第5章薄壁空間結(jié)構第5章薄壁空間結(jié)構拱結(jié)構概念復習：（1）按結(jié)構支承方式分類

（2）受力特點（3）水平推力四種平衡方式（4）拱結(jié)構的支撐系統(tǒng)（5）拱結(jié)構的實際應用（6）拱結(jié)構的布置方式拱結(jié)構概念復習：拱結(jié)構概念復習：（1）按結(jié)構支承方式分類：三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱三種；有鋼筋混凝土結(jié)構、鋼結(jié)構、膠合木結(jié)構、磚石砌體結(jié)構；拱身截面有格構式和實腹式，還有等截面式和變截面式。（2）受力特點：拱身截面彎矩小，剪力小，軸力大，合理拱軸為一拋物線，存在較大的水平推力。（3）水平推力四種平衡方式：拉桿承擔，剛性水平結(jié)構“承擔”，豎向承重結(jié)構承擔，基礎承擔上。拱結(jié)構概念復習：（4）拱結(jié)構的支撐系統(tǒng)：為了保證拱在軸線平面外的受壓穩(wěn)定性，須設置橫向支撐，為了傳遞作用于山墻上的風荷載，還應設置縱向支撐。（5）拱結(jié)構的實際應用：建筑中多用于屋面結(jié)構。（6）拱結(jié)構的布置：并列拱或交叉拱結(jié)構（4）拱結(jié)構的支撐系統(tǒng)：為了保證拱在軸線平面外的受壓穩(wěn)定性，第五章薄壁空間結(jié)構課件多層建筑結(jié)構核心概念復習1.砌體砌塊材料用灰漿粘接砌筑而成的結(jié)構體。2.砌體結(jié)構用砌體作為豎向承重結(jié)構的結(jié)構體系。3.砌體結(jié)構的應用由于砌塊具有良好的耐火、保溫、隔聲和抗腐蝕性能，且具有較好的大氣穩(wěn)定性。它還可以就地取材，生產(chǎn)和施工工藝簡單，工程造價低。盡管砌體結(jié)構也具有自重大、強度低、抗震性能差的弱點，砌體結(jié)構在我國依然有著非常廣泛的應用。多層建筑結(jié)構核心概念復習4.提高砌體結(jié)構承載能力和抗震性能的技術措施1）在灰縫中配置鋼筋，可以增強砌體本身的強度和變形能力。2）設置圈梁和構造柱。5.砌體結(jié)構的常用結(jié)構承重方案橫墻承重4.提高砌體結(jié)構承載能力和抗震性能的技術措施框架結(jié)構框架結(jié)構

由豎向的柱和水平橫梁所組成，梁柱之間的連接通常為剛性連接。柱與基礎間的連接亦為剛性連接?？蚣芙Y(jié)構各個構件的作用框架結(jié)構的梁和柱子主要形成平面剛度，主要是橫向剛度，，樓板在形成空間剛度的作用不可忽視?？蚣芙Y(jié)構的分類分為鋼框架和鋼筋混凝土框架。鋼框架結(jié)構自重輕、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點。由于用鋼量大、造價高、耐水和耐腐蝕性能差等缺點，目前我國應用較少。鋼筋混凝土框架結(jié)構造價低、取材方便、耐久性好、可模性等優(yōu)點，在我國應用非常普遍?？蚣芙Y(jié)構框架結(jié)構的承重方案承重框架的布置方案有橫向框架承重方案、縱向框架承重方案和縱橫向框架混合承重方案等幾種?？蚣芙Y(jié)構的受力特點

1）框架梁的內(nèi)力為跨中的正彎矩，兩端支座截面的負彎矩及支座剪力。2）柱子則應考慮上端截面與下端截面的彎矩、剪力和軸力。一般來說，頂層柱子為大偏心受壓，柱子上端為控制截面，低層柱子為小偏心受壓，柱子下端為控制截面。框架結(jié)構的承重方案承重框架的布置方案有橫向框架承重方案高層建筑核心內(nèi)容復習1.與多層建筑結(jié)構相比，高層建筑結(jié)構的計算具有哪些特殊性？2.高層建筑的力學特征和結(jié)構體系最大的特點是什么？以抵抗側(cè)向力為主，控制其側(cè)向剛度是設計的基本要求；概念設計是重要，尤其對于抗震問題；多采用空間結(jié)構而非平面結(jié)構，更有效的利用材料。3.高層建筑的常見結(jié)構形式主要包括哪些？適應條件怎樣？框架結(jié)構、框架剪力墻結(jié)構、剪力墻結(jié)構；筒體結(jié)構、懸掛結(jié)構、巨型框架結(jié)構等4.何謂框架剪力墻結(jié)構？為什么目前框架剪力墻結(jié)構在30層以下的高層建筑中應用特別廣泛？在框架結(jié)構內(nèi)增設的抵抗水平剪切力的鋼筋混凝土墻體。因高層建筑中的水平剪力主要是地震力，故剪力墻又稱抗震墻?？蚣?剪力墻結(jié)構中，豎向荷載由框架和剪力墻共同承擔；水平荷載由框架承受約20~30%，剪力墻承受70~80%。剪力墻長度按每建筑平方米50mm的標準設計。5.框架剪力墻結(jié)構中，剪力墻的布置應注意什么問題？應沿縱橫兩個方向均有布置；橫向剪力墻宜布置在平面形狀變化處、剛度變化處、樓梯間及電梯間；并應盡量布置在端部。高層建筑核心內(nèi)容復習1概述

