結(jié)構(gòu)概念和體系：第3章 拱結(jié)構(gòu)

八、拱結(jié)構(gòu)(

ArchStructure)五、網(wǎng)架體系(LatticegridSystem)六、張拉索結(jié)構(gòu)(Tension-CableStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)(TheMajorStylesandCharacteristicsofHorizontalStructuralSystem)七、膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure)

八、拱結(jié)構(gòu)(

ArchStructure)九、薄殼結(jié)構(gòu)(ShellStructure)十一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)十二、門式剛架(

PortalFrame)十、組合結(jié)構(gòu)(CompositeStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

八、拱(Arch)

拱（Arch）是一種很古老的結(jié)構(gòu)形式，可以用抗壓材料來跨越一定的跨度，拱的受力狀態(tài)和懸索結(jié)構(gòu)正好相反，但拱截面有抗彎剛度，不能自由變形，是剛性結(jié)構(gòu)。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

合理選擇拱軸線形狀很重要。例如，對于大跨落地拱結(jié)構(gòu)房屋，其荷載主要是沿拱軸線均勻分布的屋面結(jié)構(gòu)自重(與項(xiàng)鏈的受力方向正好相反)，若選用懸鏈線作為拱軸線，在自重作用下，拱的內(nèi)力基本為軸力，彎矩近似為零。假如要設(shè)計(jì)一座承受沿水平方向均布線荷載的拱橋(與懸索橋的受力方向正好相反)，則宜選擇拋物線作為拱軸線。承受均勻水壓力（或土壓力）的涵洞（或地鐵隧道），若忽略壓力沿洞高的變化，則選用圓形截面較為有利。

拱截面有一定抗彎剛度，不可能像懸索一樣自動(dòng)調(diào)整形狀來消除彎矩。即使精心選擇拱軸線的形狀，在荷載狀態(tài)改變或可變荷載作用下，拱內(nèi)彎矩是不可避免的。因此，拱截面必須有一定的抗彎能力。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)蘇州寒山寺旁的石拱橋——下津橋

石拱的縫不能承受拉應(yīng)力，但石橋巨大自重引起的拱內(nèi)壓應(yīng)力可像預(yù)應(yīng)力一樣抵消彎矩引起的拉應(yīng)力，因此石拱也能承受一定的彎矩。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)上海青浦縣朱家角鎮(zhèn)放生橋共五跨，橋長70.8m，是國內(nèi)最大的古石拱橋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)運(yùn)河邊供拉纖用的連續(xù)石拱橋就地取材，充分利用了石材抗壓的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)合理，造型美觀。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)北京頤和園十七孔橋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)土坯拱3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

拱截面除了常用的矩形截面外，還可采用T形截面拱、雙曲拱、波形拱、折板拱等；跨度更大的拱可采用箱形截面、鋼管、鋼管混凝土截面，也可用型鋼、鋼管或鋼管混凝土組成組合截面。

應(yīng)當(dāng)指出，拱是一種平面結(jié)構(gòu)，在平行切出的各個(gè)拱圈上相應(yīng)位置各點(diǎn)的內(nèi)力都是相同的。(a)各種拱截面圖3-20：拱的截面3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)帶拉桿的雙曲拱屋蓋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)網(wǎng)狀筒拱網(wǎng)狀筒拱象用竹子(或柳條)編成的筒形筐，也可理解為在平板截面的筒拱上有規(guī)律地挖掉許多菱形洞口而成。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

拱可以做成無鉸拱、兩鉸拱或三鉸拱，在均布全跨荷載下總彎矩M=qL2/8

，則其支座推力為：H=qL2/8f

式中：f—為拱的矢高；L—為拱跨度。可見，拱推力和拱的矢高成反比，拱越高，推力越小。綜合受力狀態(tài)和審美條件，常見拱的跨高比

L/f=5～8，個(gè)別情況也可用到L/f=12，此時(shí)拱推力較大。(a)拉桿拱(b)落地拱VHHHVVVHHHVVLf3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)北京革命軍事博物館帶地下拉桿的鋼筋混凝土落地拱3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)趙州橋

