥
现代拱结构的应用:
桥梁:
上海卢浦大桥:550m,融入了斜拉桥、拱桥和悬索桥
现代拱结构的应用:
桥梁:

拱式结构案例分析

拱式结构案例分析

建筑结构
从施工图可以看出, 该建筑的拱形采用的是 加泰罗尼亚拱。所以造 型很轻薄。 同时建筑技术的要求也 不是很高,这为当地人 民提供了一种实用的建 筑形式,并未当地剩余 劳动力提供了就业机会。
拱结构的受力特点
(一)、支座反力 1、在竖向荷载作用下,拱脚支座内将产生水平推力; 2、在竖向荷载作用下, ;
3、当结构跨度与荷载条件一定时
(HA=HB)与拱的矢高f成反比。
为定值,拱脚水平推力
• 是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展,因此,拱结构比桁 架结构的力学优点更加显著,而且它为抗压性能好的材料提供 了一种理想的结构型式。
建筑结构
该建筑的结构形式为砖石 砌体的拱式结构。结构从内部 可以一目了然。 砖石砌体是一种传统的建筑技 术,不管在我国还是西方都拥 有悠久的历史。 而该建筑所采用的结构形式是 对加泰罗尼亚拱结构与建造的 传承。
建筑结构——砖石砌体拱结构的两种形式
加泰罗尼亚拱 :常见于西班牙加泰罗尼亚地区建筑的地下
• 以上是拱式结构比梁式结构受力合理的地方,同时拱式结构中 以轴力为主,可以使用廉价的材料,并可充分发挥这类材料的 抗压承载力,得到广泛应用。
• 当拱脚地基反力不能有效地抵抗水平推力时,拱便成为曲梁。
建筑简介
南非马篷古布韦展览中心位于林波波河和沙谢两河流域的交汇 之处,是为收藏和展示南非史前文物而设计,其用途和建造方式都 是对于该地区历史文化的保护——收藏的史前文化将会为游客们展 示本地生态和历史,而建筑本身采用的圆顶构成元素,特别采用坚 固土磁砖材质,融汇当地人民的设计智慧和劳动参与,并将在当地 村庄里延用推广这些建筑方法。同时,该中心的大多数建造材料也 来源于当地,与周围自然环境极好的融合在一起,其可持续性和环 保性也深受评委青睐。

拱式结构

拱式结构

32
并列式布置
美国蒙哥玛利体育馆
体育馆平面为椭圆形,各榀拱架结构的尺寸是一致的,因此一部分拱脚被包在建筑 物内,而另一部分拱脚则暴露在建筑物的外部,且各榀拱脚伸出建筑物的长度是变化的, 给人以明朗轻巧的感受。
33
交叉式布置 法国巴黎工业技术 展览中心
工程概况:平面为三角形,边长218m,高43.6m。 结构形式:屋顶为双层波形薄壁拱壳。拱壳壁厚6cm,两层之间距 离1.8m,拱脚附近因压力较大拱壁加厚。拱身为钢筋混凝土装配 整体式薄壁结构,为落地拱。推力由预应力拉杆承受,拉杆设在地 下。
4.2.1水平推力直接由拉杆承担
1、结构方案的布置
拱脚水平推力由拉杆承担
9
拱脚的水平推力的平衡
水平推力直接由拉杆承担
2、适用的拱:搁置在墙、柱上的屋盖结构;落地拱 3、特点:水平拉杆所承受的拉力等于拱的推力; 经济合理,安全可靠。 缺点:室内有拉杆 4、水平拉杆的用料:可采用型钢或圆钢;预应力混凝土拉杆
拱结构的选型与布置27拱的矢高1满足使用功能和建筑造型的要求?矢高决定了建筑物的体量建筑内部空间的大小?同时矢高直接决定拱的外形2使结构受力合理?增加矢高来减小拱脚水平推力?矢高过大拱身长度增大拱身及其屋面覆盖材料的用量增加3满足屋面排水构造的要求?瓦屋面及构件自防水屋面要求屋面坡度较大则矢高较大?油毡屋面为防止夏季高温时引起沥青流淌坡度不能太大则相应地矢高较小
钢拱 实腹式(1/50~1/80)L, 格构式(1/30~1/60)L, 钢筋混凝土拱 (1/20~1/40)L
31
4.4拱结构的选型与布置
4.4.5拱结构布置
并列布置:美国蒙哥玛利体育馆 径向布置: 环向布置 井式布置: 多叉布置:法国巴黎工业技术展览中心 拱环布置

