薄壁空间结构

钢筋混凝土空间薄壁结构关键信息项：1、结构设计要求2、施工技术标准3、质量验收标准4、维护与保养责任5、违约责任与赔偿6、争议解决方式11 协议目的本协议旨在规范钢筋混凝土空间薄壁结构的设计、施工、验收、维护及相关责任等方面的事宜，确保该结构的安全性、可靠性和耐久性。

111 适用范围本协议适用于所有采用钢筋混凝土空间薄壁结构的建筑项目。

12 结构设计要求121 设计单位应具备相应的资质和经验，根据相关规范和标准进行结构设计。

122 结构设计应考虑荷载情况，包括但不限于恒载、活载、风载、地震作用等。

123 薄壁结构的几何形状、尺寸和配筋应经过精确计算和优化，以满足结构的强度、刚度和稳定性要求。

13 施工技术标准131 施工单位应制定详细的施工方案，并经监理单位和建设单位审批。

132 施工过程中应严格按照设计要求进行钢筋的布置、绑扎和连接。

133 混凝土的配合比、搅拌、浇筑和振捣应符合相关标准，确保混凝土的质量。

134 施工中应采取有效的模板支撑体系，保证薄壁结构的形状和尺寸精度。

14 质量验收标准141 钢筋混凝土空间薄壁结构的验收应按照国家和地方相关标准进行。

142 验收内容包括结构的几何尺寸、钢筋布置、混凝土强度、外观质量等。

143 对于存在质量问题的部位，应制定整改措施并及时整改，整改后重新验收。

15 维护与保养责任151 建设单位应在结构使用过程中定期进行检查和维护，确保结构的安全使用。

152 维护工作包括但不限于结构表面的清洁、防水处理、钢筋的防锈蚀处理等。

153 发现结构存在安全隐患时，应及时采取措施进行修复或加固。

16 违约责任与赔偿161 若设计单位未按照协议要求进行设计，导致结构存在安全隐患或质量问题，应承担相应的责任并赔偿损失。

162 施工单位未按照施工技术标准进行施工，造成质量事故的，应负责返工并承担由此产生的费用和损失。

163 建设单位未按照维护要求进行维护，导致结构损坏的，应承担相应的责任和损失。

薄壁空间结构在本小节中我们要给大家介绍各种薄壁空间结构体系的组成、优缺点及适用范围；各种薄壁空间结构体系的合理布置原则及及受力特点。

一、薄壳结构的概念壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。

这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度t。

当厚度t远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。

一般在建筑工程中所遇到的壳体，常属于薄壳结构的范畴。

在面结构中，平板结构主要受弯曲内力，包括双向弯矩和扭矩，如图1-65a。

薄壁空间结构如图1-95b所示的壳体，它的厚度t远小于壳体的其它尺寸（如跨度），属于空间受力状态，主要承受曲面内的轴力（双向法向力）和顺剪力作用，弯矩和扭矩都很小。

图1-65 面结构（a）平板结构（b）曲面结构（壳）薄壁空间结构，由于它主要承受曲面内的轴力作用，所以材料强度得到充分利用；同时由于它的空间工作，所以具有很高的强度及很大的刚度。

薄壳空间结构内力比较均匀，是一种强度高、刚度大、材料省、既经济又合理的结构型式。

薄壁空间结构常用于中、大跨度结构，如展览大厅，飞机库、工业厂房、仓库等。

在一般的民用建筑中也常采用薄壳结构。

薄壁空间结构在应用中也存在一些问题，由于它体形复杂，一般采用现浇结构，所以费模板、费工时，往往因此而影响它的推广。

同时在设计方面，薄壁空间结构的计算过于复杂。

二、薄壳空间结构的曲面形式薄壳结构中曲面的形式，按其形成的几何特点可以分成以下三类：1.旋转曲面由一平面曲线（或直线）作母线绕其平面内的一根轴线旋转而成的曲面，称为旋转曲面。

在薄壁空间结构中，常用的旋转曲面有球形曲面、旋转抛物（椭圆）面、圆锥曲面、旋转双曲面等，分别见图1-66。

图1-66 旋转曲面2．直纹曲面（图1-67）一根直母线，其两端各沿两固定曲导线（或为一固定曲导线，一固定直导线）平行移动而成的曲面，称为直纹曲面。

一般有：（1）柱曲面（一根直母线沿两根曲率方向和大小相同的竖向曲导线移动而成）或柱状曲面（一根直母线沿两根曲率方向相同但大小不同的竖向曲导线始终平行于导平面移动而成）它们又都称单曲柱面，分别见图1-67。

