第六章-薄壁空间结构课件.ppt

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1、 形成形成 梁梁 平板平板 拱拱 薄壳（承受双向轴力和纯剪力）薄壳（承受双向轴力和纯剪力） 有人称拱和薄壳结构是仿生结构。有人称拱和薄壳结构是仿生结构。梁：主要承受弯矩和剪力梁：主要承受弯矩和剪力平板：主要承受力矩的作用平板：主要承受力矩的作用拱：主要承受轴力的作用拱：主要承受轴力的作用 薄壳：承受双向轴力和顺剪力薄壳：承受双向轴力和顺剪力薄壳结构的受力：比拱式结构更具优越性，因为拱式结构只薄壳结构的受力：比拱式结构更具优越性，因为拱式结构只有在某种确定的荷载的作用下才有可能找到合理拱轴线，而薄壳有在某种确定的荷载的作用下才有可能找到合理拱轴线，而薄壳结构由于两个方向薄膜轴力和薄膜剪力的共同作

2、用，可以在较大结构由于两个方向薄膜轴力和薄膜剪力的共同作用，可以在较大的范围内承受多种分布荷载而不致产生弯曲。的范围内承受多种分布荷载而不致产生弯曲。特点：整体工作性能良好，内力比较均匀，是一种强度高、刚度特点：整体工作性能良好，内力比较均匀，是一种强度高、刚度大、材料省、既经济又合理的结构型式。大、材料省、既经济又合理的结构型式。 实例实例自然界中的薄壳实例：蛋壳、蚌壳、螺蛳壳、蜗牛先、自然界中的薄壳实例：蛋壳、蚌壳、螺蛳壳、蜗牛先、脑壳及植物的果壳或种子等。脑壳及植物的果壳或种子等。生活中的薄壳实例：乒乓球、罐、灯泡、安全帽、轮船、生活中的薄壳实例：乒乓球、罐、灯泡、安全帽、轮船、碗等。碗

3、等。 1、51/ af P导平面导平面直导线直导线直导线直导线直母线直母线一般的壳体结构，内力有一般的壳体结构，内力有8对：正向力对：正向力 、 ；顺剪力；顺剪力 ；横剪力横剪力 、 ；弯矩；弯矩 、 ；以及扭矩；以及扭矩 。理想的薄膜内力：正向力理想的薄膜内力：正向力 、 ；顺剪力；顺剪力 。 xNyNyxxySS xVyVyMxMyxxyMM xNyNyxxySS 支座环支座环 支承结构支承结构 支承结构支承结构 （a）圆顶受力破坏示意）圆顶受力破坏示意（b）法向应力状态）法向应力状态（c）环向应力状态）环向应力状态（d）壳面单元体中的主）壳面单元体中的主要内力要内力 ：壳身边缘传来的推力

4、；支座环的拉力：壳身边缘传来的推力；支座环的拉力 （a）支座环的拉力作用）支座环的拉力作用（b）壳面边缘径向弯矩）壳面边缘径向弯矩及构造及构造 2m2m 。 壳身壳身 侧边构件（波长）侧边构件（波长） 横隔（跨度）横隔（跨度） 侧边构件（波长）侧边构件（波长） 作用：作为受拉区；提供刚度；作用：作为受拉区；提供刚度； 型式：型式：5种种 横隔（跨度）横隔（跨度）功能：承受顺剪力，将内力传到下部结构功能：承受顺剪力，将内力传到下部结构型式：型式：5种种 3/21ll321 ll /221 ll /3221 ll /281lf/ t281lf/ 2121101lh/ 250013001l/t2m坍

5、塌报告主要结论：坍塌报告主要结论： 1.1.混凝土顶棚钢筋承载力不足；混凝土顶棚钢筋承载力不足； 2.2.缺少补充支撑体系，也就是缺少在主体结构超出承缺少补充支撑体系，也就是缺少在主体结构超出承受力时能够将力传递到其他结构部位的可能性。受力时能够将力传递到其他结构部位的可能性。3.3.大梁承载力不足，为了通过通风管道，大梁每隔四大梁承载力不足，为了通过通风管道，大梁每隔四米被通风管道穿过，从而削弱了大梁的承载力；米被通风管道穿过，从而削弱了大梁的承载力；4.4.连接混凝土顶棚和玻璃屋面的金属杆过于嵌入混凝连接混凝土顶棚和玻璃屋面的金属杆过于嵌入混凝土，而使顶棚承受力削弱。土，而使顶棚承受力削弱