3静定结构的受力分析-三铰拱结构力学

3静定结构的受力分析-三铰拱结构力学

1 结构力学多媒体课件一、拱式结构的特征 1、拱与曲梁的区别拱式结构:指的是杆轴线是曲线,且在竖向荷载作用下会产生水平反力(推力)的结构。

FABH A =0 FABH A =0 三铰拱F PF P曲梁H≠0H≠0是否产生水平推力,是拱与梁的基本区别。

拱结构的应用:主要用于屋架结构、桥梁结构。

拱结构的应用:主要用于屋架结构、桥梁结构。

拱桥 (无铰拱)超静定拱 世界上最古老的铸铁拱桥(英国科尔布鲁克代尔桥) 万县长江大桥:世界上跨度最大的混凝土拱桥 灞陵桥是一座古典纯木结构伸臂曲拱型廊桥, 号称“渭水长虹”、“渭水第一桥” 主跨:40 米 建成时间:三峡工程对外交通专用公路下牢溪大桥(上承式钢管混凝土拱桥,主跨:160米 ,建成时间:1997)2、拱的类型三铰拱两铰拱无铰拱拉杆拱静 定 拱超 静 定 拱3、拱的优缺点a、在拱结构中,由于水平推力的存在,其各截面的弯矩要比相应简支梁或曲梁小得多,因此它的截面就可做得小一些,能节省材料、减小自重、加大跨度b、在拱结构中,主要内力是轴压力,因此可以用抗拉性能比较差而抗压性能比较好的材料来做。

c、由于拱结构会对下部支撑结构产生水平的推力,因此它需要更坚固的基础或下部结构。

同时它的外形比较复杂,导致施工比较困难,模板费用也比较大4、拱的各部分名称lf 高跨比 BACf拱顶拱轴线拱高 f拱趾 起拱线跨度 l 平拱斜拱二、三铰拱的计算 1、支座反力的计算L 2L 1Lb 2a 2b 3a 3b 1a 1k y kx kCBAfF P1F P2F P3kCBAF P1F P2F P3B M =∑0Pi iYA YAFbF FL ==∑0A M =∑0Pi iYB YBF a F FL==∑取左半跨为隔离体:CM=∑()()01111212YA P P CH F L F L a F L a M F ff⨯----==F HF H1、支座反力的计算L 2L 1Lb 2a 2b 3a 3b 1a 1k y kx kCBA fF P1F P2F P3kCBAF P1F P2F P3在竖向荷载作用下,三铰拱的支座反力有如下特点: 1)支座反力与拱轴线形状无关,而与三个铰的位置有关。

拱式结构

拱式结构

背景

赵州桥建于公元605年,距今1407多年,经历了10 次水灾,8次战乱和多次地震,特别是1966年3月8 日邢台发生7.6级地震,赵州桥距离震中只有40多公 里,都没有被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不 管桥的内部结构,仅就它能够存在1400多年就说明 了一切。1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴处,据 当地的老人说,站在桥上都能感觉桥身很大的晃动。 据记载,赵州桥自建成至今共修缮9次。
伏拱的存在,一方面使赵州 桥的圆弧形的拱轴线充分接 近既经济又合理的恒载压力; 另一方面.也正是由于伏拱 的存在,既减轻了桥身自重, 又消除了拱轴线截面上的拉 应力,使赵州桥更加稳固耐 用。既美观又实用的赵州桥 深刻表现了拱桥结构的卓越 力学性能。






