第5章_薄壳结构
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建筑结构选型——薄壳结构学校:专业班级:指导老师:小组成员:摘要大跨建筑中的壳体结构通常为薄壳结构,即壳体厚度于其中的最小曲率半径之比小于1/20,为薄壁空间结构的一种,它包括球壳、筒壳、双曲扁壳和扭壳等多种形式。
他们的共同特点在于通过发挥结构的空间作用,把垂直于壳体表面的外力分解为壳体面内的薄膜力,再传递给支座,弥补了板、壳等薄壁构件的面外薄弱性质,以比较轻的结构自重和较大的结构刚度及较高的承载能力实现结构的大跨度。
关键词形态分类受力特点应用与发展案例研究正文1 薄壳结构的定义壳,是一种曲面构件,主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
1.1薄壳结构的特点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。
两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ),当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R,跨度等)小得多时,一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。
现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。
而薄壳结构为双向受力的空间结构,在竖向均布荷载作用下,壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用,曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内,又称为薄膜内力。
而只有在非对称荷载(风,雪等)作用下,壳体才承受较小的弯矩和扭矩。
由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力,且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布,所以材料强度能得到充分利用;而且壳体为凸面,处于空间受力状态,各向刚度都较大,因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理想。
由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻,覆盖大面积,无需中柱,而且其造型多变,曲线优美,表现力强,因而深受建筑师们的青睐,故多用于大跨度的建筑物,如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。
不过,薄壳结构也有其自身的不足之处,由于体形多为曲线,复杂多变,采用现浇结构时,模板制作难度大,会费模费工,施工难度较大;一般壳体既作承重结构又作屋面,由于壳壁太薄,隔热保温效果不好;并且某些壳体(如球壳、扁壳)易产生回声现象,对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
薄壳构造受力特点及天津博物馆案例分析班级:土木N073 学号:2022456791432 姓名:周峰近几年来,建筑师又在蛋壳的启发下,设计了小到自行车棚大到现代化的大型薄壳构造的建筑物。
这种建筑物既结实又节约材料。
我国北京火车站大厅房顶就是承受这种薄壳构造,屋顶那么薄,跨度那么大,整个大厅显得格外宽阔光明,舒适美观。
举世知名的悉尼歌剧院也是一座典型而颖的薄壳建筑。
薄壳构造壳,是一种曲面构件,主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳构造就是曲面的薄壁构造,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都承受钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合,形成造型惊异颖且能适应各种平面的建筑,但较为费工和费模板。
1.筒壳〔柱面薄壳〕:是单向有曲率的薄壳,由壳身、侧边缘构件和横隔组成。
横隔间的距离为壳体的跨度l↓1,侧边构件间距离为壳体的波长l↓2。
当l↓1/l↓2≥1时为长壳,l↓1/l↓22<1为短壳。
2.圆顶薄壳:是正高斯曲率的旋转曲面壳,由壳面与支座环组成,壳面厚度做得很薄,一般为曲率半径的1/600 ,跨度可以很大。
支座环对圆顶壳起箍的作用,并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。
3.双曲扁壳〔微弯平板〕:一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面,其顶点处矢高 f 与底面短边边长之比不应超过1/5。
双曲扁壳由壳身及周边四个横隔组成,横隔为带拉杆的拱或变高度的梁。
适用于掩盖跨度为20 ~50 米的方形或矩形平面〔其长短边之比不宜超过2〕的建筑物。
4.双曲抛物面壳:一竖向抛物线〔母线〕沿另一凸向与之相反的抛物线〔导线〕平行移动所形成的曲面。
此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线,故称为双曲抛物面壳。
工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型,因薄壳构造简洁制作,稳定性好,简洁适应建筑功能和造型需要,所以应用较为广泛。
蛋壳就是利用了薄壳构造原理,由于这种构造的拱形曲面可以抵消外力的作用,构造更加结实。
薄壳结构班级学号:1101404-25姓名:刘益宁指导老师:彭懿日期:2013.11.20调研建筑:星海音乐厅·悉尼歌剧院·国家大剧院1薄壳结构的定义:壳,是一种曲面构建,主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
2薄壳结构的特点: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。
两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ),当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R,跨度等)小得多时,一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。
现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。
而薄壳结构为双向受力的空间结构,在竖向均布荷载作用下,壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用,曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内,又称为薄膜内力。
而只有在非对称荷载(风,雪等)作用下,壳体才承受较小的弯矩和扭矩。
由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力,且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布,所以材料强度能得到充分利用;而且壳体为凸面,处于空间受力状态,各向刚度都较大,因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理.想。
由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻,覆盖大面积,无需中柱,而且其造型多变,曲线优美,表现力强,因而深受建筑师们的青睐,故多用于大跨度的建筑物,如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。
不过,薄壳结构也有其自身的不足之处,由于体形多为曲线,复杂多变,采用现浇结构时,模板制作难度大,会费模费工,施工难度较大;一般壳体既作承重结构又作屋面,由于壳壁太薄,隔热保温效果不好;并且某些壳体(如球壳、扁壳易产生回声现象,对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
双曲抛物面案例星海音乐厅星海音乐厅位于广州二沙岛,造型奇特的外观,富于现代感,犹如江边欲飞的一只天鹅,与蓝天碧水浑然一体,形成一道瑰丽的风景线。
薄壳结构姓名:张冲班级:建筑学1101405学号:110104501指导老师:彭懿建筑学上的术语。
壳,是一种曲面构件,主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合,形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑,但较为费工和费模板。
薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分,减少受到的压力。
新德里荷花教堂新德里荷花教堂这座大教堂外观十分复杂,造型上由一系列半圆球、圆柱体、圆锥和圆环组成,每一部分在设计中都需要进行单独的结构计算,并绘制出一系列相应的浇铸模板图。
在设计这座建筑物之前,据说,它的设计者走遍了整个印度,研究了过去的巴哈教派的建筑风格,最终依据巴哈教派的教义,依据对于崇高和圣洁的象征,设计了这样一座前无古人的新式教堂。
“大荷花”以现代的构思和技术建造了起来,但它同古代的思想却有着千丝万缕的联系。
它被圣徒们所接受,并成为印度新德里的又一处景观。
“大荷花”共由3层花瓣组成,每层9瓣。
外层处有9个入口,被称为入口瓣;中间层向中部弯曲,覆盖着外厅;而内部的9瓣高高耸起,聚成闭合状,仅在中部稍分开,用玻璃钢屋面覆盖形成采光天窗。
当圣徒们走进中央大厅,一片天光分成9条线奔泻而下,整个大厅沐浴在柔和的光线之中,高高的天花板仿佛与天相接,大厅内气氛静穆高洁,形成一派穆斯林世界。
这座教堂于1987年年底完工,被人们称为20世纪的泰姬陵。
白色的花瓣很像悉尼歌剧院的薄壳,所以也有人称它为“悉尼歌剧院第二”。
北京火车站北京火车站北京站占地面积25万平方米。
总建筑面积8万平方米。
车站布局为纵列式,分为到发场、交接场、调车场。
北京站站舍大楼坐南朝北,东西宽218米,南北最大进深124米,建筑面积71054平方米。