薄殼結(jié)構(gòu)調(diào)研

1、薄 殼 結(jié) 構(gòu) 班級(jí)學(xué)號(hào)：1101404-25 姓 名：劉 益 寧 指導(dǎo)老師：彭 懿 日 期：2013.11.20調(diào)研建筑：星海音樂(lè)廳悉尼歌劇院國(guó)家大劇院1薄殼結(jié)構(gòu)的定義： 殼，是一種曲面構(gòu)建，主要承受各種作用產(chǎn)生的中面內(nèi)的力。薄殼結(jié)構(gòu)就是曲面的薄壁結(jié)構(gòu)，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，材料大都采用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時(shí)又能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。2薄殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：殼體結(jié)構(gòu)一般是由上下兩個(gè)幾何曲面構(gòu)成的空間薄壁結(jié)構(gòu)。兩個(gè)曲面之問(wèn)的距離即為殼體的厚度()，當(dāng)比殼體其他尺寸(如曲率半徑R，跨度等)小得多時(shí)，一般要求/R1/20(雞蛋殼的/R1

2、/50)稱為薄殼結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代建筑工程中所采用的殼體一般為薄殼結(jié)構(gòu)。而薄殼結(jié)構(gòu)為雙向受力的空間結(jié)構(gòu)，在豎向均布荷載作用下，殼體主要承受曲面內(nèi)的軸向力(雙向法向力)和順剪力作用，曲面軸力和順剪力都作用在曲面內(nèi)，又稱為薄膜內(nèi)力。而只有在非對(duì)稱荷載(風(fēng)，雪等)作用下，殼體才承受較小的彎矩和扭矩。由于殼體內(nèi)主要承受以壓力為主的薄膜內(nèi)力，且薄膜內(nèi)力沿殼體厚度方向均勻分布，所以材料強(qiáng)度能得到充分利用；而且殼體為凸面，處于空間受力狀態(tài)，各向剛度都較大，因而用薄殼結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)以最少之材料構(gòu)成最堅(jiān)之結(jié)構(gòu)的理想。由于殼體強(qiáng)度高、剛度大、用料省、自重輕，覆蓋大面積，無(wú)需中柱，而且其造型多變，曲線優(yōu)美，表現(xiàn)力強(qiáng)，因而深受建

3、筑師們的青睞，故多用于大跨度的建筑物，如展覽廳、食堂、劇院、天文館、廠房、飛機(jī)庫(kù)等。不過(guò)，薄殼結(jié)構(gòu)也有其自身的不足之處，由于體形多為曲線，復(fù)雜多變，采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)時(shí)，模板制作難度大，會(huì)費(fèi)模費(fèi)工，施工難度較大；一般殼體既作承重結(jié)構(gòu)又作屋面，由于殼壁太薄，隔熱保溫效果不好；并且某些殼體(如球殼、扁殼易產(chǎn)生回聲現(xiàn)象，對(duì)音響效果要求高的大會(huì)堂、體育館、影劇院等建筑不適宜。雙曲拋物面案例星海音樂(lè)廳星海音樂(lè)廳位于廣州二沙島，造型奇特的外觀，富于現(xiàn)代感，猶如江邊欲飛的一只天鵝，與藍(lán)天碧水渾然一體，形成一道瑰麗的風(fēng)景線。這座以人民音樂(lè)家冼星海的名字命名的音樂(lè)廳，占地1.4萬(wàn)平方米，建筑面積1.8萬(wàn)平方米，設(shè)有1

4、500個(gè)座位的交響樂(lè)演奏大廳、46個(gè)座位的室內(nèi)樂(lè)演奏廳、100個(gè)座位的視聽(tīng)欣賞室和4800平方米的音樂(lè)文化廣場(chǎng)。整體建筑為雙曲拋物面鋼筋混凝土殼體，室內(nèi)不吊天花板，做到建筑空間與聲學(xué)空間融為一體。星海音樂(lè)廳總投資達(dá)2.5億元，是我國(guó)目前規(guī)模最大、設(shè)備最先進(jìn)、功能完備、具有國(guó)際水平的音樂(lè)廳。星海音樂(lè)廳東為廣東美術(shù)館，北為廣東華僑博物館，三者形成富有特色的文化景觀。音樂(lè)廳主體東側(cè)是文化廣場(chǎng)，由冼星海青銅雕像、音樂(lè)噴泉、水上音樂(lè)舞臺(tái)等組成，是舉行群眾性廣場(chǎng)音樂(lè)會(huì)和市民休息漫步的好去處。北廣場(chǎng)的中心是一個(gè)刻有青龍、白虎等圖案的梯形平臺(tái)，寓意漢文化的形成。南廣場(chǎng)地面上砌成巨大弧形圖案，像風(fēng)帆，也像收緊的

5、漁網(wǎng)，在燈光的閃爍間，給人一種“漁歌唱晚”的意境。星海音樂(lè)廳臨珠江而建，充滿現(xiàn)代感的雙曲拋物面幾何體結(jié)構(gòu)雄偉壯觀，是一座令人贊賞的藝術(shù)殿宇。自北向南斜望，音樂(lè)廳像一只展翅欲飛的天鵝，從西往東看，南面的拋面與二樓平臺(tái)構(gòu)成一架撐起蓋面的大鋼琴，與珠江的碧水合奏著永不休止的和弦；晴日里，從兩條拋物面的弧形脊看旭日噴薄而出和夕陽(yáng)西墜，又似五線譜上圓圓的音符。 星海音樂(lè)廳是典型的薄殼結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)承重輕，更有利于建筑的空間設(shè)計(jì)。悉尼歌劇院： 悉尼歌劇院位于澳大利亞悉尼，是20世紀(jì)具特色的建筑之一，也是世界著名的表演藝術(shù)中心，已成為悉尼市的標(biāo)志性建筑，該歌劇院1973年正式落成，該劇院設(shè)計(jì)者為丹麥設(shè)計(jì)師

