殼體結(jié)構(gòu)簡介

1、圓頂薄殼圓頂薄殼 圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。圓頂薄殼結(jié)構(gòu)具有良好的空間工作性能，圓頂薄殼結(jié)構(gòu)具有良好的空間工作性能，能以很薄的圓頂覆蓋很大的跨度，廣泛能以很薄的圓頂覆蓋很大的跨度，廣泛用于大型公共建筑如天文館、展覽館、用于大型公共建筑如天文館、展覽館、劇院等。劇院等。北京天文館直徑北京天文館直徑25m的圓頂薄殼，殼的圓頂薄殼，殼厚僅為厚僅為60mm?；ㄖツ附烫没ㄖツ附烫?歐洲歐洲 布魯涅內(nèi)斯基布魯涅內(nèi)斯基 一、圓頂薄殼的組成及結(jié)構(gòu)型式一、圓頂薄殼的組成及結(jié)構(gòu)型式一般由殼身、支座環(huán)、下部支承結(jié)構(gòu)組成。一般由殼身、支座環(huán)、下部支承結(jié)構(gòu)組成。1、殼身結(jié)構(gòu)、殼身結(jié)

2、構(gòu)按構(gòu)造的不同，可分為按構(gòu)造的不同，可分為平滑圓頂平滑圓頂、肋形圓、肋形圓頂和多面圓頂。頂和多面圓頂。 當(dāng)建筑上由于采光要求需將圓頂表面劃當(dāng)建筑上由于采光要求需將圓頂表面劃分成若干區(qū)格；或當(dāng)殼體承受集中荷載分成若干區(qū)格；或當(dāng)殼體承受集中荷載時；或當(dāng)殼身厚度太小、不能保證殼體時；或當(dāng)殼身厚度太小、不能保證殼體的穩(wěn)定；或采用整體式結(jié)構(gòu)時用肋形圓的穩(wěn)定；或采用整體式結(jié)構(gòu)時用肋形圓頂。頂。 當(dāng)建筑平面為正多邊形時，可采用多面當(dāng)建筑平面為正多邊形時，可采用多面圓頂結(jié)構(gòu)。圓頂結(jié)構(gòu)。 當(dāng)有通風(fēng)采光要求時，一般可在圓當(dāng)有通風(fēng)采光要求時，一般可在圓頂頂部開設(shè)圓形空洞。頂頂部開設(shè)圓形空洞。 殼體：開口殼和閉口殼。

3、殼體：開口殼和閉口殼。2、支座環(huán)、支座環(huán) 保證圓頂幾何不變。其作用和拱結(jié)保證圓頂幾何不變。其作用和拱結(jié)構(gòu)拉桿一樣?？捎行У淖柚箞A頂在豎向構(gòu)拉桿一樣?？捎行У淖柚箞A頂在豎向荷載作用下的裂縫開展和破壞，保證殼荷載作用下的裂縫開展和破壞，保證殼體基本上處于受壓的狀態(tài)，實現(xiàn)空間平體基本上處于受壓的狀態(tài)，實現(xiàn)空間平衡。衡。3、支承結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)1）圓頂結(jié)構(gòu)通過支座環(huán)支承在房屋的豎）圓頂結(jié)構(gòu)通過支座環(huán)支承在房屋的豎向承重構(gòu)件上（如磚墻、鋼筋混凝土柱）向承重構(gòu)件上（如磚墻、鋼筋混凝土柱）優(yōu)點：受力明確，構(gòu)造簡單。優(yōu)點：受力明確，構(gòu)造簡單。缺點：跨度大時，推力大，因此支座環(huán)尺缺點：跨度大時，推力大，因此支座環(huán)

4、尺寸大。表現(xiàn)力不夠豐富活躍。寸大。表現(xiàn)力不夠豐富活躍。2）圓頂結(jié)構(gòu)支撐在斜柱或斜拱上。）圓頂結(jié)構(gòu)支撐在斜柱或斜拱上。3）圓頂結(jié)構(gòu)支承在框架上。）圓頂結(jié)構(gòu)支承在框架上。4）圓頂結(jié)構(gòu)直接落地并支承在基礎(chǔ)上。）圓頂結(jié)構(gòu)直接落地并支承在基礎(chǔ)上。美國麻省理工學(xué)院大會堂美國麻省理工學(xué)院大會堂第三節(jié)第三節(jié) 筒殼筒殼 筒殼的殼板為柱形曲面，也稱柱面筒殼的殼板為柱形曲面，也稱柱面殼。它是單向有曲率的薄殼，是零高斯殼。它是單向有曲率的薄殼，是零高斯曲率殼。曲率殼。 特點特點：幾何形狀簡單，模板制作方便，：幾何形狀簡單，模板制作方便，易于施工，應(yīng)用廣泛。易于施工，應(yīng)用廣泛。一、筒殼的結(jié)構(gòu)組成一、筒殼的結(jié)構(gòu)組成 筒殼

