双曲抛物面扭壳工程实例

论文建筑结构选型双曲抛物面扭壳结构学号：111064125姓名：王冲班级： 11建筑学2指导老师：吕小彪双曲抛物面扭壳结构摘要本文将主要介绍双曲抛物面扭壳的结构组成和组合形式，以及我们做的简易的双曲抛物面扭壳的结构模型，还有一个实际的案例分析，双曲抛物面扭壳结构具有利于排水、防止渗漏、减轻自重、节约材料、受力性能较好、刚度较大、造型优美等优点。

案例分析为华南理工大学体育馆，该馆采用预应力钢筋混凝土双曲抛物面组合扭壳，组合扭壳由四片扭壳组成，支乘于周边边缘构件和两榀正交拱架上，分析表明：扭壳的控制荷载为竖向荷载，风荷载和地震作用影响较小，设计时可不予考虑；施加预压应力可达到控制壳体拉应力、确保结构耐久性的目的，但过大的预压力会降低壳体的局部稳定性；拱架落地点宜设置预应力拉杆平衡壳体支座的巨大水平推力、控制支座位移；采取合理的施工顺序和措施可减少壳体混凝土收缩的不利影响。

关键词：双曲抛物面模型体育馆AbstractThis article will mainly introduces hyperbolic paraboloid torsional shell structure and combination form, and we do the simple structure model of the hyperbolic paraboloid shell twisting, there will be an actual case analysis, hyperbolic paraboloid torsional shell structure with good drainage, prevent leakage, reduce weight, saving material, good mechanical performance, stiffness big, beautiful modelling, etc.Case analysis for the south China university of technology gymnasium, library using prestressed reinforced concrete hyperbolic paraboloid combined torsion shell, combined torsional shell is composed of four pieces of torsional shell, bearing on the surrounding edge artifacts and two common orthogonal arch frame, the analysis shows that the torsional shell control load for vertical load, wind load and earthquake action is affected, can not be considered when designing;Exerted tensile stress and compressive stress to control shell to ensure that the purpose of the structure durability, but too much pressure will reduce the shell advance local stability;Archfall where appropriate prestressed bars balance shell huge horizontal thrust bearing, control of displacement;Take reasonable construction sequence and measures can reduce the negative impact of the shell shrinkage of concrete.Key words: hyperbolic paraboloid torsional model gym一：双曲抛物面扭壳的结构组成和形式双曲抛物面扭壳结构有壳板和边缘构件组成。

双曲抛物面薄壳屋盖的制作、造型设计摘要采用钢筋混凝土双曲抛物面(马鞍面)薄壳作为屋盖, 具有利于排水、防止渗漏、减轻自重、节约材料、受力性能较好、刚度较大、造型优美等优点, 可以用于厂房、商场、影剧院等民用建筑.。

本文是以一个单块双曲抛物面薄壳屋盖为例子研究马鞍面双曲抛物面薄壳屋盖的制作、造型设计。

针对预应力钢筋、锚固面等问题展开研究，用数学建模方法深入探究其原理。

通过查资料所得到的直母线方程以及题中所给的资料写出直母线投影在xoy平面上的直线方程，再计算出截距，除以两钢筋的间距得出钢筋根数的表达式；再通过题中所给条件及查阅所的资料得出锚固面方程，方程联立得出直母线与锚固面交点的表达式，通过对方程的联立以及化解解答题中所提出的问题。

关键词：双曲抛物面细石混凝土薄壳屋盖预应力钢筋1 问题的背景在党的领导下,在建字第02部队、铁路局昌平构件厂、首钢建筑公司的帮助下,组成由工人、干部、技术人员参加的“三结合”试验研究小组,群策群力,把革命干劲和科学态度结合起来,于1973年年初,在冶金部建筑研究院,建成一项双曲抛物面薄壳屋盖(简称双曲薄壳)的试验性工程。

从1973年以来,在设计的一些建筑屋盖中采用了双曲抛物面(马鞍面)结构。

采用钢筋混凝土双曲抛物面(马鞍面)薄壳作为屋盖, 具有利于排水、防止渗漏、减轻自重、节约材料、受力性能较好、刚度较大、造型优美等优点, 可以用于厂房、商场、影剧院等民用建筑。

2 问题的重述1. 就单个的双曲抛物面薄壳屋盖的配筋问题，用数学建模的方法解决以下问题： 1.1. 把预应力钢筋理想化为一维的直线。

利用双曲抛物面是直纹面的特点, 把预应力钢筋安置在两族直母线处, 即在跨中端面处抛物线 2x x z f a ⎛⎫= ⎪⎝⎭上的点m k a x k f x k x...2,1,02,=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆，处安放两族直母线钢筋. 并固定(锚固)在过原点 (0,0,0)的直母线与平面1y b =±±(10.8 m =)相交的点处与该直母线垂直的锚固面上。

