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1、建筑结构选型-拱结构 拱是一个十分古老而现代仍在大量应用的一种结构形式。它主要是 受轴向力为主的结构，这对于混凝土、砖、石等抗压强度较高的材 料十分适宜的，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。 苏州：寒山寺旁的石拱桥下津桥 石桥巨大自重引起的拱内压应力会像预应力一样抵消弯矩 引起的拉应力，使拱可以承受一定的弯矩。 拱结构的受力特点和适用范围 工程中常用的拱有三铰拱、两铰拱和无铰拱，前者是 静定结构，后两者是超静定结构。 按材料：砖石砌体拱结构、钢筋混凝土拱结构、钢拱 结构、胶合木拱结构等； 按组成和支承方式：无铰拱、两铰供和三铰拱，无拉 杆拱和有拉杆拱
2、； 按拱轴形式：半圆拱和抛物线拱； 按拱身截面：实腹式和格构式、等截面和变截面等。 拱结构特点 拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力； 拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩； 拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。 （1）拱身主要承受轴力，当跨度较大（如超过80100m）时，较梁式结 构和框架式结构更经济。 （2）形式有两铰拱、三铰拱和无铰拱。使用最多的是双铰拱，优点是安装 和制造较简单，铰处可自由转动，温度应力也较低。无铰拱跨中弯矩分布最 有利，但需要较强的基础，温度应力也较大。 （3）拱的水平推力较大，对支座的要求较高。为减轻水平推力，可设置水 平拉杆或采用橡胶支座。 在
3、加盖的体育场、展览馆以及飞机库里，拱的支座常常是房屋的墙体、看 台等。没有横墙或看台的情况下则要求设置拱扶壁以承受拱的水平推力。 （4）拱截面分实腹式和桁架式两种，一般为等截面。拱身所受弯矩较小， 因而截面高度不大，实腹式可取 l /50 l /80，桁架式可取l /30 l /60。 拱截面可采用H型钢、双角钢、T型钢、槽钢、圆钢管和方钢管等。 拱结构适用范围 大中小型房屋，桥梁、展览馆等公共建筑结构。 纪念观赏性建筑。 与悬索结构组合使用可充分发挥二者的优势。 运河上的石拱桥 充分利用了石材抗压的特点，经济合理，造型美观。 赵州桥 该桥始建于隋朝开皇十五年,距今已有1400多年。赵州桥制作
4、精良，结构 独特，造型匀称优美. 赵州桥，桥为敞间圆弧石拱，拱券并列28道，净跨37.02m， 矢高7.23m，上狭下宽总宽9m。主拱券等厚1.03m，主拱券上有 护拱石。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为3.8m和2.85m的 小拱，以宣泄洪水，减轻自重。 联拱结构及其支柱 世界各主要桥型十大跨径桥梁排行榜（ 拱 桥 ） 桥型序号桥 名主跨跨径建成时间所在地 拱 桥 1朝天门长江大桥552预计2008年中国重庆 2卢浦大桥5502003中国上海 3新河桥518.21977美国 4贝尔桥5041931美国 5悉尼港大桥5031932澳大利亚 6巫山长江大桥4602005中国重庆 7支井河大桥4
5、30预计2008中国湖北 8新光桥4282006中国广东 9万县长江大桥4201997中国重庆 10菜园坝长江大桥420预计2007中国重庆 11克尔克一桥3901980克罗地亚 敞肩式石拱桥（落地拱） 钢拱桥 水平推力直接作 用在基础上 落地拱 水利工程中的拱坝:这种方案基础尺寸一般都很大，材料用量较多。为了 更有效地抵抗水平推力，防止基础滑移，基础底部常做成斜面形状。适用： 水平推力不太大或地质条件较好。 水平推力由竖向 承重结构承担 菜园坝长江大桥 水平推力 直接由拉杆 承担拉 杆拱 澳大利亚 悉尼歌剧院 （拱壳结构） 浙江义乌丹溪大桥 浙江义乌丹溪大桥主 桥为钢管混凝土拱桥，主 跨88
