建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)講義：?jiǎn)螌訌S房的結(jié)構(gòu)體系11

(七)空腹桁架

    由于使用上的需要或建筑功能上的要求，如在桁架高度范圍內(nèi)開(kāi)門窗或天窗、或在桁架高度范圍內(nèi)作設(shè)備層、或需要穿越管道與人行道，或桁架暴露于室外需要適當(dāng)美觀等原因，不允許桁架有斜腹桿，只有豎桿的桁架，即是空腹桁架。

    本節(jié)所述之平面桁架、立體桁架與空腹桁架，其總體仍然是受彎構(gòu)件，本質(zhì)是格構(gòu)式梁或梁式桁架。

    二、拱殼

    拱是抗壓材料的理想形式，拱形的土穴、巖洞是自然界存在最多的天然結(jié)構(gòu)。拱是受壓的，土與石承壓性能好，因此天然結(jié)構(gòu)中拱形的土穴與巖洞占絕大多數(shù)。

    殼體具有三大功能，即強(qiáng)度大、剛度大和板架合一，這是由于殼能雙向直接傳力、具有極大空間剛度和屋面與承重合一的面系結(jié)構(gòu)。本節(jié)將拱與殼分述如下：

    (一)拱

    東西方古國(guó)，很早就產(chǎn)生了拱結(jié)構(gòu)。如：中國(guó)的弧拱、古埃及、希臘的券拱；古羅馬的半圓拱；拜占庭的帆拱；羅馬建筑的肋形拱；哥特建筑的尖拱等。

    現(xiàn)代的拱結(jié)構(gòu)多采用圓弧拱或拋物線拱，其所采用的材料相當(dāng)廣泛，可用磚、石、混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土，也有采用木材和鋼材的。拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍很廣；最初用于橋梁，在建筑中，拱主要用于屋蓋、或跨門窗洞口，有時(shí)也用作樓蓋、承托圍墻或地下溝道頂蓋。

    拱所承受的荷載不同，其壓力曲線的線形也不相同，一般按恒載下壓力曲線確  定；在活載作用下，拱內(nèi)力可能產(chǎn)生彎矩，這時(shí)鉸的設(shè)置就會(huì)影響拱內(nèi)彎矩的分布狀況。與剛架相仿，只有地基良好或兩側(cè)拱肢處有穩(wěn)定邊跨結(jié)構(gòu)時(shí)才采用無(wú)鉸拱，這種拱很少用于房屋建筑。雙鉸拱應(yīng)用較多，為適應(yīng)軟弱地基上支座沉降差及拱拉桿變形，最好采用靜定結(jié)構(gòu)的三鉸拱，如西安秦俑博物館展覽廳，由于地基為Ⅰ-Ⅱ級(jí)濕陷性土而采用67m跨的三鉸拱。

拱身可分為兩大類，即梁式拱和板式拱。

粱式拱有兩種：

    (1)肋形拱；

    (2)格構(gòu)式拱。

    2．板式拱有六種：

    (1)筒拱；

    (2)凹波拱；

    (3)凸波拱；

    (4)雙波拱；

    (5)折板拱；

    (6)箱形拱。

    拱以曲桿抗衡并傳遞外力給支座，故鉸支座不僅承受豎向力，并有相當(dāng)大的水平向外的拱腳推力，其合力就位于拱軸曲線在支座點(diǎn)的切線方向上。拱腳有推力是其主要力學(xué)特征之一，矢高f越小，推力越大。一次超靜定的雙鉸拱，支座的垂直或水平位移均會(huì)引起    內(nèi)力變化，對(duì)支座在推力作用下無(wú)變位的要求就更嚴(yán)格。由此可見(jiàn)，為了使拱保持正常工    作，務(wù)必確保其支座能承受住推力而不位移，故拱腳推力的結(jié)構(gòu)處理，是拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中    心問(wèn)題。

    3．一般，抵抗推力結(jié)構(gòu)的處理方案，有下列幾種：

    (1)推力由拉桿直接承擔(dān)；

    (2)推力由水平結(jié)構(gòu)承擔(dān)。

    4．結(jié)合拱腳部位有下列的處理方案：

    (1)連續(xù)拱的中間支座，兩側(cè)恒載作用下拱腳推力相抵消，故中間各跨可不設(shè)拉桿；    非對(duì)稱活荷(雪、風(fēng)荷等)作用下，兩側(cè)不平衡推力，可由作為中間支座的梁來(lái)抗衡。

    (2)邊跨拱的邊支座處理；

    1)邊圈梁；

    2)挑檐板；

    3)邊跨平頂。

    (3)推力由豎向結(jié)構(gòu)承擔(dān)。豎向結(jié)構(gòu)有下列四種形式：

    1)扶壁墻墩；

    2)飛券；

    3)斜托墩；

    4)邊跨結(jié)構(gòu)。

    (4)推力直接傳給基礎(chǔ)一落地拱。拱結(jié)構(gòu)布置有下列六種：

    1)并列布置；

    2)徑向布置；

    3)環(huán)向布置；

    4)井式布置；

    5)多叉布置；

    6)拱環(huán)布置。