位于河北省趙縣，建于公元590～608年間，全長50.82m,跨度L=37.20m,矢高f=7.23m,f/L=1/5.12,橋?qū)?0m,是世界上最早的敞肩式拱橋,早于歐州同類橋約1000年。主拱上方設(shè)有四個(gè)小拱，既便于泄洪，減輕自重，又更加美觀。無論在結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型和經(jīng)濟(jì)上都達(dá)到了極高的成就。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)敞肩式石拱橋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)上承式敞肩拱橋（延安）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)上海黃浦江上的第四座大橋——盧浦大橋

全長750m，主跨550m，是世界上跨度最大的中承式箱形截面鋼拱橋。2025/1/9183.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)施工中的盧浦大橋

（拼裝主拱）施工專用門架施工專用拉索3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)施工中的盧浦大橋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)盧浦大橋（中承式拱橋）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

兩個(gè)拱向內(nèi)傾斜,中間有多根剛性橫梁相連，使大橋在出平面方向更加穩(wěn)定。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

八、拱(Arch)橋面公路景觀3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)盧浦大橋橋面（夜景）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)盧浦大橋（夜景）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)盧浦大橋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

拱的推力可以由抗推力支座承擔(dān)，也可設(shè)拉桿來承受推力。在房屋建筑中還可利用相鄰房屋的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)來平衡。承受拱推力的各種措施c)拱作屋架d)拱作墻梁e)由框架結(jié)構(gòu)支承的拱抗側(cè)力框架f)由水平屋蓋支承的拱水平屋蓋結(jié)構(gòu)g)抗側(cè)力構(gòu)件(剪力墻)h)兩側(cè)拉桿VVHH3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)北京

崇文門菜市場

利用兩側(cè)房屋承受拱推力3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)北京

崇文門菜市場裝配式鋼筋混凝土拱3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)古老的鋼拱橋（鉚釘連接）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)下承式鋼拱橋（拱間支撐使兩片拱形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)拱型桁架（注意：有斜腹桿,不是拱）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

八、拱(Arch)澳大利亞悉尼歌劇院殼板組成的拱結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)澳大利亞

悉尼歌劇院（殼拱結(jié)構(gòu)）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)澳大利亞

悉尼歌劇院（殼拱結(jié)構(gòu)細(xì)部）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

在建筑工程中,拱除了直接作為屋蓋結(jié)構(gòu)外，還可用來承受懸掛荷載。拱與索組合應(yīng)用可以建造各種造型生動(dòng)、受力合理的結(jié)構(gòu)形式。圖為美國某跨越高速公路利用公路上方空間建造汽車游客旅館(Motel)的設(shè)計(jì)方案，其中大跨度拱是其主要承重結(jié)構(gòu)，房屋都掛在拱下。拱的矢高大，內(nèi)力小，采用抗壓強(qiáng)度很高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，顯得十分輕巧。156m31m3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

懸索與拱巧妙結(jié)合

對比美國明尼亞波利斯(Minneapolis)聯(lián)邦儲備銀行大廈，有工程師提出了大膽的設(shè)計(jì)方案:假如聯(lián)邦儲備銀行需要擴(kuò)建，可以將拱結(jié)構(gòu)應(yīng)用到擴(kuò)建加層部分。此時(shí)，拱的推力可部分抵消索的水平力，加層部分房屋除對兩端立柱(筒體)增加豎向荷載外，對下部結(jié)構(gòu)影響很小，完全可以在設(shè)計(jì)中預(yù)先予以考慮。這樣的擴(kuò)建加層方案經(jīng)濟(jì)合理，簡單易行，可見結(jié)構(gòu)工程師的精心構(gòu)思了。桁架筒體加層一期工程美國明尼亞波利斯(Minneapolis)聯(lián)邦儲備銀行大廈懸索與拱的巧妙結(jié)合美國明尼亞波利斯(Minneapolis)聯(lián)邦儲備銀行大廈懸索與拱的巧妙結(jié)合3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