双曲抛物面组合扭壳屋盖施工技术【摘要】在当前建筑结构体系不断发展的过程中，建筑的各个方面施工技术都得到了长足的进步，大量的新兴施工技术开始涌现出来。

双曲抛物面组合扭壳屋盖施工技术，就是一种结构性能极为优异的屋盖结构，该类型屋盖结构所呈现出的物理性能远远超过其他形式的屋顶结构。

本篇文章主要针对双曲抛物面组合扭壳屋盖施工技术进行了全面详细的探讨，以期为双曲抛物面组合扭壳屋盖施工技术的持续发展作出贡献。

【关键词】双曲抛物面；结构体系在我国当前建筑结构体系不断发展的过程中，建筑设计中的理论、设计、施工等方面的水平，都有了长足的进步，并且开始由于大量不同形式的建筑涌现出来。

尤其是在薄壳结构出现之后，建筑艺术体系的发展，有了更为广阔的空间。

抗体结构本身，实际上就是属于一种曲面形式的结构，该及结构本身的厚度和其他形式的结构相比较而言，无论是在厚度上还是在尺寸上，都要小得多的一种薄壁空间体系。

该结构本身实质上和杆件结构之间的梁和拱之间有着一定的相似性，其壳体本身都有着原始性曲度存在。

下文主要针对双曲抛物面组合扭壳屋盖的施工技术进行了全面详细的探讨。

1.工程实例某体育馆在进行修建的过程中，主要是使用钢筋混凝土钢架结构的方式进行施工，而在该施工结构中，其屋盖必须要使用无粘结预应力以及大斜柱的方式来使得双曲抛物面组合扭壳能够得以互相结合起来，同时，还需要严格的按照工程需求来将扭壳水平的投影均分成为标准化的平行四边形。

2.结构体系施工2.1脚手架及壳面支撑施工定位放线按照设计提供的水平投影的平行四边形及坐标、标高点以及四边形水平投影面上格网点的坐标和标高，在地面上用空间三维坐标控制技术进行定位放线测量。

脚手架支模高度6～27m，壳体结构不但高度高、面积大，而且壳面上各点高度都有变化，体形复杂，浇筑时各部分承受的重量不均，除会对支撑产生竖向压力外，还可能对支撑有斜向推力，因此在制定支撑方案时，除了要保证支撑的竖向承载力，更应特别重视支撑的整体稳定性问题，以保证在浇混凝土期间遇上大风时的整体安全。

平面受力结构体系有两个方面的优点，其一是荷载为单向传递，给计算分析带来方便；其二是桁架，钢架，拱等主体传力结构与屋面板结构是分离的，给结构吊装带来方便。

其缺点是结构内力较大，材料强度得不到充分利用，材料用量增大，空间整体性减弱，结构安全性降低。

薄壁结构指结构的厚度远较长度和宽度小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。

薄壳：壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构。

这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度。

当此厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。

在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用，而拱主要受轴力作用，因此，拱式结构比梁式结构受力合理，节省材料。

在面结构中，平板主要受力矩的作用（包括双向弯矩及扭矩）薄壳结构主要靠曲面内的双向轴力及顺剪力承重。

壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的。

曲率：是描述曲线的弯曲程度的量值，其倒数为曲率半径。

曲率半径：是这段圆弧为一个圆的一部分时所成圆的半径。

在曲面上取一点E，曲面在E点的法线为z轴，包括z轴可以有无限多个剖切平面，每个剖切平面与曲面相交，其交线为一条平面曲线，每条平面曲线在E点有一个曲率半径。

不同的剖切平面上的平面曲线在E点的曲率半径一般是不相等的。

这些曲率半径中，有一个最大和最小的曲率半径，称之为主曲率半径，分别用R′和R表示。

高斯曲率：设曲面在E点处的两个主曲率为k1，k2，它们的乘积k＝k1·k2称为曲面于该点的总曲率或高斯曲率。

它反映了曲面的弯曲程度。

薄壳结构的曲面形式：旋转曲面平移曲面直纹曲面薄壳结构的内力分为两类，作用于中曲面内的薄膜内力和作用于中曲面外的弯曲内力。

圆顶的下部支撑结构：（1）圆顶结构通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上（如砖墙，钢筋混凝土柱等）（2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上（3）圆顶结构支撑在框架上。

（4）圆顶结构直接落地并支撑在基础上。

圆顶的薄膜内力圆顶上任意一点的位置经线与纬线的交点确定薄膜内力只要是作用在单位环向弧长上的经向轴力以及作用在单位经向弧长上的环向轴力。