拱形承压的原理

壳体具有三大功能,即强度大、刚度大和板架合一,这是由于壳能双向直接传力、具有极大空间刚度和屋面与承重合一的面系结构.
(一)拱
东西方古国,很早就产生了拱结构.如：中国的弧拱、古埃及、希腊的券拱；古罗马的半圆拱；拜占庭的帆拱；罗马建筑的肋形拱；哥特建筑的尖拱等.
现代的拱结构多采用圆弧拱或抛物线拱,其所采用的材料相当广泛,可用砖、石、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土,也有采用木材和钢材的.拱结构的应用范围很广；最初用于桥梁,在建筑中,拱主要用于屋盖、或跨门窗洞口,有时也用作楼盖、承托围墙或地下沟道顶盖.
拱所承受的荷载不同,其压力曲线的线形也不相同,一般按恒载下压力曲线确定；在活载作用下,拱内力可能产生弯矩,这时铰的设置就会影响拱内弯矩的分布状况.与刚架相仿,只有地基良好或两侧拱肢处有稳定边跨结构时才采用无铰拱,这种拱很少用于房屋建筑.双铰拱应用较多,为适应软弱地基上支座沉降差及拱拉杆变形,最好采用静定结构的三铰拱,如西安秦俑博物馆展览厅,由于地基为Ⅰ-Ⅱ级湿陷性土而采用67m跨的三铰拱.
拱身可分为两大类,即梁式拱和板式拱.
粱式拱有两种：
(1)肋形拱；
(2)格构式拱.
2．板式拱有六种：
(1)筒拱；
(2)凹波拱；
(3)凸波拱；
(4)双波拱；
(5)折板拱；
(6)箱形拱.
拱以曲杆抗衡并传递外力给支座,故铰支座不仅承受竖向力,并有相当大的水平向外的拱脚推力,其合力就位于拱轴曲线在支座点的切线方向上.拱脚有推力是其主要力学特征之一,矢高f越小,推力越大.一次超静定的双铰拱,支座的垂直或水平位移均会引起内力变化,对支座在推力作用下无变位的要求就更严格.由此可见,为了使拱保持正常工作,务必确保其支座能承受住推力而不位移,故拱脚推力的结构处理,是拱结构设计的中心问题.
3．一般,抵抗推力结构的处理方案,有下列几种：
(1)推力由拉杆直接承担；
(2)推力由水平结构承担.