懸索與拱巧妙結(jié)合形成的索拱結(jié)構(gòu)受力合理，外形美觀，施工方便，目前已應(yīng)用在較大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)中。

拱索頂桿上海浦東國際機(jī)場大跨索拱結(jié)構(gòu)屋蓋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)八、拱(Arch)

懸索與拱巧妙結(jié)合形成的索拱結(jié)構(gòu)受力合理，外形美觀，施工方便，利用中間頂桿可輕易地對拱施加預(yù)應(yīng)力。目前在較大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)中已常應(yīng)用。

頂桿索拱在吊天棚內(nèi)九、薄殼結(jié)構(gòu)(ShellStructure)五、網(wǎng)架體系(LatticegridSystem)六、張拉索結(jié)構(gòu)(Tension-CableStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)(TheMajorStylesandCharacteristicsofHorizontalStructuralSystem)七、膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure)

八、拱結(jié)構(gòu)(

ArchStructure)九、薄殼結(jié)構(gòu)(ShellStructure)十一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)十二、門式剛架(

PortalFrame)十、組合結(jié)構(gòu)(CompositeStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

九、薄殼(Shell)薄殼（Shell）

薄殼是薄壁空間結(jié)構(gòu)，與張拉膜和雙向懸索結(jié)構(gòu)(Two-WayCable-SuspendedStructure)有很多相似之處，張拉膜或懸索結(jié)構(gòu)只能沿膜或索的方向承受拉力，而薄殼結(jié)構(gòu)不僅可以在薄殼曲面內(nèi)承受任意方向的軸力(拉或壓)，還可以在殼面內(nèi)承受很大的剪力。薄殼結(jié)構(gòu)與張拉薄膜受力狀態(tài)正好相反，就象拱和懸索結(jié)構(gòu)受力相反一樣；薄殼殼面有一定剛度，不能隨荷載變化調(diào)整自己的形狀改變內(nèi)力狀態(tài)，所以薄殼內(nèi)除薄膜內(nèi)力(正應(yīng)力和剪應(yīng)力)外還有小部分彎矩，所以薄殼殼面必須具有一定的抗彎能力。鋼筋混凝土（或鋼絲網(wǎng)水泥）薄殼可以根據(jù)需要調(diào)整殼面各部分的厚度和配筋，能最大限度地做到等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

薄殼結(jié)構(gòu)殼面薄，自重輕，既是大跨度建筑的承重結(jié)構(gòu)也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出，薄殼結(jié)構(gòu)是由殼面和邊緣構(gòu)件兩部分組成，邊緣構(gòu)件是殼面的邊界和支座，為殼面提供受力明確的邊界條件，是薄殼結(jié)構(gòu)的重要組成部分。邊緣構(gòu)件的損壞會徹底改變殼面的受力狀態(tài)，甚至導(dǎo)致整個(gè)殼體的破壞或倒塌。例如，一個(gè)雞蛋是完整的薄殼，半個(gè)雞蛋殼就是沒有邊緣構(gòu)件的薄殼，很容易破壞。可見，邊緣構(gòu)件在薄殼中具有重要作用，千萬不能忽視。生活中常用的塑料臉盆也可看作是一個(gè)薄殼，可以設(shè)想，如果把塑料臉盆的邊緣翻轉(zhuǎn)部分(邊緣構(gòu)件)剪去，則臉盆的剛度會大大減少，受力狀態(tài)也將大大改變。薄殼殼面可以整體澆筑，也可劃分為小塊，預(yù)制后在現(xiàn)場拼裝。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