一、薄殼結(jié)構的概念殼體結(jié)構是一種曲面的空間薄壁結(jié)構。殼體的截面高度稱為殼體厚度，根據(jù)殼體厚度是否有變化，有等厚度殼和變厚度殼之分。當厚度遠小于殼體的最小曲率半徑時，稱為薄殼，反之稱為厚殼或中厚度殼。一般在建筑工程中所遇到的殼體，常屬于薄殼結(jié)構的范疇。

曲面的空間的薄壁的1概述一、薄殼結(jié)構的概念曲面的空間的薄壁的薄殼結(jié)構曲面外表薄壁截面空間受力薄殼結(jié)構曲面外表薄壁截面空間受力受力分析——在線狀桿系結(jié)構中，梁主要受彎受剪，而拱變?yōu)槭軌?，因此，拱結(jié)構比梁結(jié)構受力更合理、在相同的受力條件必然更節(jié)省材料。在面狀結(jié)構中，平面狀樓板主要受彎，而薄殼結(jié)構則變?yōu)槭茈p向軸力及受剪。這是薄殼結(jié)構與拱結(jié)構相似之處。同時，薄殼結(jié)構比拱式結(jié)構更加優(yōu)越，因為拱結(jié)構只有在某種確定荷載的作用下才有可能找到處于無彎矩狀態(tài)的合理拱軸線，而薄殼結(jié)構由于受雙向薄膜軸力和薄膜剪力的共同作用，可以在較大的范圍內(nèi)承受多種分布荷載而不致產(chǎn)生彎曲。薄殼結(jié)構空間整體工作性能良好，內(nèi)力比較均勻，是一種強度高、剛度大、材料省的結(jié)構型式。因此薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構，如展覽館、俱樂部、飛機庫等。受力分析——自然界中有十分豐富的殼體結(jié)構實例，如蛋殼、蚌殼、螺螄殼、蝸牛殼、腦殼及植物的果殼或種子等。在日常生活中也有此類空間薄壁結(jié)構的應用，如碗、罐、簸箕、安全帽、輪船、飛機等。它們都是以最少的材料構成最大的使用空間，并具足夠的強度和剛度。

單獨式“殼”

自然界中有十分豐富的殼體結(jié)構實例，如蛋殼、蚌殼、螺螄殼、蝸牛下面，請大家看幾個代表薄殼結(jié)構優(yōu)越的結(jié)構受力特性的建筑案例，相信在座的一定會從中的到感悟。下面，請大家看幾個代表薄殼結(jié)構優(yōu)越的結(jié)構受力特性的建筑案例，柏林愛樂音樂廳柏林愛樂音樂廳組合式“殼”

組合式“殼”組合式“殼”

組合式“殼”飛機采用的“殼”

飛機采用的“殼”二、薄殼結(jié)構的曲面形式薄殼結(jié)構中曲面的幾何形式，按其形成的特點可以分為下列幾類：

1．旋轉(zhuǎn)曲面——旋轉(zhuǎn)由一條平面曲線繞著某一給定的直線旋轉(zhuǎn)一周所形成的曲面稱為旋轉(zhuǎn)曲面。以旋轉(zhuǎn)曲面為中曲面的殼體稱為旋轉(zhuǎn)殼。那條轉(zhuǎn)動的曲線稱為母線，而那條定直線則稱為旋轉(zhuǎn)軸。由于母線形狀的不同，旋轉(zhuǎn)殼又可分為球形殼，橢球殼、拋物球殼、雙曲球殼、圓柱殼、錐形殼等，如圖5.1.4所示。二、薄殼結(jié)構的曲面形式2．平移曲面——平移由一條豎向曲線作母線沿著另一條豎向曲線(導線)平行移動所形成的曲面稱為平移曲面。在房屋建筑中常見的平移曲面有橢圓拋物面和雙曲拋物面，所形成的殼體稱為橢圓拋物面殼和雙曲拋物面殼。橢圓拋物面是由一豎向拋物線作母線沿另一凸向與之相同的拋物線作導線平行移動所形成的，如圖5—1—5a)所示。因為這種曲面與水平面的截交線為橢圓線(圖5—1—5b))，故稱為橢圓拋物面。雙曲拋物面是由一豎向拋物線作母線沿另一凸向與之相反的拋物線作導線平行移動所形成的，如圖5～1—6a))所示。因為這種曲面與水平面的截交線為雙曲線(圖5—1—6b)，故稱之為雙曲拋物面。2．平移曲面——平移母線導線母線導線3．直紋曲面由一段直線(母線)的兩端分別沿二固定曲線(導線)移動所形成的曲面叫直紋曲面。房屋建筑中常用的直紋曲面有柱形曲面、劈錐曲面、扭曲面等。柱形曲面可分為圓柱面、橢圓柱面、拋物柱面等，如圖5—1—7所示。劈錐曲面是由一段直線一端沿拋物線(或圓弧)另一端沿直線、與指向平面平行移動所形成的曲面，如圖5—1—8所示。扭曲面是由一段直線作母線沿兩根相互傾斜但又不相交的直導線平行移動所形成的曲面，如圖5—1—9a)所示。它可以看成是直母線cd沿直導線ab、cd平行移動所形成。扭曲面也可以看成是雙曲拋物面的一部分，因雙曲拋物面也是直紋曲面，如圖5—1—9b)，從沿直紋方向截取一部分，如圖5—1—9c)中的abcd即為扭曲面。直紋曲面殼體的特點是施工時模板制作方便，在工程中應用較多。母線導線3．直紋曲面母線導線第五章薄壁空間結(jié)構課件一下為薄殼結(jié)構的施工內(nèi)容，不再多講。一下為薄殼結(jié)構的施工內(nèi)容，不再多講。