6、m，主拱之间没有横 撑，采用斜靠拱抵抗侧向 水平力。 外观优美，不存在诸 如普通钢管拱中横撑影响 结构外形的缺陷，其视野 非常开阔。桥面钢主梁采 用顶推/牵引法施工，横梁、 拱圈采用带悬臂的龙门吊 吊装施工。 在浙江义乌丹溪大桥 施工中，施工单位依靠科 学施工，创造的无推力斜 靠式系杆拱桥综合施工技 术成果。 北京崇文门菜市场 位于北京市崇文区崇文 门外大街1号。 菜市场采用拱结构， 中间为32m36m营业 大厅，屋顶采用两铰拱 结构，上铺加气混凝土 板。大厅两侧为小营业 厅、仓库及其他用房， 采用框架结构。水平推 力和垂直压力由两侧的 框架承受。拱为装配整 体式钢筋混凝土结构。 北京崇文门菜
8、计航 道净空为46m，通航净宽为340m。 上海卢浦大桥是当今世界第一钢 结构拱桥，是世界上跨度最大的 拱形桥。550m的跨度比排名第二 的美国西弗吉尼亚大桥长出32m， 比悉尼海湾大桥长47m。 它也是世界上首座完全采用焊 接工艺连接的大型拱桥（除合 拢接口采用栓接外），现场焊 接焊缝总长度达4万多m，接近 上海市内环高架路的总长度。 卢首次集斜拉桥、钢拱 桥、悬索桥三种不同类 型的施工工艺于一身。 它是世界上首座采用箱 形拱结构的特大型拱桥， 主拱截面世界最大，为 9m高，5m宽，桥下可 通过7万t级的轮船。 俄罗斯风景桥 它是俄罗斯首都莫斯科克雷拉茨科耶区横跨莫斯科河的一座公路斜拉桥，全
9、长 1460m，其中主桥长409.50m，宽37m；跨河钢拱桥塔高105m，拱跨182m， 斜拉索78根。 结构形式及特点：这座桥的独特之处在于构思的巧妙。为了避免道路与附近的 地铁、公园、抽水站等公共设施的干扰，在地形地物受限的情况下，充分利用 了河道上的空间，将桥梁架设在河道中心线上，在平面上桥梁与河流重叠。利 用刚架拱横向布置巧妙地将桥墩基础设置在两岸岸边，这样既能保证桥墩的生 根，又能使桥下河流畅通无阻。 考虑观光的需要，桥 梁主跨正上方利用刚架拱 的支撑设置了类似于太空 舱的圆形旋转餐厅。这成 为风景桥一个建筑特点。 拱顶下部建有圆形 观景台和餐厅；桥面至水 面高30m。风景桥于20
10、07 年12月建成通车。 风景桥还有一个特点就是它的斜 拉索体系。桥梁主跨为等截面的钢箱梁， 钢箱梁被由刚架拱上的斜拉索牵引支撑， 梁塔（刚架拱）完全分离，形成全浮悬 状态，在78根拉索下组成了空间曲线索 面的对称性斜拉桥。 这种体系如果单就主梁的全浮悬 状态来说，其抗震能力是很高的，当然， 全桥的抗震水平还依赖于作为斜拉桥的 主塔-刚架拱的稳定能力。 看似两个毫无搭界的单一结构， 一个是拱结构，一个是梁结构，它们通 过斜拉索的连接使风景桥形成了一座独 特的斜拉桥，它由简单结构构件组成的 复合结构形式的桥梁。 罗马奥林匹克运动会练习馆 为1960年在罗马举行的奥林匹 克运动会修建的练习馆,兼作
11、篮 球、网球、拳击等比赛用,建于 19561957年。可容6000观 众，加活动看台能容8000观众。 设计者为意大利建筑师A.维泰 洛齐和工程师P.L.奈尔维。这座 朴素而优美的体育馆是奈尔维 的结构设计代表作之一，在现 代建筑史上占有重要地位。 小体育宫平面为圆形，直径60米，屋顶是一球形穹顶，在结构上与看台 脱开。穹顶的上部开一小圆洞，底下悬挂天桥，布置照明灯具，洞上再覆盖 一小圆盖。就视觉而言，略嫌低小。穹顶宛如一张反扣的荷叶，由沿圆周均 匀分布的36个“丫”形斜撑承托，把荷载传到埋在地下的一圈地梁上。 斜撑中部有一圈白色的钢筋混凝土“腰带”，是附属用房的屋顶，兼作 联系梁。球顶下缘由各支点间均分，向上拱起，避免了不利的弯距。从建筑 效果上看,即使轮廓丰富,又可防止因视错
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