,第八章拱结构第九章薄壳结构修改.ppt

二、平移曲面 一竖向曲线沿另一竖向曲线平移所成的曲面称为平移曲面。双曲扁壳就是平移曲面的一种。 一竖向曲线沿另一与之正交的水平直线平移即成圆柱壳，故圆柱壳也算是平移曲面的一种型式。 三、直纹曲面 一直线沿二固定曲线移动形成的曲面叫直纹曲面。工程上的扭壳．就是以一直线沿两条既不平行又不相交的直线且平行某一平面移动而形成的扭曲面(图)。 圆柱壳也可算是直纹曲面的一种，它是由在两条相同的平行竖曲线上滑移一水平直线而形成的直纹曲面。直纹曲面壳体的最大优点是建造时容易制作，所以工程中应用较多。 四、复杂曲面 在上述的基本几何曲面上任意切取一部分，或将曲面进行不同的组合，便可得到各种各样复杂的曲面。 例如，由两个圆柱壳垂直相贯可以组成交叉圆柱壳(图9—6)。 又如，连接曲率交替向上和向下的锥扇形曲面可得扇贝形圆屋顶(图9—7)。 总之，任何基本形式都可构成更为复杂的壳结构，不过，形式过于复杂会给施工制造带来极大的麻烦。故复杂曲面实际很少采用。实际常用的薄壳型式是下面讨论的： 第三节 圆顶薄壳 一、圆顶薄壳型式 圆顶薄壳的曲面是球形曲面，故也称“球面薄壳”。圆顶薄壳是最早出现的一种古老型式，它的受力简单。壳板的径向和环向弯矩极小，可以忽略。所以，壳体主要承受压力，压力沿整个球面扩散均匀分布，可以充分利用材料的强度。边缘构件为一圆环，对圆顶壳由起箍的作用，圆顶通过它搁在支承构件上，边缘构件主要承受环向拉力和弯矩。 圆顶的支承环箍可以直接支承在砖墙或钢筋混凝土柱上，也可以支承在斜拱或斜柱上。斜拱或斜柱按正多边形布置，故可与相应的正多边形建筑平面配合采用。立面处理上，常把斜拱或斜柱袒露而别具风格(图9—10)。 根据壳板构造的不同，圆顶结构可以分为平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种，在实际工程中应用广泛的是平滑圆顶结构。平滑圆顶的钢筋沿径线及沿同心圆放置，径向钢筋的数目朝圆顶点方向根据圆顶周长的减少而减少；当厚度大于8cm时，为了避免收缩及温度裂缝，应放置两层钢筋。 二、圆顶薄壳的内力状态 一般情况下，壳面的径向和环向弯矩较小可以忽略，壳面内力可按无弯矩理论计算。在轴向(旋转轴)对称荷载作用下，圆顶径向受压，环向上部受压，下部可能受压也可能受拉，这是圆顶壳面中的主要内力。从此可以看出，圆顶结构可以充分利用材料的强度。 支座对圆顶壳面起箍的作用、所以支座环承受壳面边缘传来的推力，其截面内力主要为拉力。出于支座环对壳面边缘变形的约束作用，壳面的边缘附近产生径向的局部弯矩。为此，壳面在支座环附近可以适当增厚，并且配置双层钢筋，以承受局部弯矩。对于大跨度圆顶结构．支座环宜采用预应力钢筋混凝土。 1．我国解放后建成的第一座天文馆——北京天文馆．顶盖为半球形圆顶薄壳，直径25m，厚度6cm，混凝土采用喷射法施工，每平方米结构自重约200kg。 2．我国某机械厂金工车间，采用圆形钢筋混凝土薄壳屋盖。椭圆形旋转曲面(图)。圆顶矢高11．5m，直径60 m。壳顶标高为17m。 3．某剧院的圆顶，底处的直径为55.5 m，矢高18.6m(约为直径的1／3)。薄壳厚度为 8cm，钢筋混凝土支座环的断面为50 cm×80 cm，混凝土是用喷射法按水平环循序进行浇灌，圆顶的保温层为厚12cm的泡沫混凝土板。 三、圆顶薄壳实例 第四节 圆柱形薄壳 圆柱形薄壳的曲面呈单曲外形，故也称为“筒壳”。筒壳因其几何形状简单，模板制作容易，施工简单。故广泛用于工业与民用建筑屋盖上。圆柱形薄壳由壳板、边梁和横隔构件三部分组成(图)。边梁可理解为壳体的“边框”，所以，两边梁之间的距离称为波长。而横隔则可理解为壳板和边架的支承构件，故两横隔构件之间的距离称为跨度(或跨长)。 薄壳的空间工作是由壳板、边梁和横隔构件三者共同完成的。但在实际设计中，由于建筑布置的不同，使跨长与波长有着大小不同的比例。跨长与波长的比值不同时，筒壳的受力状态也不一样，故工程中按跨长与波长的比值将筒壳分为长薄壳与短薄壳两类。 圆柱壳的开洞处理 圆柱壳建筑的通风采光可以采用天窗孔的做法来处理。长薄壳上开洞时．洞孔宜在壳顶沿纵向布置。洞宽(横向尺寸)不宜超过波长的三分之一，洞长(纵向尺小)可不加限制。孔洞的四周应镶钢筋混凝土边框以加固洞口。沿纵向还必须相隔2—3m设置横撑以加强边框的稳定和保证两边壳板的空间工作。开洞处理见图。 第五节 双曲扁壳 双曲扁壳四周的横隔构件可以采用薄腹梁、拉杆拱或拱形桁架等，四