四、薄殼結(jié)構的施工1．薄殼結(jié)構的施工方法施工方法對建筑物的造價有很大的影響，有時甚至會成為確定建筑結(jié)構型式的決定因素。薄殼結(jié)構的施工主要有以下幾種方法：(1)現(xiàn)澆混凝土殼體現(xiàn)澆混凝土殼體整體性最好，但支架與模板用量也最大。施工時必須現(xiàn)場滿堂搭設腳手架，且曲面模板制作復雜，既費材料又費工時。因殼體太薄，無法用更有效的振搗設備，不易保證混凝土的澆筑質(zhì)量。現(xiàn)澆殼板的厚度，一般比預制殼板厚、耗料多、自重大。近年來，由于定型鋼模板的推廣，以及現(xiàn)澆混凝土施工工藝的不斷完善，現(xiàn)澆混凝土殼體正得到越來越多的應用。

四、薄殼結(jié)構的施工(2)預制單元、高空裝配成整體殼體把殼體劃分成若干單元預制后在工地吊裝、拼合、固定。因只需在接縫處搭腳手架澆筑混凝土，接縫模板量少且為單曲，較易制作，現(xiàn)場高空作業(yè)量大為減少，工期較短，且施工不受季節(jié)影響。裝配整體式殼體的整體抗震性能，比現(xiàn)澆混凝土殼體差。單元劃分時規(guī)格不宜過多，堆放、搬運及吊裝時需特別注意殼板穩(wěn)定，因此一般宜增設殼板邊肋，這將增加一些材料用量，但同時殼板的厚度則可比無肋殼體做的薄些。(3)地面現(xiàn)澆殼體或預制單元裝配后整體提升此法的主要優(yōu)點是可減少殼體的高空作業(yè)量及大部分腳手架。但組合裝配后吊裝，常需采用特殊的鋼構件臨時加固。整體提升時，所需設備起重量較大。(2)預制單元、高空裝配成整體殼體(4)裝配整體式疊合殼體利用鋼絲網(wǎng)水泥薄板作模板，其上澆筑鋼筋混凝土現(xiàn)澆層，由鋼絲網(wǎng)水泥薄板和現(xiàn)澆鋼筋混凝土層形成整體共同工作。此法的優(yōu)點是既減少了模板用量，又具有較好的整體性。為保證疊合面的可靠工作，一般應在垂直于接縫方向預留插筋，如圖5.1.11所示，或在預制構件上做好結(jié)合榫。當疊合面上僅傳遞壓力及不大的剪力時，則只要保證疊合面有一定的粗糙度即可。(4)裝配整體式疊合殼體(5)采用柔模噴涂成殼柔模是用棉麻織物(如帆布、麻袋布等)、草葦、篾席、荊竹、藤芭或鋼絲網(wǎng)等抗拉性能好的柔韌材料作模板，在其上涂沫或噴射砂漿或混凝土，待其結(jié)硬后，柔模同時成為殼體的配筋，以抵抗拉力。棉麻織物也可在砂漿或混凝土達到強度后，揭下洗凈重復使用。(5)采用柔模噴涂成殼薄殼結(jié)構教學內(nèi)容復習：一、薄殼結(jié)構的概念二、薄殼結(jié)構受力特點和用途三、薄殼結(jié)構的曲面形式種類薄殼結(jié)構教學內(nèi)容復習：復習思考題一、薄殼結(jié)構的概念：一種曲面形式的空間特征的薄壁結(jié)構。二、薄殼結(jié)構受力特點和用途：

薄殼結(jié)構由于受兩個方向軸力和剪力的共同作用，可以在較大的范圍內(nèi)承受多種分布荷載而不致產(chǎn)生彎曲。薄殼結(jié)構空間整體工作性能良好，內(nèi)力比較均勻，是一種強度高、剛度大、材料省、既經(jīng)濟又合理的結(jié)構型式。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構，如展覽館、俱樂部、飛機庫等。三、薄殼結(jié)構的曲面形式種類1．旋轉(zhuǎn)曲面2．平移曲面3．直紋曲面復習思考題組合式“殼”