6、約恩烏松。悉尼歌劇院坐落在悉尼港便利朗角，其特有的帆造型，加上悉尼港灣大橋，與周圍景物相映成趣 。 悉尼歌劇院不僅是悉尼藝術(shù)文化的殿堂，更是悉尼的魂魄，清晨、黃昏或星空，不論徒步緩行或出海遨游，悉尼歌劇院隨時(shí)為游客展現(xiàn)不同多樣的迷人風(fēng)采。從遠(yuǎn)處看，悉尼歌劇院就好像一艘正要起航的帆船，帶著所有人的音樂(lè)夢(mèng)想，駛向蔚藍(lán)的海洋。從近處看，它就像一個(gè)陳放著貝殼的大展臺(tái)，貝殼也爭(zhēng)先恐后地向著太陽(yáng)立正看起。 悉尼歌劇院的外觀為三組巨大的殼片，聳立在一南北長(zhǎng)186米、東西最寬處為97米的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基座上。第一組殼片在地段西側(cè),四對(duì)殼片成串排列,三對(duì)朝北,一對(duì)朝南,內(nèi)部是大音樂(lè)廳。第二組在地段東側(cè)，與

7、第一組大致平行,形式相同而規(guī)模略小，內(nèi)部是歌劇廳。第三組在它們的西南方，規(guī)模最小，由兩對(duì)殼片組成,里面是餐廳。其他房間都巧妙地布置在基座內(nèi)。整個(gè)建筑群的入口在南端,有寬97米的大臺(tái)階。車輛入口和停車場(chǎng)設(shè)在大臺(tái)階下面。 悉尼歌劇院主體部分采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但屋頂部分還是采用的薄殼結(jié)構(gòu)。悉尼歌劇院在外觀整體上看，有由十對(duì)殼體組成的3組白色殼狀屋頂，兩個(gè)劇院占用兩組大的殼體，另外一組小殼體為餐廳，其中歌劇廳、音樂(lè)廳與休息廳并排而立，各由四塊巨大的殼狀屋頂覆蓋，這些殼狀屋頂依次排列，前三個(gè)一個(gè)蓋著一個(gè)，面向海灣依抱，最后一個(gè)則背向海灣侍立。悉尼歌劇院采用薄殼結(jié)構(gòu)，形成了獨(dú)特的建筑外形一組泊港的白

8、帆，成為遠(yuǎn)近馳名的建筑。 國(guó)家大劇院 中國(guó)國(guó)家大劇院高46.68米。由法國(guó)建筑師保羅安德魯主持設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方為法國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)公司。是亞洲最大的劇院綜合體。國(guó)家大劇院外部為鋼結(jié)構(gòu)殼體呈半橢球形，平面投影東西方向長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為212.20米，南北方向短軸長(zhǎng)度為143.64米，建筑物高度為46.285米，比人民大會(huì)堂略低3.32米，基礎(chǔ)最深部分達(dá)到-32.5米，有10層樓那么高。國(guó)家大劇院殼體由18000多塊鈦金屬板拼接而成，面積超過(guò)30000平方米，18000多塊鈦金屬板中，只有4塊形狀完全一樣。鈦金屬板經(jīng)過(guò)特殊氧化處理，其表面金屬光澤極具質(zhì)感，且15年不變顏色。中部為漸開(kāi)式玻璃幕墻，由1200多塊超白玻

9、璃巧妙拼接而成。橢球殼體外環(huán)繞人工湖，湖面面積達(dá)3.55萬(wàn)平方米，各種通道和入口都設(shè)在水面下。行人需從一條80米長(zhǎng)的水下通道進(jìn)入演出大廳。國(guó)家大劇院造型新穎、前衛(wèi)，構(gòu)思獨(dú)特，是傳統(tǒng)與現(xiàn)代、浪漫與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。這座“城市中的劇院、劇院中的城市”以一顆獻(xiàn)給新世紀(jì)的超越想象的“湖中明珠”悄然亮相。國(guó)家大劇院中心建筑為半橢球形鋼結(jié)構(gòu)殼體，東西長(zhǎng)軸212.2米，南北短軸143.64米，高46.68米，地下最深32.50米，周長(zhǎng)達(dá)600余米。整個(gè)殼體風(fēng)格簡(jiǎn)約大氣，其表面由18000多塊鈦金屬板和1200余塊超白透明玻璃共同組成，兩種材質(zhì)經(jīng)巧妙拼接呈現(xiàn)出唯美的曲線，營(yíng)造出舞臺(tái)帷幕徐徐拉開(kāi)的視覺(jué)效果。每當(dāng)夜幕降臨，透過(guò)漸開(kāi)的“帷幕”，金碧輝煌的歌劇院盡收眼底。殼體表面上星星點(diǎn)點(diǎn)、錯(cuò)落有致的“蘑菇燈”，如同撲朔迷離的點(diǎn)點(diǎn)繁星，與遠(yuǎn)處的夜空遙相呼應(yīng)，使大劇院充滿了含蓄而別致的韻味與美感。殼體上均勻布置了92個(gè)電動(dòng)啟動(dòng)的排煙窗，既解決了消防排煙又