建筑结构选型-第五章钢筋混凝土空间薄壁结构

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1、第5章钢筋混凝土空间薄壁结构1.概念2.圆顶3.筒壳和锥壳4.双曲扁壳5.扭壳6.折板7.雁形板8.幕结构天津南美风情酒店（水母酒店）1.概述薄壁结构的概念结构的厚度远小于长度和宽度，一般由金属或钢筋混凝土材料制成，受力特点为空间受力体系。1.概述1.1薄壳结构的概念概念：壳体结构：上下两个几何曲面构成的薄壁空间结构等厚度壳：两个曲面之间的距离（壳体的厚度）处处相等薄壳：壳体的厚度远小于最小曲率半径R时称为薄壳1.概述1.1薄壳结构的概念受力主要为力矩（双向弯矩和扭矩）薄壳：受力主要为双向轴力和顺剪力利用其空间几何形状的合理性，空间受力实现了

2、很大的强度和刚度薄壳与平板受力比较1.概述1.1薄壳结构的概念1.“薄”，优点材料省，经济；自重小，适合大跨度；曲面多样化，建筑造型丰富。薄壳结构的特点2.“空间受力”，优点内力比较均匀，强度大，刚度大；空间整体工作性能好。3.缺点：体型复杂，现浇施工时费工费料，施工不便；板厚太小，隔热效果不够好；长期日晒雨淋容易开裂；壳伴天棚曲面容易引起室内声音反射和混响，大会堂、影剧院、体育馆等不宜采用。K=k1k2一开口壳体的中曲面a：被这个曲面所覆盖的底面最短边壳顶：底面以上的中曲面上的最高点O矢高f:壳顶到底面之间的距离矢率：f/a；矢率很小的壳体称为

3、扁壳钢筋混凝土结构中，f/a≤1/5时，可按扁壳结构壳体的参数1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（1）旋转曲面：由一条平面曲线绕该平面内某一给定直线旋转一周所形成的曲面冷却塔1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（2）平移曲面：由一条竖向曲线（母线）沿另一条竖向曲线（导线）平行移动形成的曲面椭圆抛物面1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（2）平移曲面：由一条竖向曲线沿另一条竖向曲线（母线）平行移动形成的曲面双曲抛物面双曲抛物面1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（3）直纹曲面：由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成柱面（圆柱面、椭圆柱面、抛物柱

4、面等），柱状面1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（3）直纹曲面：由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成锥形面、劈锥曲面锥形面、劈锥曲面1.概述1.2薄壳结构的曲面形式（3）直纹曲面：由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成扭曲面1.概述1.3薄壳结构的内力壳体结构的内力薄膜内力（计算单位：中曲面单位长度的内力）1.概述1.3薄壳结构的内力薄膜内力（计算单位：中曲面单位长度的内力）薄膜内力是主要内力的条件：（1）曲面结构壁厚满足（2）壳体曲面均匀连续变化（3）壳体上的荷载均匀连续分布（4）壳体各边界能沿曲面的法线方向

5、自由移动，支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力1.概述1.4薄壳结构的施工（1）现浇混凝土壳体特点：整体性最好；费支架和模板；曲面模板制作费料费工；混凝土质量不易保证。1.概述1.4薄壳结构的施工（2）预制单元、高空装配成整体壳体特点：模板量少；高空作业量大大减少，故工期短；缺点是整体抗震性能较差。1.概述1.4薄壳结构的施工（3）地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升特点：高空作业量减少；脚手架减少；提升时需要临时加固。1.概述1.4薄壳结构的施工（4）装配整体式叠合壳体（钢丝网水泥薄板做模板）（5）柔模喷涂成壳体（抗拉性能比较好的柔性材料做模板

6、，如棉麻织物、草苇、钢丝网等）1.5预应力薄壳结构圆顶是正高斯曲率的旋转曲壳其形式有：球面壳、椭球面壳、旋转抛物面壳2.圆顶适用于平面为圆形的建筑，如展览馆、天文馆、圆形水池的顶盖等穹拱式的造型及其四周传力的受力特点，可以实现跨度很大厚度却很薄，同时壳体内力很小。—圆顶结构用料很少。直径25m半球形圆顶壳体厚度60mm施工方法：喷射法自重200kg/m2椭球面壳2.1圆顶的结构组成及结构型式1）壳身结构2.圆顶采光要求；集中力时；厚度太小；装配整体式结构时最常见建筑平面为正多边形时意大利佛罗伦萨圣玛利亚白花大教堂（文艺复兴时期）（世界上第一座大圆

7、顶）2.1圆顶的结构组成及结构型式2）支座环2.圆顶2）支座环横截面型式2.1圆顶的结构组成及结构型式3）支撑结构2.圆顶支撑在竖向承重结构上（墙、柱等）支座环承担径向推力的水平分量竖向支撑承担径向推力的竖直分量支撑在竖向承重结构上（墙、柱等）支撑在竖向承重结构上（墙、柱等）支撑在竖向承重结构上（墙、柱等）2.1圆顶的结构组成及结构型式3）支撑结构2.圆顶支撑在斜柱或斜拱上缺点：柱脚或拱脚使基础受到水平推力优点：平、立面布置灵活，表现力比较强2.1圆顶的结构组成及结构型式3）支撑结构2.圆顶支撑在斜柱或斜拱上2.1圆顶的结构组成及结构型式3）支撑

8、结构2.圆顶支撑在框架上由框架将水平推力传给基础。框架要有足够刚度。2.1圆顶的结构组成及结构型式3）支撑结构2.圆顶直接落地并支撑在基