組合式“殼”第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件論證作業(yè)8（每10人一份）1.與多層建筑結(jié)構相比，高層建筑結(jié)構的計算具有哪些特殊性？2.高層建筑的力學特征和結(jié)構體系最大的特點是什么？以抵抗側(cè)向力為主，控制其側(cè)向剛度是設計的基本要求；概念設計是重要，尤其對于抗震問題；多采用空間結(jié)構而非平面結(jié)構，更有效的利用材料。3.高層建筑的常見結(jié)構形式主要包括哪些？適應條件怎樣？框架結(jié)構、框架剪力墻結(jié)構、剪力墻結(jié)構；筒體結(jié)構、懸掛結(jié)構、巨型框架結(jié)構等4.何謂框架剪力墻結(jié)構？為什么目前框架剪力墻結(jié)構在30層以下的高層建筑中應用特別廣泛？在框架結(jié)構內(nèi)增設的抵抗水平剪切力的鋼筋混凝土墻體。因高層建筑中的水平剪力主要是地震力，故剪力墻又稱抗震墻?？蚣?剪力墻結(jié)構中，豎向荷載由框架和剪力墻共同承擔；水平荷載由框架承受約20~30%，剪力墻承受70~80%。剪力墻長度按每建筑平方米50mm的標準設計。5.框架剪力墻結(jié)構中，剪力墻的布置應注意什么問題？應沿縱橫兩個方向均有布置；橫向剪力墻宜布置在平面形狀變化處、剛度變化處、樓梯間及電梯間；并應盡量布置在端部。論證作業(yè)8（每10人一份）第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件2圓頂圓頂結(jié)構是既古老而近代仍在大量應用的一種結(jié)構型式。它適用于平面為圓形的建筑，如作為雜技院、劇院、展覽館、天文館等的屋蓋。目前已建成的大跨度鋼筋混凝土圓頂，直徑已達200多米。圓頂結(jié)構穹拱式的造型及獨特的受力特點（四周傳力），使它既滿足了圓形平面建筑的功能要求，又具有很好的力學性能。圓頂?shù)母采w跨度可以很大而其厚度卻很薄，殼身內(nèi)的應力通常很小，鋼筋配置及殼身厚度均按構造要求來確定，因此，圓頂結(jié)構的材料用量很省。如我國解放后建成的第一座天文館——北京天文館(圖5.2.1)，其頂蓋即是直徑為25m的半球形圓頂結(jié)構，殼體厚度只有60mm，混凝土利用噴射法施工，每平方米結(jié)構自重只有200kg左右。

2圓頂圓頂結(jié)構是既古老而近代仍在大量應用的一種結(jié)一、圓頂?shù)慕Y(jié)構組成及結(jié)構型式圓頂結(jié)構由殼身、支座環(huán)、下部支承構件三部分組成。如圖5.2.2所示。一、圓頂?shù)慕Y(jié)構組成及結(jié)構型式圓頂結(jié)構殼身支座環(huán)下部支承構件圓頂結(jié)構殼身支座環(huán)下部支承構件1.殼身結(jié)構按殼身表面構造不同，圓頂?shù)臍ど斫Y(jié)構可以設計成平滑圓頂、肋形圓頂和多面圓頂?shù)?，如圖5.2.3所示。一般以平滑圓頂(圖5.2.3a))最為常見。當建筑上由于采光要求需將圓頂表面劃分成若干區(qū)格時，或當殼體承受集中荷裁時，或當殼身厚度太小、不能保證殼體的穩(wěn)定性時，或采用裝配整體式結(jié)構時，可采用肋形圓頂(圖5.2.3b))。

第五章薄壁空間結(jié)構課件肋形圓頂由經(jīng)向及環(huán)向肋系與殼面板所組成，當圓頂跨度不大時亦可僅設經(jīng)向肋。當建筑平面為正多邊形時，可采用多面圓頂結(jié)構(圖5.2.3c))。多面圓頂結(jié)構是由數(shù)個拱形薄殼相交而成，與平滑圓頂相比，多面圓頂?shù)闹ё嚯x較大；與肋形圓頂相比，多面圓頂可節(jié)省材料用量，且自重較輕。有時為了建筑造型上的要求，也可將多面圓頂稍作修改(圖5.2.3d))。圖5.2.3圓頂?shù)臍ど斫Y(jié)構當有通風采光要求時，一般可在圓頂頂部開設圓形孔洞。殼體根據(jù)頂部是否開孔，可分為閉口殼和開口殼。肋形圓頂由經(jīng)向及環(huán)向肋系與殼面板所組成，當圓頂跨度不大時亦可第五章薄壁空間結(jié)構課件2.支座環(huán)支座環(huán)是圓頂結(jié)構中很重要的組成部分。它是圓頂結(jié)構保持幾何不變的保證，其功能就和拱式結(jié)構中的拉桿一樣，可有效地阻止圓頂在豎向荷載作用下的裂縫開展及破壞，保證殼體基本上處于受壓的工作狀態(tài)，并實現(xiàn)結(jié)構的空間平衡。支座環(huán)的截面可采用圖5.2.4所示的形式，它可以采用普通鋼筋混凝土梁，也可采用預應力混凝土梁。當圓頂不是支承在墻上而是支承在柱上時，則支座環(huán)在承受拉力的同時，還將承受彎矩，剪力及扭矩的共同作用。

