壳体结构简介.ppt

圆顶薄壳 圆顶是正高斯曲率的旋转曲面壳。 圆顶 薄壳结构具有良好的空间工作性能，能以 很薄的圆顶覆盖很大的跨度，广泛用于大 型公共建筑如天文馆、展览馆、剧院等。 北京天文馆直径 25m的圆顶薄壳，壳 厚仅为 60mm。 花之圣母教堂 欧洲 布鲁涅内斯基 一、圆顶薄壳的组成及结构型式 一般由壳身、支座环、下部支承结构组成。 1、壳身结构 按构造的不同，可分为 平滑圆顶 、肋形圆顶 和多面圆顶。 当建筑上由于采光要求需将圆顶表面划 分成若干区格；或当壳体承受集中荷载 时；或当壳身厚度太小、不能保证壳体 的稳定；或采用整体式结构时用肋形圆 顶。 当建筑平面为正多边形时，可采用多面 圆顶结构。 当有通风采光要求时，一般可在圆顶 顶部开设圆形空洞。 壳体：开口壳和闭口壳。 2、支座环 保证圆顶几何不变。其作用和拱结构拉杆 一样。可有效的阻止圆顶在竖向荷载作用 下的裂缝开展和破坏，保证壳体基本上处 于受压的状态，实现空间平衡。 3、支承结构 1）圆顶结构通过支座环支承在房屋的竖向承 重构件上（如砖墙、钢筋混凝土柱） 优点：受力明确，构造简单。 缺点：跨度大时，推力大，因此支座环尺寸 大。表现力不够丰富活跃。 2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上。 3）圆顶结构支承在框架上。 4）圆顶结构直接落地并支承在基础上。 美国麻省理工学院大会堂 第三节 筒壳 筒壳的壳板为柱形曲面，也称柱面壳。 它是单向有曲率的薄壳，是零高斯曲率壳。 特点 ：几何形状简单，模板制作方便，易 于施工，应用广泛。 一、筒壳的结构组成 筒壳由 壳身、边梁及横隔 组成。两个横 隔之间的距离称为 跨度 L1；两个边梁之间 的距离为 波长 L2。 L1/L2=1,长壳；一般为多波形。 L1/L21,短壳；一般为单波多跨。 壳身包括边梁在内的高度称为 截面高 度 h， h=（ 1/10-1/15） L1,不包括边梁在 内的高度称为 矢高 f。（ f 1/8L2） 壳板的厚度 一般为 50-80mm，一般不 宜小于 35mm；壳板与边梁连接处可以 局部加厚，以抵抗局部的横向弯矩。 边梁与壳板共同受力，截面形式对壳板内 力分布有很大影响，并且也是屋面排水关 键。 横隔 是筒壳的横向支承，没有它，就不 是筒壳结构，而是筒拱结构。 功能是承受壳身传来的顺剪力并将内力 传到下部结构。 二、筒壳的受力特点 筒壳两端是有横隔支承的，而筒拱没有。因而 两者在承荷和传力上有本质的区别。 筒拱 是 横向 以拱的形式单向承荷和传力的， 纵 向 不传力， 是平面结构 。 而 筒壳在 横向 以拱的形 式承荷和传力，在曲面内产生横向压力，在 纵向 以纵梁的形式把荷载传给横隔。因此， 筒壳是横 向拱和纵向梁共同作用的空间结构。 当筒壳的跨波比 L1/L2不同时，筒壳的受 力状态存在很大区别。一般，筒壳的受力 特点分三类： 1） L1/L2 3时 由于筒壳的跨度较长，横向拱的作用明显 变小，横向压力较小，二纵向梁传力作用 显著。筒壳近似梁的作用。 2） 当 L1/L2 0.5时 由于筒壳的跨度较小，筒壳横向的拱 作用明显，而纵向梁的传力作用很小， 因此近似拱的作用。而且壳体内力主要 是薄膜内力，可按薄膜理论计算。 3） 当 0.5L1/L23时 跨度不长也不短，在受力时拱和梁的作 用都明显，壳体即存在薄膜内力，有存在 弯曲内力，可用弯矩理论或半弯矩理论计 算。 边梁 是壳板的边框，与壳板共同作用， 整体受力，一般边梁主要承受纵向拉力， 因此需集中布置纵向受拉钢筋，可大大减 小壳板的纵向和水平位移。 横隔 作为筒壳纵向支承，主要承受壳板 传来的顺剪力。