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木屋拱型结构分析
时间:2020-10-08  浏览:
木材一般都是直的,木屋别墅的拱形部件基本需要加工而成。
拱构材:拱构材主要部分含弯曲构材构成之3铰拱或2铰拱型式。
拱构材之梁柱配置:依建筑物之规模及拱构材型式做适当之配置。
对于重力载重之计划:
-拱构材应能安全承受重力载重所引起之应力。
-拱构材得设置桁条、椽条、水平斜撑等连结材以传递重力载重。
-承受不均匀分布之重力载重时,应就全体构造进行考量。
-框架(骨组)型式应牢固接合。
-柱脚等之接合部不得因剪力而引起割裂。
-相当于柱之拱构材部分,原则上不得有纵向接合;相当于梁之拱构材部分,其纵向接合应避免设置在挠曲应力较大之处。
-与其他构材接合时,应避免拱构材发生缺损。
-柱脚滑动时,应避免使基础伴随移动。
对于水平载重之计划:
-拱构材应能安全承受水平载重所引发之应力。弯曲部分之横向拉应力尤应特别注意。
-拱构材间应在其构面垂直方向配置适当之连结材、斜材。
-使用斜撑材时,应避免拱构材产生缺口。
-屋檐端等应能安全承受局部风压;山墙应能安全承受面外风压力。
-柱脚接合部不得因水平剪力而发生割裂。

拱型结构:
a、拱型(arch)结构为主要含有弯曲部之3铰拱(3-hinged arch)或2铰拱(2-hinged arch)型式。拱形材之制作,常须依赖集成材,其弯曲部之曲率半径愈小时,必须使用较薄之集成元。
b、拱形材构成之构架需承受重力载重及风力、地震力等水平载重所产生之轴力、剪力及弯矩,因此需配合建筑物之规模,适当配置拱型结构。
c、铰接接合设计系假设该处不承受弯矩,因此构架形式应确实反映接合方式。参考图。
木屋拱形结构

d、拱形材一般个体庞大,不易运输,常运至现场再接合起来,因此接合位置应选在弯矩较小处,尤其在拱形下部轴力较大部分不可设置接合部。
e、拱形构造之设计,对于弯矩应检讨挠曲应力,对于剪力应检讨剪应力,对于轴力应检讨轴应力及挫屈。拱形曲率减少方向有挠曲应力作用时,在弯曲部分会发生木材性质上最弱之纤维直交方向拉应力,此应力与曲率半径成反比例,因此使用曲率大之拱形材时,该应力不得超过横向容许拉应力。最大横向拉应力由下式公式求出:
公式
其中 ρ:曲率半径
M:弯矩
b:材宽
h:材深