第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件3．支承結(jié)構圓頂?shù)南虏恐С薪Y(jié)構一般有以下幾種：(1)圓頂結(jié)構通過支座環(huán)支承在房屋的豎向承重構件上(如磚墻、鋼筋混凝土柱等)，如圖5.2.5a)所示。這時經(jīng)向推力的水平分力由支座環(huán)承擔，豎向支承構件僅承受經(jīng)向推力的豎向分力。這種結(jié)構型式的優(yōu)點是受力明確，構造簡單。但當圓頂?shù)目缍容^大時，由于經(jīng)向推力很大，要求支座環(huán)的尺寸很大。同時這樣的支座環(huán)，其表現(xiàn)力也不夠豐富活躍。圖5.2.5圓頂?shù)闹С薪Y(jié)構3．支承結(jié)構圖5.2.5圓頂?shù)闹С薪Y(jié)構(2)圓頂結(jié)構支承在斜柱或斜拱上。通過殼體四周沿著切線方向的直線形、Y形或叉形斜柱，把推力傳給基礎,如圖5.2.5b)所示；或通過沿殼緣切線方向的單式或復式斜拱，把經(jīng)向推力集中起來傳給基礎，如圖5.2.5c)所示。在平面上，斜柱、斜拱可按正多邊形布置，以便與建筑平面相協(xié)調(diào)；在立面上，斜柱、斜拱可與建筑圍護及門窗重合布置，也可暴露在建筑物的外面，以取得較好的建筑立面效果。這種結(jié)構方案清新、明朗，即表現(xiàn)了結(jié)構的力量與作用，又極富裝飾性。但傾斜的柱腳或拱腳將使基礎受到水平推力的作用。c)支承在斜拱上圖5.2.5圓頂?shù)闹С薪Y(jié)構b)支承在斜柱上(2)圓頂結(jié)構支承在斜柱或斜拱上。通過殼體四周沿著切線方向的(3)圓頂結(jié)構支承在框架上，如圖5.2.5e)所示。利用圓頂下四周的圍廊或圓頂周圍的低層附屬建筑的框架結(jié)構，把水平推力傳給基礎。這時，框架結(jié)構必須具有足夠的剛度，以保證殼身的穩(wěn)定性。(4)圓頂結(jié)構直接落地并支承在基礎上。落地的圓頂就象落地拱一樣，經(jīng)向推力直接傳給基礎。若球殼邊緣全部落地，則基礎同時作為受拉支座環(huán)梁。若是割球殼，只有幾個腳延伸人地,如圖5—2—5f)所示，則基礎必須能夠承受水平推力，或在各基礎之間設拉桿以平衡該水平力。f)支承在基礎上e)支承在框架上(3)圓頂結(jié)構支承在框架上，如圖5.2.5e)所示。利用圓頂?shù)谖逭卤”诳臻g結(jié)構課件二、圓頂?shù)氖芰μ攸c1．圓頂?shù)钠茐膱D形圖頂?shù)钠茐膱D形如圖5.2.6所示。球殼在均布豎向荷載作用下，在上部承受環(huán)向壓力，而在下部承受環(huán)向拉力。由于磚砌體或混凝土的坑拉強度極低，故往往在圓頂?shù)南虏垦亟?jīng)向出現(xiàn)多條裂縫。環(huán)向受拉而開裂二、圓頂?shù)氖芰μ攸c環(huán)向受拉而開裂三、圓頂?shù)慕Y(jié)構構造1．圓頂結(jié)構殼板厚度一般由構造要求確定，建議可取圓頂半徑的1／600。對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土圓頂，殼板厚度不應小于40mm；對于裝配整體式圓頂，殼板厚度不應小于30mm。2．圓頂結(jié)構殼板配筋在殼板內(nèi)的受壓區(qū)域及主拉應力小于混凝土抗拉強度的受拉區(qū)域內(nèi)，可按不低于0.20％的最小配筋率配置構造鋼筋，其直經(jīng)不小于4mm，間距不超過250mm。在主拉應力大于混凝土抗拉強度的區(qū)域，應按計算配筋，主拉應力應全部由鋼筋承擔，鋼筋間距不大于150mm。對于厚度不大于60mm的殼體，在彎矩較小的區(qū)域內(nèi)，可采用單層配筋，鋼筋一般布置在板厚的中間。超過上述厚度或當殼體受有沖擊及振動荷載作用時，應采用雙層配筋。