5、由筒殼由殼身、邊梁及橫隔殼身、邊梁及橫隔組成。組成。兩個橫隔之間的距離稱為兩個橫隔之間的距離稱為跨度跨度L1；兩個；兩個邊梁之間的距離為邊梁之間的距離為波長波長L2。L1/L2=1,長殼；一般為多波形。長殼；一般為多波形。L1/L21,短殼；一般為單波多跨。短殼；一般為單波多跨。 殼身包括邊梁在內(nèi)的高度稱為殼身包括邊梁在內(nèi)的高度稱為截面高截面高度度h，h=（1/10-1/15）L1,不包括邊不包括邊梁在內(nèi)的高度稱為梁在內(nèi)的高度稱為矢高矢高f。（。（f1/8L2） 殼板的厚度殼板的厚度一般為一般為50-80mm，一般，一般不宜小于不宜小于35mm；殼板與邊梁連接處可；殼板與邊梁連接處可以局部加厚

6、，以抵抗局部的橫向彎矩。以局部加厚，以抵抗局部的橫向彎矩。 邊梁與殼板共同受力，截面形式對邊梁與殼板共同受力，截面形式對殼板內(nèi)力分布有很大影響，并且也是屋殼板內(nèi)力分布有很大影響，并且也是屋面排水關(guān)鍵。面排水關(guān)鍵。 橫隔橫隔是筒殼的橫向支承，沒有它，是筒殼的橫向支承，沒有它，就不是筒殼結(jié)構(gòu)，而是筒拱結(jié)構(gòu)。就不是筒殼結(jié)構(gòu)，而是筒拱結(jié)構(gòu)。 功能是承受殼身傳來的順剪力并功能是承受殼身傳來的順剪力并將內(nèi)力傳到下部結(jié)構(gòu)。將內(nèi)力傳到下部結(jié)構(gòu)。二、筒殼的受力特點二、筒殼的受力特點 筒殼兩端是有橫隔支承的，而筒拱沒有。筒殼兩端是有橫隔支承的，而筒拱沒有。因而兩者在承荷和傳力上有本質(zhì)的區(qū)別。因而兩者在承荷和傳力上

7、有本質(zhì)的區(qū)別。 筒拱筒拱是是橫向橫向以拱的形式單向承荷和傳力以拱的形式單向承荷和傳力的，的，縱向縱向不傳力，不傳力，是平面結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)。而而筒殼在筒殼在橫向橫向以拱的形式承荷和傳力，在曲面內(nèi)產(chǎn)生橫向壓以拱的形式承荷和傳力，在曲面內(nèi)產(chǎn)生橫向壓力，在力，在縱向縱向以縱梁的形式把荷載傳給橫隔。因以縱梁的形式把荷載傳給橫隔。因此，此，筒殼是橫向拱和縱向梁共同作用的空間結(jié)筒殼是橫向拱和縱向梁共同作用的空間結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 當(dāng)筒殼的跨波比當(dāng)筒殼的跨波比L1/L2不同時，筒不同時，筒殼的受力狀態(tài)存在很大區(qū)別。一般，筒殼的受力狀態(tài)存在很大區(qū)別。一般，筒殼的受力特點分三類：殼的受力特點分三類： 1） L1/L23時

8、時 由于筒殼的跨度較長，橫向拱的作由于筒殼的跨度較長，橫向拱的作用明顯變小，橫向壓力較小，二縱向梁用明顯變小，橫向壓力較小，二縱向梁傳力作用顯著。筒殼近似梁的作用。傳力作用顯著。筒殼近似梁的作用。2）當(dāng)L1/L20.5時時 由于筒殼的跨度較小，筒殼橫向的由于筒殼的跨度較小，筒殼橫向的拱作用明顯，而縱向梁的傳力作用很小，拱作用明顯，而縱向梁的傳力作用很小，因此近似拱的作用。而且殼體內(nèi)力主要因此近似拱的作用。而且殼體內(nèi)力主要是薄膜內(nèi)力，可按薄膜理論計算。是薄膜內(nèi)力，可按薄膜理論計算。3）當(dāng)0.5L1/L23時時 跨度不長也不短，在受力時拱和跨度不長也不短，在受力時拱和梁的作用都明顯，殼體即存在薄膜內(nèi)力，梁的作用都明顯，殼體即存在薄膜內(nèi)力，有存在彎曲內(nèi)力，可用彎矩理論或半彎有存在彎曲內(nèi)力，可用彎矩理論或半彎矩理論計算。矩理論計算。 邊梁邊梁是殼板的邊框，與殼板共同作用，是殼板的邊框，與殼板共同作用，整體受力，一般邊梁主要承受