薄壁空间结构
薄壁空间结构，也称壳体结构。

它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以称薄壁。

它属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。

它的受力比较合理，材料强度能得到充分利用。

薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱乐部、飞机库等。

薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。

薄壁空间结构的曲面形式很多。

这里讲两种，筒壳和双曲壳。

筒壳一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。

筒壳的空间工作是由这三部分结构协同完成的。

它的跨度在30m以内是有利的。

当跨度再大时，宜采用双曲薄壳。

双曲壳特别适用于大空间大跨度的建筑。

双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳。

目前圆顶的直径已达200多米。

圆顶结构可用在大型公共建筑中，如天文馆、展览馆的屋盖。

圆顶结构由壳面、支座环组成。

通过支座环支于垂直构件上。

壳面主要承受压力，支座环承受拉力。

北京天文馆顶盖为半球形圆顶，直径25m，壳面厚6cm，结构自重约200kg／m2。

双曲扁壳是双曲抛物面的一种形式，它由壳板和竖直的边缘构件(横隔构件)组成。

因为扁壳的矢高比底面尺寸小得多，大约为l／5，所以叫扁壳。

例如北京火车站大厅，35mx35m的双曲面扁壳屋盖，壳板为8cm，宽敞明亮，是一成功的范例。

薄壁结构的稳定性与失稳分析薄壁结构指的是在空间中形成的薄而轻的结构体系。

由于其自身构造特点，薄壁结构在工程领域应用广泛，如建筑物屋顶、桥梁、飞机机身等。

然而，薄壁结构在设计和使用中也面临着一些挑战，其中之一就是结构的稳定性和失稳问题。

结构的稳定性是指结构在受到外部荷载作用时能否保持原有的形状和功能。

对于薄壁结构而言，其薄弱的横截面和高纵横比使得其更加容易发生失稳现象。

例如，当一个长而细的柱子受到压力时，柱子会发生侧向位移，造成结构的失稳。

因此，在设计薄壁结构时，必须考虑结构的稳定性，以避免发生不可控的失稳情况。

在进行薄壁结构的稳定性分析时，工程师通常采用弹性稳定性理论。

这种理论基于线性弹性分析，通过计算结构在外部荷载作用下的位移和应力分布，来判断结构的稳定性。

常用的稳定性判据包括临界压力和失稳形状等。

临界压力是指结构能够承受的最大压力，超过此压力就会引起结构的失稳。

临界压力的计算通常涉及到结构的几何形状、材料的弹性模量和截面特性等参数。

例如，对于一个圆柱形的薄壁结构，其临界压力可以通过欧拉公式来计算。

而对于复杂形状的薄壁结构，则需要借助有限元分析等方法来进行求解。

失稳形状是指结构失稳时所呈现的形状特征。

根据结构的几何特征和边界条件的不同，失稳形状可以分为局部失稳和全局失稳。

局部失稳是指结构的某一局部区域在失稳时发生局部破坏，而全局失稳则是整个结构都发生统一的失稳行为。

失稳形状的分析可以帮助工程师了解结构在失稳时的行为，并采取相应的措施来提高结构的稳定性。

为了增加薄壁结构的稳定性，工程师可以采取一些方法和措施。

其中之一是增加结构的刚度。

通过增加材料的强度或改变截面形状等方式，可以提高结构的整体刚度，从而减小失稳的可能性。

另外，工程师还可以采用加固、减载和设计优化等方法来提高结构的稳定性。

总结起来，薄壁结构的稳定性与失稳分析是工程设计中重要的问题。

通过采用弹性稳定性理论和相应的计算方法，可以对薄壁结构的稳定性进行评估和优化。

钢筋混凝土空间薄壁结构在现代建筑领域中，钢筋混凝土空间薄壁结构以其独特的优势和特点，成为了众多建筑设计中的重要选择。