三、圓頂?shù)慕Y(jié)構構造3．支座環(huán)構造由于支座環(huán)對殼板邊緣變形的約束作用，殼板的邊緣附近將會產(chǎn)生經(jīng)向的局部彎矩，如圖5.2.11a)所示。設計時應將殼板靠近邊緣部分局部加厚，并配置雙層鋼筋，如圖5.2.11b)所示。邊緣加厚部分須做成曲線過渡。加厚范圍一般不小于殼體直經(jīng)的1／12~1／10，增加的厚度不小于殼體中間部分的厚度。加厚區(qū)域內(nèi)的鋼筋直經(jīng)為4~1Omm，間距不大于200mm。須注意上層鋼筋受拉，應保證其有足夠的錨固長度。3．支座環(huán)構造由于支座環(huán)對殼板邊緣變形的約束作用，殼板的4.支座環(huán)梁可以為普通鋼筋混凝土梁亦可為預應力混凝土梁。當采用非預應力配筋時，其受力鋼筋應采用焊接接頭，并保證其安全可靠。對于大跨度圓頂結(jié)構，支座環(huán)梁宜配置預應力鋼筋，其預應力值以能使環(huán)內(nèi)應力接近于殼體邊緣處按薄膜理論算得的環(huán)向應力為宜。如無法連續(xù)配置預應力鋼筋，可將環(huán)梁分成若干弧段，分別對稱施加預應力，預應力錨頭設置在環(huán)梁外部突出處。如圖5.2.12所示。4.支座環(huán)梁可以為普通鋼筋混凝土梁亦可為預應力混凝土梁。當采5．當建筑上由于通風采光等要求需在殼體頂部開設孔洞時，應在孑L邊設圓環(huán)加強，此環(huán)梁常稱內(nèi)環(huán)梁。內(nèi)環(huán)梁與殼板的連接分為三種情形：中心連接(圖5.2.13a))、內(nèi)環(huán)梁向下的偏心連接(圖5.2.13b))和內(nèi)環(huán)梁向上的偏心連接(圖5.2.13c))。在殼體均布荷載及沿孔邊環(huán)形均布線荷載作用下，如荷載均向下，則內(nèi)環(huán)梁的軸向力為壓力，無須額外配置鋼筋。但在孔邊的殼板內(nèi)將產(chǎn)生局部的經(jīng)向彎矩，應布置雙層受彎鋼筋。

5．當建筑上由于通風采光等要求需在殼體頂部開設孔洞時，應在孑6．為了方便施工，可采用裝配整體式圓頂結(jié)構。這時，預制單元的劃分一般可以沿經(jīng)向和環(huán)向同時切割，把圓頂劃分成若干塊梯形帶肋曲面板，各單元的邊線為弧線(圖5.2.14a))；為方便各單元預制，也可劃分成由梯形平板所組成，各單元的邊線為直線(圖5.2.14b))；當施工吊裝設備起重量較大，而殼體跨度不太大(小于30m)時，也可僅沿經(jīng)向切割，把圓頂分割成若干塊長扇形帶肋板(圖5.2.14c))。在吊裝過程中，必要時可在構件下加設安裝用臨時拉桿。

6．為了方便施工，可采用裝配整體式圓頂結(jié)構。這時，預制單元的四、圓頂?shù)墓こ虒嵗?/p>

1．新疆某機械廠金工車間四、圓頂?shù)墓こ虒嵗?/p>

1．新疆某機械廠金工車間2．羅馬小體育宮羅馬奧林匹克小體育宮(圖5.2.16)，為鋼筋混凝土網(wǎng)狀扁球殼結(jié)構。球殼直徑為59．13m，葵花瓣似的網(wǎng)肋，把力傳到斜柱頂，再由明顯順著殼底邊緣切線方向傾斜的斜柱，把推力傳入基礎。從建筑外部看，Y形支承構件承上啟下，波浪起伏，結(jié)構清新、明朗、歡快、優(yōu)美，極富有表現(xiàn)力。從建筑內(nèi)部看，結(jié)構構件的布置協(xié)調(diào)而有韻律，形成了一幅絢麗的藝術圖案，極富于裝飾性。該結(jié)構采用裝配整體式疊合結(jié)構。預制鋼絲網(wǎng)水泥菱形構件既作為現(xiàn)澆殼身的模板，又與殼身現(xiàn)澆層共同工作。施工時，起重機安裝在中央天窗處，十分合理。2．羅馬小體育宮第五章薄壁空間結(jié)構課件羅馬小體育宮實景羅馬小體育宮實景屋頂屋頂屋頂屋頂屋頂屋頂3．德國法蘭克福市霍希斯特染料廠游藝大廳德國法蘭克福市霍希斯特染料廠游藝大廳主要部分為一個球形建筑物，系正六邊形割球殼，見圖5.2.17。該大廳可供1000～4000名觀眾使用，可舉行音樂會、體育表演、電影放映、工廠集會等各種活動。球殼頂部的孑L洞是排氣用的，同時也用作煙道。大廳內(nèi)有很多技術設備，如舞臺間、吸音格柵、放映室和廣播室等，并有龐大的管道系統(tǒng)進行空氣調(diào)節(jié)，在地下室設有餐廳、廚房、聯(lián)誼室、化妝室和盥洗室及技術設備用房。3．德國法蘭克福市霍希斯特染料廠游藝大廳第五章薄壁空間結(jié)構課件球殼的半徑為50m，矢高為25m。底平面為正六邊形，外接圓直徑為88．6m，如圖5.2.18所示。該球殼結(jié)構支承在六個點上，支承點之間的球殼邊緣作成拱券形，有一個邊緣桁架作為球殼切口的支承，其跨距為43．3m。球殼剖面如圖5.2.19所示。

