第三章薄壳结构ppt课件.ppt

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1、第一节概述第二节结构分析第三节设计要求第四节节点构造第五节施工方法第三章薄壳结构第一节概述结构特点◆合理的几何形状；◆强度高、刚度大；◆用料少、经济性好；◆承受局部冲击荷载作用的能力较差。薄壳结构基本概念◆壳体厚度远小于曲面尺寸的物体。◆曲率K=1/R■主曲率■高斯曲率曲面的几何性质◆薄壳◆厚壳◆扁壳壳面形式与分类◆旋转曲面罗马万神殿约公元120～124年建于意大利，直径43.3m，用天然火山灰，变壳厚，顶厚1.2m。圣索菲亚大教堂公元532～537年建于土耳其伊斯担布尔，直径33m，原为拜占庭帝国东正教的宫庭教堂。德国耶纳泽司天文馆建于1922年，直径25m

2、半球形穹顶，砼厚6cm，第一个真正意义薄壳。北京天文馆1957年9月建成,直径25m，6cm厚，自重200kg/m2。◆移动曲面筒壳锯齿形锥壳山西平遥县棉织厂厂房扩建工程，建于1983年。折板◆组合曲面圆柱面切割组合组合扭面美国TWA环球航空公司候机楼美国著名建筑师沙里宁1961年设计，用4片钢筋砼扁壳组成，形似一只正要起飞的大鸟。美国圣路易斯航空港候机大厅墨西哥城霍奇米尔科水上公园餐馆建于1958年，费利克斯·坎德拉设计，八片莲花形双曲抛物面壳。双曲抛物面扭壳组合屋面采用材料◆砼薄壳◆预应力砼薄壳◆钢薄壳◆复合材料薄壳◆砖薄壳日本筑波出口商品中心全周由44等

3、分的预制PC板在圆周方向压紧构成。长度20m、最大幅宽2.4m的预制PC板在预制厂采用同一模板制成。第二节结构分析结构内力以应力表示以内力表示分析方法解析法直接以数学方式得到基本方程的解。半解析法对平衡方程或几何方程、物理方程中省略某些项。数值法能量差分法和有限元法。薄膜理论（无矩理论）薄膜内力在壳体中为主要内力的条件：●；●壳体具有均匀连续变化的曲面；●壳体上的荷载是均匀连续分布的；●壳体的各边界能够沿着曲面的法线方向自由移动，支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力。静定问题解析法▲旋转壳体未知数平衡方程当为圆顶时，若只有竖向旋转对称荷载，且下部支座为曲面内的

4、铰支座，则当只考虑壳自重荷载时，由有当为球面圆顶时,jNqNqrqr()压qr21()压qr21弯曲理论（有矩理论）超静定问题▲双曲扁壳设q为竖向均布荷载，w为中曲面任意点沿z轴的位移函数，由平衡方程、几何方程和物理方程，并设（x，y）为内力函数，经过一系列推导有：双曲扁壳基本方程双曲扁壳内力分布扁壳受力特征（均布竖向荷载）●中央大部区域主要为薄膜内力；●边界中部区除薄膜内力外，还有较大的单向弯曲内力；●角部区受力复杂，除薄膜内力外，还有较大的双向弯曲、剪切内力。半解析法数值法能量差分法和有限元法对于体型比较复杂的壳体，最好采用有限元法进行整体分析．将壳体与

5、支承结构乃至地基基础一起做整体分析，可以更好地了解壳体的受力性能。国际上通用的多种有限元大型程序（SAP2000、ANSYS、NASTRAN）都包含了完整的壳体理论，可对壳体进行力学分析。第三节薄壳设计要求承载能力验算●壳板最大主拉应力不应大于砼抗拉强度设计值的4倍；●圆柱面壳边梁底的最大拉应力不应大于砼抗拉强度设计值的8倍。◆非抗震◆抗震●7度区，周边支承，跨度≤24m，可不作验算，跨度>24m，宜作水平抗震验算；●8、9度区，须作水平和竖向抗震验算。变形及裂缝控制挠度●荷载标准组合当跨度大于7m时，不应大于跨度的1/1000；当跨度不大于7m时，不应大于跨

6、度的1/500。●准永久组合当跨度大于7m时，不应大于跨度的1/500；当跨度不大于7m时，不应大于跨度的1/250。裂缝按砼规范要求验算稳定验算●规则形状壳体结构按《规程》。●体型复杂、跨度较大的薄壳结构应采用有限元法进行考虑几何非线性和材料非线性影响的荷载位移全过程分析。第四节节点构造第五节薄壳施工现浇式薄壳结构的施工移动式模板永久性模板罗马小体育宫1960年，直径59.13m，菱形网格汇交于36根倾斜Y形支柱上。土胎模充气薄膜模板Comshell体系（组合壳体系）（a）模块化单元及栓接（b）由模块构成的钢底壳装配式薄壳结构的施工高空拼装法利用脚手架或支架

7、进行安装，也可采用无支架悬挑安装。整体顶升法在地面装配成壳体后，利用千斤顶整体顶升。整体提升法在地面装配成壳体后，利用提升设备整体提升。