薄殼按其外形可分為多種形式：

1．球殼

球殼是球面的一部分，可以從球面切割出來。完整的半球殼常見于天文館或教堂的屋頂。球殼在平面上也可以切割為矩形、方形或多邊形平面。常見的球殼大多為非半球圓形平面，殼越扁(h越小)，環(huán)拉力越大；殼越高，拉力越小；半球殼θ=90°,則拉力T=0。TTwHHVVH(a)計(jì)算簡圖邊環(huán)DRRh3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)各種球殼工程3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)美國麻省理工學(xué)院（MIT）禮堂（球殼平面為正三角形）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)麻省理工學(xué)院（MIT）禮堂邊緣構(gòu)件的鉸支座3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

2．雙曲扁殼

雙曲扁殼兩個(gè)方向都有曲率，一般f/L＝（fa+fb）/L＜1/5，比較扁平，故稱雙曲扁殼。由于殼較扁，殼體內(nèi)以壓應(yīng)力為主，特別適合用鋼筋混凝土來建造。通常按計(jì)算所需殼厚很小，設(shè)計(jì)中一般按施工構(gòu)造要求確定殼面厚度。雙曲扁殼可以由一根拋物線沿另一根拋物線平移而得，平面可以是方形，也可以是矩形。（b)雙曲扁殼殼面及座標(biāo)系（c)南斯拉夫貝爾格萊德展覽館3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

鋼筋混凝土雙曲扁殼受力合理，在跨度為30m左右時(shí)，按計(jì)算殼厚只需30～40

mm。設(shè)計(jì)中一般按施工構(gòu)造要求選用殼面厚度，例如北京火車站正廳屋頂?shù)谋鈿?，平面尺寸?5m×35

m，矢高f=

7

m，殼厚δ=80

mm完全是施工工藝的要求。北京火車站鳥瞰圖3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

雙曲扁殼的邊緣構(gòu)件根據(jù)工程的具體情況，可選用帶拉桿的雙鉸拱、拱形桁架、變截面梁或墻支承的曲梁，也可選用空腹桁架或剛架等。邊緣構(gòu)件邊緣構(gòu)件北京

燕山石化化肥倉庫雙曲扁殼屋蓋（邊緣構(gòu)件為帶拉桿的拱）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

3．雙曲拋物面殼

雙曲拋物面是由一根母線圍繞一根與其不平行的軸線旋轉(zhuǎn)形成的曲面，常見冷卻塔就是典型的雙曲拋物面殼。由于這種曲面兩個(gè)方向的曲率相反，又稱負(fù)高斯曲面。從雙曲拋物面殼上可以切割出馬鞍形殼或各種平面形狀的扭殼。線軸母線3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

矩形平面的雙曲拋物面殼形狀像馬鞍，又稱馬鞍形殼。（a)馬鞍形殼雙曲線導(dǎo)線(拋物線)母線(拋物線)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

矩形平面的雙曲拋物面還可以用一條母線沿另兩條互不平行的直線移動(dòng)而得，很象把一個(gè)四邊形扭一下而成，又稱為扭殼。在豎向荷載作下向上凹的曲線方向是主拉應(yīng)力方向，而向下凹的方向是主壓應(yīng)力方向。沿兩個(gè)母線方向布置直線型空間桁架也可構(gòu)成網(wǎng)殼。扭殼可以單個(gè)使用，還可組成各種組合，平面形狀也比較靈活。(c)扭殼3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型

和特點(diǎn)

九、薄殼(Shell)墨西哥科亞肯某教堂雙曲拋物面扭殼3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

鋼筋混凝土雙曲拋物面組合屋蓋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

4．圓柱形殼(又稱筒殼)