球殼的半徑為50m，矢高為25m。底平面為正六邊形，外接圓直殼體的厚度為130mm。這是根據(jù)在殼體的每一點都能承受20kN的集中荷載這一要求得出的。殼體沿著切口邊緣不斷地加強，在邊緣拱券最高點處厚度增加到250mm，在支座端處厚度增加到600mm，如圖5.2.19所示。在支座上部的殼體部分會產(chǎn)生拉應力，沿主拉應力軌跡線方向布置了一些預應力鋼筋。如圖5.2.20所示。

殼體的厚度為130mm。這是根據(jù)在殼體的每一點都能承受20k第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件第五章薄壁空間結(jié)構課件論證思考題（每10人完成1份）1.圓頂薄殼結(jié)構的組成包括哪些？包括：殼身、支座環(huán)、下部支承構件2.支承結(jié)構包括哪些種？1）房屋的豎向承重構件2）斜柱或斜拱3）框架4）基礎3.圓頂?shù)氖芰μ攸c？球殼在豎向均布荷載作用下，其上部承受環(huán)向壓力，而在下部承受環(huán)向拉力。為了克服下部環(huán)向受拉的缺陷，常需要加設支座環(huán)。4.在圓頂薄殼結(jié)構中為什么常常會加設支座環(huán)，試從圓頂薄殼結(jié)構的受力特點方面加以論證分析。

論證思考題（每10人完成1份）4.在圓頂薄殼結(jié)構中為什么常常會加設支座環(huán)，試從圓頂薄殼結(jié)構的受力特點方面加以論證分析。答：圓頂薄殼結(jié)構通常在均布豎向荷載作用下，在上部承受環(huán)向壓力，而在下部承受環(huán)向拉力。由于混凝土的坑拉強度極低，如果不做特殊處理，往往在圓頂?shù)南虏垦亟?jīng)向出現(xiàn)多條裂縫。正因為如此，在圓頂薄殼結(jié)構下部常常設計專門用于抗拉的支座環(huán)。它是圓頂結(jié)構保持幾何不變的保證，其可有效地阻止圓頂在豎向荷載作用下的裂縫開展及破壞，保證殼體基本上處于受壓的工作狀態(tài)，并實現(xiàn)結(jié)構的空間平衡。

4.在圓頂薄殼結(jié)構中為什么常常會加設支座環(huán)，試從圓頂薄殼結(jié)第五章薄壁空間結(jié)構課件3筒殼

筒殼亦稱柱面殼，它是單向有曲率的薄殼，是零高斯曲率殼。由于它的幾何形狀簡單，模板制作方便，易于施工，因而在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛的應用。一、簡殼的結(jié)構組成筒殼由殼身、側(cè)邊構件及橫隔三部分所組成(圖5—3—1)。兩個橫隔之間的距離稱為筒殼的跨度，以l1表示；兩個側(cè)邊構件之間的距離稱為筒殼的波長，以l2表示。沿跨度l1方向稱為筒殼的縱向，沿波長l2方向則稱為筒殼的橫向。

