9、薄壳结构.pptVIP

雁形板：梁板合一的构件，实质为折板。有普通型、加肋型、拉杆型。 第九章 薄壳结构 水建学院土木工程系 薄壳结构概念:曲板的内力改变为受压为主，受压比受弯有利得多，尤其是多向受压，处于空间工作状态更加有利薄壳必须具备两个条件：一是“曲面的”，二是“刚性的”。所以，薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。薄壳的结构组成一般包括：曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。 薄壳结构的优点： 薄壳突出一个“薄”字，故其优点是：材料省、很经济；自重小，为大跨度提供有利条件；曲板的曲面多样化，为建筑造型提供丰富多采的创造条件。 壳结构的缺点： 体型复杂，现浇结构时费工费模料 ，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 ，隔热效果不够好，长期日晒雨淋 容易开裂；壳板天棚的曲面容易引 起室内声音反射和混响，对音响效 果要求高的大会堂、体育馆、影剧 院等建筑不适宜采用。 第一节 薄壳结构的受力 特点与优缺点 第二节 薄壳的型式与曲面关系 薄壳结构是一种薄得不致于产生明显的弯曲应力，但厚度是以承受压力、拉力和剪力的形抵抗结构。所谓“形抵抗结构”就是将材料造成一定的形式从而获得强度去承受荷载的结构。薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是曲面，薄壳的结构效能就是归功于曲面的曲率和几何特征。 薄壳的型式很多，诸如球面壳、圆柱壳、双曲扁壳、幕结构、折结构等，都是由曲面变化而创造出的各种型式。 薄壳基本曲面形式几何形成的类型:一、旋转曲面 由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成的曲面，称为旋转曲面。常见的有：球形曲面、旋转抛物面和旋转双曲面。 二、平移曲面 竖向曲母线沿另一竖向曲导线平移而成的曲面称为平移曲面。工程中常见的有椭圆抛物面双曲扁壳和双曲抛物面。注意区别。 三、直纹曲面 一直线沿二固定曲线移动形成的曲面。常见的有： 1.双曲抛物面(鞍壳、扭壳) 如上图(b)所示的双曲抛物面，也可按直纹曲面的方式形成，即工程中的鞍壳。 工程中扭壳是由扭曲面构成的。 2．柱面与柱状面 柱面是由直母线沿一竖向曲导线移动而形成的，如筒壳。柱状面是由一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，如柱状面壳。 3.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，如锥面壳。锥状面是由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。 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。 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，对圆顶壳面起箍的作用，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。根据壳板构造，圆顶薄壳可以分为：平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。 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。由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。 圆顶薄壳的支承结构，一般有以下几种： (1)通过支座环支承在房屋的竖向承重构件上。 (2)支承在斜柱或斜拱上。 (3)支承在框架上。 (4)圆顶结构直接落地并支承在基础上。 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。 筒壳一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。 一、长薄壳 （一）形式和尺寸 当l1/ l2≥l时，称为长薄壳。此时，由于l1/ l2的比值较大，筒壳的受力情况像曲线截面的梁一样，其计算理论与曲线截面梁相仿。 长薄壳的l1/ l2的比值一般为l.5～2.5，最大可达3～4。长薄壳的跨长最大可达30m。 壳体截面的总高度f不应小于（