它在一個(gè)方向是圓弧形，另一方向曲率為零。與拱的受力狀態(tài)不同，拱是平面受力狀態(tài)，切出任意拱圈，其應(yīng)力狀態(tài)相同，每個(gè)拱圈獨(dú)立受荷；而圓柱殼是空間受力狀態(tài)，它必須有端隔板和邊梁作為殼面的邊緣構(gòu)件。可以四角支承，也可以支承在端隔板或邊梁上，它是整個(gè)殼(包括邊緣構(gòu)件)共同工作的，如果把圓柱殼沿圓弧方向切成小條(形狀象拱圈)，則每一圈的應(yīng)力狀態(tài)都不同。筒殼按其長寬比可以分為長殼和短殼，長殼縱向彎曲應(yīng)力分布與弧形截面梁相似，長的圓柱殼可近似按弧形截面梁計(jì)算。大禮堂(方案)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

圓柱形殼只在一個(gè)方向有曲率，采用滑動(dòng)模板平移施工比較方便。圓柱殼也可在縱向或橫向多跨連續(xù)或交叉使用。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

5．折板結(jié)構(gòu)

折板也是薄壁空間結(jié)構(gòu)的一種形式，可以看作是圓柱形殼殼面曲率為零的特例。折板的形式很多，目前應(yīng)用最廣的是V形折板屋蓋。長折板在縱向可近似看作是V形截面的梁，在橫向可以看作是支承在彎折點(diǎn)處的連續(xù)平板。折板結(jié)構(gòu)的跨度與折板的有效高度h有關(guān)。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)

折板結(jié)構(gòu)通常預(yù)制生產(chǎn)，為增大使用跨度，可沿折板縱向施加預(yù)應(yīng)力，一般可在預(yù)應(yīng)力臺座上采用先張法施工。每兩塊折板一組,可以象折頁一樣折攏，便于吊裝運(yùn)輸。吊裝就位后再打開折板，擱置在預(yù)先準(zhǔn)備好的三角形支座上。目前國內(nèi)重復(fù)使用圖集CG434提供波寬為2

m、3

m兩種預(yù)應(yīng)力V形折板，調(diào)整折板橫向傾角可改變折板的有效高度h，以適應(yīng)不同跨度和不同承載力的要求，跨度可在6

m到18

m范圍內(nèi)選用。

折板結(jié)構(gòu)，特別是V形折板施工方便、自重輕、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，跨度可以做得比較大，外形也有特點(diǎn)，但屋蓋隔熱、保暖比較麻煩，若做吊頂，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就提高了。故特別適用于保溫要求不高的倉庫及水泵房等。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)北京燕山石化某倉庫折板結(jié)構(gòu)（施工階段）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)北京燕山石化某倉庫折板結(jié)構(gòu)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)某折板結(jié)構(gòu)水泵房外景3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)某折板結(jié)構(gòu)水泵房內(nèi)景3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)美國混凝土協(xié)會（ACI）折板結(jié)構(gòu)屋蓋3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)九、薄殼(Shell)某水族廳傘型折板結(jié)構(gòu)屋蓋十、組合結(jié)構(gòu)(CompositeStructure)五、網(wǎng)架體系(LatticegridSystem)六、張拉索結(jié)構(gòu)(Tension-CableStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)TheMajorStylesandCharacteristicsofHorizontalStructuralSystem七、膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure)

八、拱結(jié)構(gòu)(

ArchStructure)九、薄殼結(jié)構(gòu)(ShellStructure)十一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)十二、門式剛架(

PortalFrame)十、組合結(jié)構(gòu)(CompositeStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會

英東游泳館（平面為100m×84m）內(nèi)設(shè)跳水池和50m長的標(biāo)準(zhǔn)游泳池

5.風(fēng)道1.休息廳2.機(jī)房3.燈光，音響控制4.電化教室1.休息廳2.機(jī)房3.燈光，音響控制4.電化教室1.休息廳2.機(jī)房3.燈光，音響控制4.電化教室5.風(fēng)道3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會英東游泳館（外景）主要承重結(jié)構(gòu)為1.8m×1.8m的箱形截面鋼梁，支承在兩端的筒體上，跨度達(dá)100m。