3筒殼筒殼亦稱柱面殼，它是單向有曲率的薄殼，是筒殼殼身橫截面的邊線可為圓弧形、橢圓形，或其他形狀的曲線，一般采用圓弧形較多，它方便施工。側(cè)邊構件與殼身共同工作，整體受力。它一方面作為殼體的受拉區(qū)集中布置縱向受拉鋼筋，另一方面可提供較大的剛度，減少殼身的豎向位移及水平位移，并對殼身的內(nèi)力分布產(chǎn)生影響。常見的側(cè)邊構件截面型式如圖5—3—2所示，其中以圖5—3—2以)的方案最為經(jīng)濟，圖5—3—2d)所示的方案則適用于邊梁支承在墻或圈梁上的情況，圖5—3—2e)則適用于小型筒殼。橫隔是筒殼的橫向支承，缺少它，殼身的形體就要破壞，這也是筒殼結(jié)構與筒拱結(jié)構的根本區(qū)別。橫隔的功能是承受殼身傳來的順剪力并將內(nèi)力傳到下部結(jié)構上去。常見的筒殼橫隔型式如圖5—3—3所示。筒殼殼身橫截面的邊線可為圓弧形、橢圓形，或其他形狀的曲線，一第五章薄壁空間結(jié)構課件圖5—3—3a)為布置在殼體下面的變高度梁。這種型式一般用于波長不大的殼體上，否則橫隔自重過大。為減輕橫隔自重，可在梁內(nèi)開洞。圖5—3—3b)為拱架。這種橫隔的材料消耗量較少，通常用在屋蓋豎向荷載基本對稱的殼體。圖5—3—3c)為弧形桁架。當波長較大時，采用這種型式的橫隔比較經(jīng)濟。它對于裝配整體式及裝配式殼體較為適宜。圖5—3—3d)為剛架。在波長不大的殼體中及帶有能承受水平推力的附屬建筑物時采用。它增加了建筑物的內(nèi)部凈空尺寸，但用料較多。圖5—3—3e)為等高度的梁。圖5—3—3a)為布置在殼體下面的變高度梁。這種型式一般用于這種橫隔容易積雪，同時排水溝及屋面處理困難，所以施工復雜且使用不利。但當殼身波長與橫隔跨度不一致時，采用這種型式較為合理。此外，當橫向有墻時，可利用墻上的曲線形圈梁作為橫隔，以節(jié)省材料。筒殼可以根據(jù)建筑平面及剖面的需要做成單波的或多波的，單跨的或多跨的。有時還可做成懸臂的，圖5—3—4a)為縱向懸挑的筒殼屋蓋，圖5—3—4b)為橫向懸挑的筒殼屋蓋。這種橫隔容易積雪，同時排水溝及屋面處理困難，所以施工復雜且使筒殼與筒拱的外形均為筒形，極其相似，常為人所混淆。但兩者的力學特性卻完全不同，對支承結(jié)構的要求與構造處理也就不同。從根本上說，筒拱是單向承荷與傳力的平面結(jié)構，筒拱沿縱向取出單位長度結(jié)構的受力狀態(tài)即可代表整個結(jié)構的受力。而筒殼則是雙向承荷與傳力的空間結(jié)構，筒殼在橫向的作用與拱相似，在殼身內(nèi)產(chǎn)生環(huán)向的壓力，而在縱向則同時發(fā)揮著梁的作用，把上部豎向荷載通過縱向梁的作用傳給橫隔。因此，筒殼結(jié)構是橫向拱的作用與縱向梁的作用的綜合。根據(jù)筒殼結(jié)構的跨度l1與波長l2之間比例的不同，其受力狀態(tài)也有所差異，一般按下列三種情況考慮。

筒殼與筒拱的外形均為筒形，極其相似，常為人所混淆。但兩者的力1．當l1／l2≥3時，稱為長殼。2．當l1／l2≤1／2時，稱為短殼。3．當1/2<l1／l2<3時,稱為中長殼。1．當l1／l2≥3時，稱為長殼。四、筒殼結(jié)構的工程實例山西省平遙縣棉織廠廠房擴建工程建于1983年，建筑面積1656m。，采用了柱網(wǎng)為36m×12m的鋸齒形錐殼屋頂方案。主廠房兩側(cè)為各寬5m的平頂附房，如圖5—3—15、圖5—3—16所示。殼體為帶肋的預制裝配式結(jié)構。每個預制單元的水平投影為12mxl．8m，肋軸線投影間距為1．8m×1．5m。殼板中部厚40mm，沿周邊1．2m寬的條帶范圍內(nèi)逐漸加厚至160mm，與其邊緣構件固接。肋斷面為70×210mm，殼體的前邊緣軸線落在拱架的上弦軸線上，同一榀拱架連接前后兩個殼邊，見圖5—3—17。拱架上下弦由豎桿和斜腹桿連接，如圖5—3—18所示。上下弦斷面為350mm×300mm，腹桿斷面為150mm×200mm。拱架兩端落在平頂附房內(nèi)的雙跨雙層小框架上，并與之固接。殼板的側(cè)邊也與附房平屋蓋剛性連接，形成整體。四、筒殼結(jié)構的工程實例第五章薄壁空間結(jié)構課件5雙曲扁殼所謂扁殼，是指薄殼的矢高廠與被其所覆蓋的底面最短邊a之間的比值f/a≤1／5的殼體。因為扁殼的矢高比底面尺寸要小得多，所以扁殼又稱微彎平板。從幾何構圖來看，扁殼曲面實際上僅僅是龐大的普通曲面上的一小塊，球面殼、柱面殼、橢圓拋物面殼、雙曲拋物面殼等都可作成扁殼。雙曲扁殼因為矢高小，結(jié)構所占的空間較小，建筑造型美觀，結(jié)構分析上可以采用一些簡化假定，所以得到了較廣泛的應用。一、雙曲扁殼的結(jié)構組成雙曲扁殼由殼身及周邊豎直的邊緣構件所組成，如圖5—1所示。

5雙曲扁殼所謂扁殼，是指薄殼的矢高廠與被其所殼身可以是光面的，也可以是帶肋的。殼身曲面可分為等曲率(K1=K2=常數(shù))與不等曲率(K1≠K2，但均為常數(shù))兩種，一般常采用拋物線平移曲面。邊緣構件一般是帶拉桿的拱或拱形桁架，跨度較小時也可以用等截面或變截面的薄腹梁，當四周為多柱支承或承重墻支承時也可以柱上的曲梁或墻上的曲線形圈梁作邊緣構件。四周的邊緣構件在四角交接處應有可靠連接構造措施，使之形成“箍”的作用