薄壳结构 (1)复习过程.ppt

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1、薄壳结构组长：冯帅组员：韩昆昊，顾帅，国航，郭伟昊，刘松洋薄壳结构1.概述2.薄壳的曲面形式3.圆顶结构4.筒壳结构5.双曲扁壳结构起源与发展起源:人类远在数千年前早已找出了各式各样的日用壳体，如锅、碗、坛、罐……以后工业逐渐发达，造出了灯泡、钢盔、木舟、机壳等不胜枚举。发展壳体用于建筑结构虽为时较早，但工程界开始研究、分析、试验已是19世纪，到20世纪初叶壳体结构的发展一直缓慢二战期间及战后壳体结构发展才迅速起来。只有空间受力的结构体系才能够很好地解决大跨度屋盖的问题，而且只有空间体系的结构才能组成富有造型特

2、点的屋盖形式。壳结构的演变1.两边支承的单向板只有一个方向受弯，另一个方向的抗弯能力根本没有利用；2.如果把做成四边支承的双向板，那么，双向受弯，两向共同受荷，则材料的抗弯潜力得到较充分的发挥。3.在相同荷载作用下，双向板比单向板的跨度可以大1.3~1.8倍。4.双向板虽然是四边支承而起双向受力的作用，但还是平面结构，它的内力还是弯矩。把平板做成曲板，曲板的内力就改变为受压为主，受压比受弯更能发挥材料的性能，尤其是多向受压，处于空间状态更加有利。横向受荷传力的梁起“担”的作用，不能材尽其用，并非经济的结构形式；

3、以曲梁承荷传力的拱起“顶”的作用，能进一步发挥材力，是较先进的结构形式；壳体与此相仿，以曲板承荷传力，而且更进一步，它不像拱是单向受荷传力的平面结构，而是双向受荷传力的空间结构，起双向“顶”的作用。定义壳体结构一般是指由两个几何曲面构成的空间薄璧结构。两曲面间的距离，即壳体的厚度t。t不随坐标变化时称为等厚度壳体，反之称为变厚度壳体。平分壳体厚度的曲面叫做壳体的中面。划分设R为中面的曲率半径，在max(t/R)＜1/20的情况下，壳体可按照薄壳理论进行计算，所得结果与按厚壳理论计算所得结果比较起来，误差一般不超

4、过通常工程上所容许的计算误差（5％）。根据上述不等式而将壳体划分成薄壳与厚壳两类。实际应用的壳体通常是很薄的，多数在下列范围内：1/1000＜t/R＜l/50。薄壳的特点薄壳必须具备两个条件：1.曲面2.刚性1.理解为四边支承的曲板。2.主要依靠曲面内的双向轴力和顺剪力承重。3.强度和刚度主要依靠几何形状的合理性，而不是结构截面尺寸得到。4.空间整体工作性能良好，内力均匀，结构自重小；5.强度高、刚度大、材料省、经济合理。6.曲面多样化，丰富建筑造型。特点体型复杂；现浇结构时费工费模板材料，施工不便；板厚太小，

5、结构厚度和保温隔热都靠这几公分厚的材料，隔热效果不好；长期日晒雨淋容易开裂；壳板的曲面容易引起室内声音反射和混响，对声音效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等不宜采用。按照形成的特点分为：1.旋转曲面2.平移曲面3.直纹曲面旋转曲面一平面曲线绕其所在平面上的轴旋转所形成的曲面，称为旋转曲面。该平面曲线可以有不同的形状，于是得到多种多样适应于圆形平面的穹窿（圆顶）屋盖平移曲面由一条竖向曲线做母线沿着另一条竖向曲线（导线）平行移动所形成的曲面平移曲面直纹曲面双曲抛物面一直线沿二固定曲线移动形成的曲面。扭壳面与双曲抛

6、物面扭壳面双曲抛物面柱面与柱状面柱面由直母线沿沿着两根曲率相同的竖向曲导线移动而形成的曲面。柱状面由直母线沿着两根曲率不同的竖向曲导线移动，并始终平行于一导平面而形成。锥面与锥状面锥面是一直母线沿一竖向曲导线移动，并始终通过一定点而形成的曲面。锥状面是由一直母线沿一根直导线和一根竖向曲导线移动，并始终平行于一导平面而形成的曲面。也称劈锥壳。圆顶薄壳圆顶薄壳的特点旋转曲面、正高斯曲率；球面壳、椭球面壳、旋转抛物面；适用于平面形状为圆型的建筑；杂技院、剧院、展览馆、天文馆、圆形水池顶盖是最早出现的一种古老型式。

7、厚度薄、结构自重轻、节省材料；壳体的径向和环向弯矩极小，可以忽略；壳体主要承受压力，压力沿整个球面呈扩散均匀分布，可以充分利用材料强度。圆顶的结构组成及结构型式支座环1.是圆顶结构保持几何不变的保证；2.作用类似于拱式结构中的拉杆；3.对圆顶壳面起箍的作用，阻止圆顶结构在竖向荷载作用下的裂缝开展与破坏；4.主要承受环向拉力和弯矩5.保证壳体基本上处于受压状态；并实现结构的空间平衡。支承结构的类型支承在竖向承重构件上支承在框架上竖向承重构件经向推力的水平分力由支座环承担，竖向支承构件仅承受经向推力的竖向分力。圆顶

8、的跨度较大时由于经向推力很大，要求支座环的尺寸很大。斜柱或斜拱通过壳体四周沿着切线方向的直线形、Y形或叉形斜柱，把推力传给基础；或通过沿壳缘切线方向的单式或复式斜拱，把经向推力集中起来传给基础框架利用圆顶下四周的围廊或圆顶周围的低层附属建筑的框架结构，把水平推力传给基础。框架结构必须具有足够的刚度，以保证壳身的稳定性。圆顶结构直接落地并支承在基础上若球壳边缘全部落地，则基础同时作为受拉