3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會

英東游泳館（外景）

鋼梁每側(cè)設(shè)四排斜拉索為鋼梁提供中間彈性支座，以提高鋼梁的承載力和剛度。但單側(cè)作用的斜拉力使高達(dá)70m的兩端筒體承受很大的彎矩，為此需要在端筒外側(cè)設(shè)置了大量預(yù)應(yīng)力鋼筋，以防端筒在巨大彎矩作用下開裂。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會

英東游泳館（外景）端筒頂部截面為6m×9m，底部截面達(dá)12m×12m。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會

英東游泳館（側(cè)面）

從側(cè)面看，屋蓋外形很像中國式“大屋頂”，獨(dú)具民族特色。

3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

十、CompositeStructure

例1：英東游泳館

從內(nèi)部看，橫向人字形平面鋼桁架外形與兩跨連續(xù)梁的彎矩圖相似，有效地減小了桁架中的彎矩。箱形大梁箱形大梁人字形桁架3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure

例1：北京亞運(yùn)會

英東游泳館（內(nèi)景）

桁架中間高兩側(cè)低，完全符合布置跳臺的功能要求，桁架體系外形酷似一個(gè)網(wǎng)兜，可見桿件以受拉為主，十分經(jīng)濟(jì)。

3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

十、CompositeStructure例2：北京

朝陽體育館（外景）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：北京朝陽體育館為亞運(yùn)會排球比賽設(shè)計(jì)的體育館，建筑面積7880m2。比賽廳平面為78m×66m的橢圓形，場地34m×44m,設(shè)有座席3384個(gè)。朝陽體育館造型新穎，功能合理，尤其以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系，受到工程界的好評。下面作一簡單分析，以加深對結(jié)構(gòu)概念、體系和選型的理解。1.休息廳2.主席臺入口層平面3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：北京朝陽體育館（外景）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：(一)結(jié)構(gòu)體系概況

在體育館橢圓形平面中央沿縱向布置由三根鋼管構(gòu)成的組合拱作為主要水平結(jié)構(gòu)，拱上部主懸索及吊索為拱提供中間彈性支座，以減小大跨度拱的內(nèi)力。主懸索兩端錨固在三角形剪力墻頂上，剪力墻上部挖空，形成三角形框架。在主懸索水平力作用下框架豎桿受壓，斜桿受拉，受力明確。斜拉桿采用后張預(yù)應(yīng)力混凝土，以提高斜拉桿的抗裂性。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：

朝陽體育館施工現(xiàn)場（剪力墻及邊拱）3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：朝陽體育館斜拉桿的預(yù)應(yīng)力錨頭3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：朝陽體育館平面圖及剖面圖1.休息廳2.主席臺橫剖面入口層平面

沿體育館縱向邊緣與鋼管組合拱相對布置傾斜的鋼筋混凝土邊拱，在邊拱和鋼管組合拱之間布置屋面承重索，與承重索正交方向布置穩(wěn)定索，以保證懸索屋蓋的穩(wěn)定性。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：

主要豎向結(jié)構(gòu)為四片八字形分開的剪力墻，豎向荷載和水平荷載都通過它傳給基礎(chǔ)。另外，看臺部分的荷載將由看臺下的框架傳給基礎(chǔ)。承重索穩(wěn)定索承重索穩(wěn)定索鋼管組合拱鋼管組合拱3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：(二)豎向荷載下的受力分析鋼管組合拱

1.荷載通過拱自身推力傳給下部剪力墻；

2.荷載由上部吊索傳給主懸索，再傳給剪力墻頂端，由三角形框架的豎向壓桿和斜拉桿平衡。各自傳來的拉力和推力的水平分量，在剪力墻底部基本上抵消，所以傳給基礎(chǔ)的主要是豎向壓力，彎矩和水平力都很小。鋼筋混凝土邊拱

