结构设计8.0 索拱结构

在讨论穹顶结构的例子中已经指出，建造的结构通常既需要受压也需要受拉。首先由Poleni提出的在圣彼得大教堂穹顶设置铁环，为了防止由于压力线与穹顶轴线不重合而产生的裂缝。这个问题不是单一的现象，而是一个现象。在绳索结构和拱结构中，支座处的水平分量必须要通过地面或者相邻angrenzende的建筑构件传导。如果不能满足，则不得不要同新的解决方式，一个附加的压力或者拉力来平衡，其与支座相连接。相对应的结构被称之为索拱结构。除了索拱结构作为单独的一种结构形式，在本课件中其还有个重要的意义，其系统性被理解为是桁架、梁、框架结构的简化。

8.1简单的索拱结构

正如在绳索结构或者拱结构，以及空间索和空间拱中，荷载通过弯曲的承重构件所吸收，其呈现主要为压力或者拉力。因为结构构件在支座处是倾斜传递传递的geneigt verlaufen，所以既会有竖直方向也会有水平方向的分力，绳索是拉力，而拱是压力。如果支座无法平衡水平分力，则对于绳索结构可以通过一个简单的受压杆，对于拱结构通过一个受拉的绳子来吸收，图8.1。这种支座处的连接，既可以设计成新的结构，也可以增强原来的建筑物。

在支座处的子系统中可以看出结构作用：倾斜的绳索或者拱结构中内力的竖直分力与支座竖直分力平衡，其水平分力与新的结构的内力相平衡。通过进一步观察看，拱下受拉，绳上受压。在拱处可以看作新结构中的拉力把拱中的压力拉到了竖直方向（umlenken），就像穹顶中的拉环。又因为新结构两端的力大小相同，所以从支座向两端连接。

图8.2就是索拱的一个例子。这是一个在Plogastel建造钢筋混凝土拱桥的摸具。当从一跨桥到另一跨移动时，拱形的空脚手架Leergeruest放置在两个空的木制筏子上。这两个木筏当然只收到竖直方向的荷载（阿基米德浮力auftriebskraft von Archimedes）通过钢的拉杆吸收能够使得拱支座的水平拉力。

为了使得附加的结构能够起到作用，拱或者索在支座的连接方式必须是可以移动的v而是吃鹅玻璃窗。只有这样可以保证，附加的结构可以产生形变，且绝对必要的产生一个内力。两个支座不能都可移动，因为在受到外在水平荷载时（风或者地震）这样会产生一个易变不稳定的结构。因此需要，在一个支座处使用固定连接Festes Lager，以便应对外在水平荷载，另一个支座处使用水平连接vershiebliches Lager，从而保证受拉杆件形变且产生的作用。

拱支座处的交接是一个固定连接的例子，其连接允许一个转动 ，但阻止水平与竖直方向上的移动。对此其可以承受任意方向的荷载。这样的支座通常用一个小三角形表示，图8.3a。滑动支座verschieblichen auflager时其可以在一个方向上移动，但只能承受垂直于移动面的荷载。其用一个三角下面建一个圆球来表示。

早期的支座由钢轮组成，在两块铁板之间轮可以转动，下面的铁板是固定的fixiert，上面的固定在结构上的，可动，图8.4a。另外一个极少的构造方法是一个短的连接杆，其两端通过轮轴相连接，如图8.4b。现代的可移动Gleitlager滑动支座，其利用Teflon等合成在料于与铬钢抛光表面之间的低滑动阻力（图8.4c）。这种材料组合做产生的langkraft不到竖直荷载的1/20，所以可以说是几何可以自由转动的轴承。