[工学]薄壁空间结构.pptVIP

弯曲内力是由于中曲面的曲率和扭率的改变而产生的，它包括有横剪力Vx、Vy；弯矩Mx、My以及扭矩Mxy=Myx。理论分析表明：当曲面结构的壁厚t于其最小主曲率半径R的二十分之一并能满足下列条件时，薄膜内力是壳体结构中的主要内力： （1）壳体具有均匀连续变化的曲面； （2）壳体上的荷载是均匀连续分布的； （3）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。 （三）折板结构的构造 为了使折板的厚度t不大于100mm，板宽不宜大于3～3.5m，同时 考虑到顶部水平段板宽一般取(0.25～0.4)l2,因此，现浇整体式折板 结构的波长 l2 一般不应大于 10～12m。折板结构的跨度 l1 则可 达27m甚至更大。 影响折板结构型式的主要参数有倾角?、高跨比f/l1 ，及板厚t与板 宽b之比t/b。折板屋盖的倾角?越小，其刚度也越小，这就必然造成 增大板厚和多配置钢筋，经济上是不合理的，因此，折板屋盖的倾角 ?不宜小于250。高跨比f/l1 也是影响结构刚度的主要因素之一，跨 度越大，要求折板屋盖的矢高越大，以保证足够的刚度。长折板的矢 高f一般不宜小于(1/10～1/15) l1；短折板的矢高f一般不宜小于 (1/8～1/10) l2 ,板厚与板宽之比，则是影响折板屋盖结构稳定的重 要因素，板厚与板宽之比过小，折板结构容易产生平面外失稳破坏。 折板的厚度t一般可取(1/40～1/50)b，且不宜小于30mm。 折板结构在横向可以是单波的或多波的，在纵向可以是单跨的、多跨 连续的，或悬挑的。 折板结构中的折板一般为等厚度的薄板。边 梁一般为矩形截面梁，梁宽宜取折板厚度的2～4倍，以便于布置纵 向受拉钢筋。 扭壳受力最经济合理，主要体现在下列三方面： （1）材尽其用 横向受弯不如轴向受力，单向受力不如双向受力，平面受力不如空间受力，单种结构不如混合结构。在这四方面钢筋混凝土扭壳全都占有优势。它是双向一拉一压，充分利用混凝土的抗压特性与钢材的抗拉特性，所形成的空间双曲壳面既是屋面又是结构层，在材尽其用上，已达到非常完善的地步。 （2）内力分布优越 在全部壳面上，沿壳的两个对角线方向（索向与拱向）的正向力是一正一负，一拉一压。受压拱存在着压曲失稳问题，正好与之正交的另一方向为受拉索，把拱向两侧绷紧，能制约住拱的失稳。这就降低了对防止壳板压曲的要求，扭壳可更薄些，自重更轻些。 （3）配筋方便 扭壳是壳体计算中最简便的，其配筋都是沿直纹铺设的双向直钢筋，在任何点都能充分发挥其强度作用，并且能配预应力筋。这是其它壳体所办不到的。 （4）刚度大 反向双曲壳面，强烈表达了扭壳结构的很大空间刚度，任一方向（拱向或索向）偏离曲线的倾向，都受到另一反向（索向或拱向）曲线的抑制，这是同向双曲壳体办不到的，其刚度与稳定性都比同向双曲壳体大得多，是壳体结构中刚度最大者。由于其刚度大，故一般荷载下无需加劲肋或横隔来加强刚度或保持其壳形。 （二）折板结构的受力特点及分类 1.双向受力与传力 竖载由横向多跨连续板传给折缝，由折缝及其两侧斜板承担此荷载，并借 纵横双向受力。其横向靠多跨连续板传力。因横向有弯矩，板仍不能太薄或 太宽。波数（折数）越多，波宽越小，则横向弯矩也小。这是减薄板厚，减轻 自重的关键。其纵向依靠折缝及两侧斜板传力，斜板的平面内刚度很大，故跨 度可大，厚度可薄。折板的高跨比与板的斜度（它影响折缝的刚劲程度）直接 影响其强度与刚度。 2.折缝的保证作用 与壳体的折缝作用一样，折板的折缝在横向作连续的支座，在纵向使各块 斜板连成整体，保证其纵向刚度。又由于折板是平板，其出平面刚度极小， 故其折缝比曲面壳体的折缝起着更重要的加劲作用。 3.横隔的保证作用 横隔不仅是折板的支座和板端边框，其最主要的作用是保证薄而高的斜板 不变位，使之具有足够横向跨度，从而使具有纵向刚度的折板发挥其强度。 当 ≥1时，称为长折板； 1时，称为短折板。 短折板结构的受力性能 与短筒壳相似，双向受 力作用明显。 长折板结构，其受力性能 与长筒壳相似。 对于边梁下无中间支承且 可沿纵横方向分别 按梁理论计算。 ≥3的长折板， 折板结构的型式可分为 有边梁的和无边梁的两种。 （四）折板结构的布置 1.外伸悬挑 折板结构的外伸悬挑——挪威贝尔根面包工厂 2.形变 3.并列组合 4.反向并列组合 （五）折板结构的工程实例 1.巴黎联合国教科文组织总部会议大厅 建于巴黎的联合国 教科文组织总部会 议大厅采用两跨连 续的折板刚架结构。 大厅两边支座为折 板墙，中间支座为 支承于6根柱子上 的大梁。 2.美国伊利诺大学会堂 美国伊利诺大学会堂 平面呈圆形，