把屋面承重索傳來的荷載通過拱推力作用到剪力墻下部，由于兩側(cè)邊拱對稱布置，邊拱推力的水平分量也互相抵消，傳給基礎(chǔ)的只剩下豎向荷載。屋面承重索與鋼筋混凝土邊拱平面間有一個(gè)夾角(見橫剖面)，邊拱的一部分重力將由屋面承重索平衡掉，減小了邊拱對下部看臺框架的壓力。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

十、CompositeStructure例2：北京

朝陽體育館內(nèi)景3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：(三)水平荷載下的受力分析

縱向水平荷載是由四片剪力墻承受。由于巧妙地采用了在平面上八字形分開的剪力墻和傾斜的拱，大大提高了結(jié)構(gòu)體系的橫向剛度。可以看出，橫向水平荷載也通過屋面體系傳給組合拱，拱在平面上成曲線形，且兩個(gè)拱的曲率相反，(就象懸索結(jié)構(gòu)中的承重索和穩(wěn)定索一樣)不論哪個(gè)方向傳來水平力，對拱引起的附加內(nèi)力正好相反，一肢受拉，另一肢受壓，并且通過自身的曲線傳到剪力墻，都成為作用在剪力墻平面內(nèi)的內(nèi)力。1.休息廳2.主席臺入口層平面剖面圖3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：朝陽體育館組合拱球節(jié)點(diǎn)及吊點(diǎn)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：朝陽體育館內(nèi)景(四)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1．建筑功能完全滿足排球比賽要求。結(jié)構(gòu)體系布局巧妙，受力合理，主要荷載集中在四片八字形分開的剪力墻上，水平分力基本抵消，傳給基礎(chǔ)的主要是豎向荷載。

2．主要承重結(jié)構(gòu)，以軸力為主，充分利用了結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度，自重輕，地震力小；近似圓形的平面減小了風(fēng)荷載。

3．八字形分開的剪力墻和平面上曲線形的組合拱，使各個(gè)方向的水平力最后都轉(zhuǎn)化為作用在剪力墻平面內(nèi)的荷載，受力合理，剛度好。

4．預(yù)應(yīng)力懸索結(jié)構(gòu)屋蓋自重輕，剛度和穩(wěn)定性好。屋面承重索平衡掉鋼筋混凝土邊拱的一部分豎向荷載，大大減輕了看臺后部框架的負(fù)擔(dān)。因此，可把下部框架柱內(nèi)移，看臺后部懸挑在外，使體育館外形更顯得輕巧明快。3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：

朝陽體育館的結(jié)構(gòu)體系具有較大的承載能力和剛度，可以應(yīng)用到更大跨度的建筑中去，對于比賽廳平面為78m×66m的排球館，這種結(jié)構(gòu)體系的潛力似乎還沒有被充分利用。

3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)十、CompositeStructure例2：(五)對比

1,懸索和斜拉索；2,拱和梁；3,水平力的處理。1.休息廳2.主席臺入口層平面剖面圖十一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)五、網(wǎng)架體系(LatticegridSystem)六、張拉索結(jié)構(gòu)(Tension-CableStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)(TheMajorStylesandCharacteristicsofHorizontalStructuralSystem)七、膜結(jié)構(gòu)(MembraneStructure)

八、拱結(jié)構(gòu)(

ArchStructure)九、薄殼結(jié)構(gòu)(ShellStructure)十一、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)十二、門式剛架(

PortalFrame)十、組合結(jié)構(gòu)(CompositeStructure)3.2結(jié)構(gòu)水平體系的主要類型和特點(diǎn)

十一、

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層(TheHorizontalstructure－TransitionStory)大型水平構(gòu)件——結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

現(xiàn)代多層及高層建筑使用功能多種多樣，在同一棟建筑內(nèi)有許多不同的功能要求，一般情況下房屋底部幾層需要布置營業(yè)大廳或跨度較大的舞廳、餐廳、會議大廳等，上部需要布置辦公室，甚至小開間的住宅等