赵州桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成,拱厚皆为 1.03米。为加强各道拱券间的横向联系,使28道拱组成一个有机整体, 连接紧密牢固,赵州桥的建设中采取了一系列技术措施。 l)在每一拱券和少量的桥的宽度上采用了下宽上窄、略有“收分”的方 法。“收分”法使得每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系, 以防止拱石向外倾倒;而且桥的宽度从桥的两端到桥顶逐渐收缩,从最 宽9.6米收缩到9米,以加强大桥的稳定性。 2)在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆,穿过28道拱券,每个拉 杆的两端有半圆形杆头露在石外,以夹住28道拱券,增强其横向联系。 在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。 3)在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石; 在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固。 4)为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,在两侧外券相邻拱石之间都穿有 起连接作用的“腰铁”,各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰 铁”,把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大 摩擦力,加强各券横向联系。 这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定 性和可靠性。

第四章 拱式结构

第四章 拱式结构
建筑结构选型
第四章 拱式结构
❖ 拱――以轴向受压为主的结构;材料:砼、砖、石 等。
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第四章 拱式结构
第一节 拱的受力特点 第二节 拱脚水平推力的平衡 第三节 拱式结构的型式 第四节 拱式结构的选型与布置 第五节 拱式结构的工程实例
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拱的受力特点
按结构支承方式分类:三铰拱、两铰拱和无铰拱。两铰拱 和无铰拱是超静定结构,较为常用。
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拱结构的工程实例
世界上跨度第二的拱桥:新河峡谷拱桥NEW RIVER GORGE BRIDGE
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拱结构的工程实例
世界上跨度第二的拱桥:新河峡谷拱桥NEW RIVER GORGE BRIDGE
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拱结构的工程实例
悉尼歌剧院
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拱结构的工程实例
悉尼歌剧院
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拱结构的工程实例
世界上跨度最大的钢结构拱桥:上海卢浦大桥
工程概况:2003年6月建成通车。跨度550m,世界第一拱桥。全 长3900米,主桥长750米,主桥面宽28.7米,桥下净高46米 。
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拱结构的工程实例
世界上跨度第二的拱桥:新河峡谷拱桥NEW RIVER GORGE BRIDGE
工程概况:1977年10月建成通车。主跨518m的上承式钢桁架拱桥。 是目前同类桥型中跨径最大的钢桁拱桥,而国内同类型桥梁跨
水平推力直接由拉杆承担
2、适用的拱:搁置在墙、柱上的屋盖结构;落地拱 3、特点:水平拉杆所承受的拉力等于拱的推力;
经济合理,安全可靠。 缺点:室内有拉杆 4、水平拉杆的用料:可采用型钢或圆钢;预应力混凝土拉杆
拱脚水平推力由拉杆承担

04建筑结构选型_拱式结构

04建筑结构选型_拱式结构

滕育梅
4.2
拱脚水平推力的平衡
框架柱的基底不允许出现拉应力
金螳螂建 筑与 城市环境学 院
滕育梅
4.2
拱脚水平推力的平衡
拱脚推力由斜柱墩承担
金螳螂建 筑与 城市环境学 院 滕育梅 25
4.2
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 也可将基础做成斜坡状
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滕育梅
4.4
拱式结构的选型与布置
拱的矢高应满足建筑使用功能和建筑造型的要求
建筑物的 体量 建筑物内 部空间的 大小 建筑造型
矢高
建筑物的 容积 建筑物的 净空 建筑物的 设备布置
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滕育梅
4.4
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;
推力由竖向承重结构承担 采用这种方案时,中跨拱式屋盖常为两铰拱或三铰拱, 拱把水平推力和竖向荷载作用于竖向承重结构上 竖向承重结构可为斜柱墩
金螳螂建 筑与 城市环境学 院
滕育梅
4.2
拱脚水平推力的平衡
竖向承重结构也可为位于结构两侧的副跨框架结构 框架必须具有足够的刚度
金螳螂建 筑与 城市环境学 院
滕育梅
4.2
拱脚水平推力的平衡
推力由拉杆承受,同时可以设吊杆,以减小拉杆的自由长 度,避免拉杆在自重作用下垂度。
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滕育梅
4.2
拱脚水平推力的平衡
金螳螂建 筑与 城市环境学 院
滕育梅
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4.2
拱脚水平推力的平衡