这种结构形式不仅在力学性能上表现出色，还能够为建筑带来美观与创新。

首先，我们来了解一下什么是钢筋混凝土空间薄壁结构。

简单来说，它是由较薄的钢筋混凝土板或壳组成的空间结构体系。

这些薄壁构件通常具有较大的跨度和较小的厚度，通过合理的设计和布局，能够承受各种荷载并保持结构的稳定性。

与传统的结构形式相比，钢筋混凝土空间薄壁结构具有诸多优点。

其一，它能够充分发挥材料的性能。

由于薄壁结构的截面尺寸较小，混凝土和钢筋的应力分布更加均匀，从而提高了材料的利用率。

其二，这种结构具有良好的空间整体性。

薄壁构件相互连接，形成一个连续的空间受力体系，能够有效地抵抗来自各个方向的荷载，增强了结构的抗震性能和抗风性能。

其三，钢筋混凝土空间薄壁结构造型美观，可以创造出丰富多样的建筑形态，满足人们对于建筑美学的追求。

在实际应用中，钢筋混凝土空间薄壁结构的形式多种多样。

比如，筒壳结构常用于大跨度的工业厂房和仓库；双曲抛物面壳结构则常见于展览馆、体育馆等公共建筑；而折板结构则适用于一些小型的建筑或构筑物。

以筒壳结构为例，它是由单向或双向弯曲的弧形薄板组成。

在承受竖向荷载时，筒壳主要通过薄膜内力来传递荷载，其内力分布较为均匀，能够有效地跨越较大的空间。

同时，筒壳结构的边缘构件可以有效地约束薄板的变形，提高结构的整体稳定性。

双曲抛物面壳结构则是一种具有独特几何形状的薄壁结构。

它的曲面形状类似于马鞍，具有良好的力学性能。

在荷载作用下，双曲抛物面壳结构的内力分布较为复杂，但通过合理的设计和配筋，可以充分发挥其承载能力。

这种结构形式不仅能够提供较大的空间，还能够营造出独特的建筑效果，给人以强烈的视觉冲击。

折板结构是由一系列平板组成的折线形薄壁结构。

它具有构造简单、施工方便等优点。

在折板结构中，平板之间通过刚性节点连接，共同承受荷载。

第五章薄壁空间结构第一节概述一．薄壁空间结构发展简况二．曲面理论相关知识1．基本概念：（1）薄壳：壳体结构一般是由上、下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。

当δ不随坐标位置的不同而改变时，称为等厚壳；反之，称为变厚度壳。

两个曲面之间的距离称为壳体的厚度（δ），当δ与壳体的其它尺寸（如曲率半径R，跨度L等）小的多时，一般要求δ/R≤1/20，（鸡蛋壳的δ/R≈1/50）称为薄壳结构。

现代建筑中所采用的壳体一般为薄壳结构。

（2）中曲面：等分壳体各点厚度的几何曲面称为壳体的中曲面。

薄壳结构，可以仅以中曲面的方程描述整个结构的变形及内力。

（3）高斯曲率：曲面上任意一点上的高斯曲率等于该点两主曲率的乘积：K=k1k2=1/R1R2A．正高斯曲率：K=k1k2>0B．负高斯曲率：K=k1k2<0C．零高斯曲率：K=k1k2=0，即其中一个主方向为直线。

（4）矢高、矢率：中曲面覆盖的底面的短边为A，如图示：f/a称为矢率。

矢率很小的壳体称为扁壳，矢率较大着称为陡壳。

在混凝土结构中，f/a≤1/5时，称为扁壳。

三．薄壳结构的内力1．薄壳的内力：如图：对于任意壳体结构，在荷载作用下，壳体的内力可以分为两类――作用于中曲面内的和作用于中曲面外的弯曲内力。

弯曲内力是由于中曲面的曲率和扭率改变而产生的，它包括弯矩、横剪力、扭矩；理想的薄膜没有抵抗弯曲和扭曲的能力，在荷载的作用下只产生正向应力N 和顺剪力；因此，设计中应选取合理的曲面形式，使壳体内的弯曲内力小到足可以忽略的程度。

2．可以忽略弯曲内力的条件：A。

薄壁δ/R≤1/20,并同时满足B．壳体具有均匀、连续变化的曲面；C．壳体上的荷载是均匀连续的；D．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沿切线方向位移的反力。

由于壳体主要承受薄膜内力，弯曲内力很小，且薄膜内力沿壳壁是均匀分布的，所以，壳体结构可以充分发挥材料强度，做到壳体薄，自重轻而强度大。