薄壳结构()详解.pptVIP

三 、工程实例 北京网球馆 扁壳中央隆起，适应网球在空中弧形轨迹，空间充分利用 二 、双曲扁壳的受力特点 薄膜内力为主 三个受力区 主要承受双向轴压力 按构造配筋 洞口开在此区 主要承受正弯矩 壳体下表面受拉，布置钢筋 壳体越高越薄，弯矩越小，弯矩作用区越小 中央区： 边缘区： 四角区： 主要承受顺剪力， 主应力为拉力——配45度斜筋 主应力为压力——局部增大混凝土厚度 边缘构件主要承受壳板边缘传来的顺剪力 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；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，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。 厚度薄、结构自重轻、节省材料； 壳体的径向和环向弯矩极小