《拱式结构案例分析》课件

《拱式结构案例分析》课件

南京大剧院
南京大剧院以其独特的拱形屋顶,成为城市地 标和建筑奇观。
卡塔尔拉丁长廊
卡塔尔拉丁长廊的拱形结构犹如艺术品,为人 们提供独特的空间体验。
结论
拱式结构以其独特的造型和良好的结构性能,在建筑设计领域具有重要的价值和广阔的发展前景。
参考文献
以下是本课件所引用的相关文献: - 文献1 - 文献2 - 文献3
设计原则
拱式结构的设计需要考虑力学原理、施工工 艺和使用需求等因素。
拱式结构的应用
桥梁建设
拱式结构在桥梁建设中具有广泛应用,如拱 桥和悬索桥。
建筑物
拱式结构也被用于建筑物的设计,如教堂、 博物馆和购物中心。
体育场馆
许多体育场馆采用拱形屋顶结构,提供良好 的观赏视野和空间感。
其他应用领域
此外,拱式结构还可以用于地下隧道、车库 和机场等各种场所。
古代的拱式结构
古代文明中的拱式结构,如古希腊的拱桥和罗马建筑中的穹顶,展现了拱式结构的卓越能 力。
现代的。
应用
现代建筑中普遍使用拱式结构,使建筑更加美观 和稳固。
拱式结构的设计
特点
拱式结构的特点包括优美的造型、较高的稳 定性和合理的力学分布。
《拱式结构案例分析》 PPT课件
这是一份关于拱式结构的案例分析课件,介绍了拱式结构的概述、历史背景、 设计原则、应用领域、优缺点及案例分析等内容。
概述
拱式结构指的是一种基于拱形的建筑结构,它具有独特的形态和良好的结构性能。本节将介绍拱式结构 的定义和使用原因。
历史背景
起源和发展
拱式结构的起源可以追溯到古代文明时期,随着技术的进步,拱式结构的应用范围逐渐扩 大。
拱式结构的优点和缺点
1 优点

《拱式结构案例分析》课件

《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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▲张弦结构的结构分析原型
落地拱 水平推力不太大或地质条件较好 基础尺寸比较大,材料用料也较多。
6
▲钢构的V形支撑柱,提供了上顶力 的作用。
▲结构平面与剖面图。
▲桥体的构造细节与空间风景
▲桥体最重要的基础结构
▲桥面板的构造组成图
▲结构分析模型模拟 除了结构原型之外,这座桥也使用大分县附近所生产的花岗 岩,目的是为了让桥面重量增加用以抵抗风掀力,以及桥体 振动的问题。当建筑师追求极限的目标里,结构设计师也透 过力学与美学的交合让建筑充满着结构魔力,正是因为如此, 让日本的建筑世界产生多彩多姿的样貌!
0 竖向均布荷载作用下,M D 为一抛物线,因此,合理拱轴线为 一抛物线。当 f l / 4 时,可用圆弧线代替抛物线。 支座约束及荷载形式不同,其合理拱轴线将不同。如:对于 受径向均布压力作用的无铰拱或三铰供,其合理拱轴线为圆 弧线
抛物线
圆弧线越35公尺的桥依然能够非 常纤细! 很难想像长达35公尺的桥梁竟这样被轻巧的设计并建构起来, 但是在力学的世界中,透过力学系统的转换,一切将变得有可能 实现,然而究竟张弦结构的原理是什么呢?最简单的说法就是 ──利用上顶力反向抵销原结构的弯矩。 在一般桥梁的简支梁系统中,弯矩会随着跨度增大而越来越大, 因此为了克服这跨度就必须无限量的增大结构尺寸;但是反过来 思考,如果我可以透过反向抵销的力学,那么整个力学逻辑将会 改变,而结构的断面组成也会更为纤细了!
拱式结构分析
——张弦拱桥
河畔的呢喃~张弦结构原型
▲横越河畔的两端,优美的张弦拱桥完美地演译桥的结构魔力! 位于日本大分县别府市南石公园的附近,就在串联河岸的两端出现 了一座匠心独具的「张弦拱桥结构」。横越35公尺的跨度并且只有 35公分厚度的桥面板,让他在河岸的空间中具有充满张力的紧张感, 当然最重要的是他在空中所划开的那道优美且符合力学的弧形曲线, 极致的拱力学搭配「张弦结构」的思维,优雅地串连了两岸的河畔。
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