6、。根据调查报告，事故的发生可以推论为，混凝土顶棚根据调查报告，事故的发生可以推论为，混凝土顶棚首先断裂，由于钢筋承载力和大梁承载力均不足，最终导首先断裂，由于钢筋承载力和大梁承载力均不足，最终导致整个钢筋混凝土结构体系的瓦解。致整个钢筋混凝土结构体系的瓦解。 折板圆弧形；椭圆形；其他形状折板圆弧形；椭圆形；其他形状 1.无边梁、有边梁（无边梁、有边梁（4种型式）种型式） 2.现浇整体式、预制装配式及装配整体式现浇整体式、预制装配式及装配整体式 边梁一般为矩形截面梁，边梁一般为矩形截面梁，B取取24 横隔型式：与筒壳中的横隔相同。横隔型式：与筒壳中的横隔相同。 常采用折板下梁或三角形框架梁的型式

7、常采用折板下梁或三角形框架梁的型式 沿折板平面内的顺剪力，与筒壳结构相似沿折板平面内的顺剪力，与筒壳结构相似 3/21ll121 ll /121 ll / 、 。 t2lb 1lf /bt /1. 巴黎联合国教科文组织总部会议大厅巴黎联合国教科文组织总部会议大厅：采用两跨连续的折：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。根柱子上的大梁。 。 壳身壳身 1.光面、带肋光面、带肋 2.单波，双波单波，双波 周边竖直的边缘构件周边竖直的边缘构件 形式：形式：1.带拉杆的拱或拱形桁架带拉杆的拱或拱形桁架 2.

8、薄腹梁薄腹梁 3.曲梁或曲线形圈梁曲梁或曲线形圈梁 3/21ll 受压区构造钢筋，壳体边缘区域底部的受拉钢筋，构造钢筋，角受压区构造钢筋，壳体边缘区域底部的受拉钢筋，构造钢筋，角偶区承受主拉应力的斜向钢筋或钢筋网。偶区承受主拉应力的斜向钢筋或钢筋网。2. 北京网球馆北京网球馆 。 壳板壳板 1.双倾单块双倾单块 2.单倾单块单倾单块 3.组合型组合型 边缘构件边缘构件 形式：形式：1.三角形桁架三角形桁架 2. 拉杆人字架拉杆人字架 3/21ll 曲面的切割与组合，是设计好曲面结构的重要手段。通过曲曲面的切割与组合，是设计好曲面结构的重要手段。通过曲面的切割与组合，几乎可以满足任意平面形式和各

9、种奇特新颖的面的切割与组合，几乎可以满足任意平面形式和各种奇特新颖的建筑造型要求。建筑造型要求。1、美国圣路易航空港候机室、美国圣路易航空港候机室1、美国圣路易航空港候机室、美国圣路易航空港候机室该建筑由三组壳体组成，每组由两个圆柱形曲面正交构成。该建筑由三组壳体组成，每组由两个圆柱形曲面正交构成。1、美国圣路易航空港候机室、美国圣路易航空港候机室2、墨西哥霍奇米洛科餐厅（、墨西哥霍奇米洛科餐厅（1957年）年） 设计：墨西哥著名工程师坎迪拉。设计：墨西哥著名工程师坎迪拉。 工程概况：该建筑由斯个双曲抛物面薄壳交叉组成。在交工程概况：该建筑由斯个双曲抛物面薄壳交叉组成。在交叉部位，壳面加厚，形

10、成四条有力的拱肋，直接支承在八叉部位，壳面加厚，形成四条有力的拱肋，直接支承在八个基础上。壳厚个基础上。壳厚4cm。两对点的距离是。两对点的距离是42.5m。建筑平面。建筑平面为为30m30m。壳体的外围八个立面是斜切的。壳体的外围八个立面是斜切的。2、美国麻省理工学院礼堂（、美国麻省理工学院礼堂（1955年）年） 设计：沙里宁设计：沙里宁 工程概况：屋顶为球面薄壳，三脚落地。薄壳曲面由工程概况：屋顶为球面薄壳，三脚落地。薄壳曲面由1/8球球面组成，这面组成，这1/8球面是由三个与水平面夹角相等的通过球心球面是由三个与水平面夹角相等的通过球心的大圆从球面上切割出来的。球的半径的大圆从球面上切割出来的。球的半径34m。薄壳平面形。薄壳平面形状为状为48m41.5m的曲边三角形。的曲边三角形。3、美国麻省理工学院礼堂（、美国麻省理工学院礼堂（1955年）年） 设计：沙里宁设计：沙里宁 工程概况：屋顶为球面薄壳，三脚落地。薄壳曲面由工程概况：屋顶为球面薄壳，三脚落地。薄壳曲面由1/8球球面组成，这面组成，这1/8球面是由三个与水平面夹角相等的通过球心球面是由三个与水平面夹角相等的通过球心的大圆从球面上切割出来的。球的半径的大圆从球面上切割出来的。球的半径34m。薄壳平面形。薄壳平面形状为状为48m41.5m的曲边三角形。的曲边三角形。