薄壁空間結(jié)構(gòu)課件

6.1概述6.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概念概念殼體結(jié)構(gòu)一般是由上下兩個幾何曲面構(gòu)成的空間薄壁結(jié)構(gòu)，也稱曲面結(jié)構(gòu)。

等厚殼：當(dāng)厚度不隨坐標(biāo)位置的不同而改變時稱為等厚殼。變厚殼：當(dāng)厚度隨坐標(biāo)位置的不同而改變時稱為變厚殼。

薄殼：當(dāng)厚度遠小于殼體的最小曲率半徑時，稱為薄殼。厚殼中厚殼16.1概述6.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概念等厚殼：當(dāng)厚度不隨形成梁平板拱薄殼（承受雙向軸力和純剪力） －－有人稱拱和薄殼結(jié)構(gòu)是仿生結(jié)構(gòu)。梁：主要承受彎矩和剪力 平板：主要承受力矩的作用拱：主要承受軸力的作用 薄殼：承受雙向軸力和順剪力2形成梁：主要承受彎矩和剪力 平板：主要承受力矩的作用2薄殼結(jié)構(gòu)的受力：比拱式結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性，因為拱式結(jié)構(gòu)只有在某種確定的荷載的作用下才有可能找到合理拱軸線，而薄殼結(jié)構(gòu)由于兩個方向薄膜軸力和薄膜剪力的共同作用，可以在較大的范圍內(nèi)承受多種分布荷載而不致產(chǎn)生彎曲。特點：整體工作性能良好，內(nèi)力比較均勻，是一種強度高、剛度大、材料省、既經(jīng)濟又合理的結(jié)構(gòu)型式。33實例 自然界中的薄殼實例：蛋殼、蚌殼、螺螄殼、蝸牛先、腦殼及植物的果殼或種子等。 生活中的薄殼實例：乒乓球、罐、燈泡、安全帽、輪船、碗等。4實例4曲面的描述

1、等分殼體各點厚度的幾何曲面稱為殼體的中曲面。

2、曲面的高斯曲率：

3、殼體的矢率扁殼：當(dāng)時，可按扁殼結(jié)構(gòu)計算。陡殼

正高斯曲率零高斯曲率負(fù)高斯曲率5曲面的描述正高斯曲率6.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式薄殼結(jié)構(gòu)中曲面的幾何形式，按其形成的特點可以分為以下幾類：旋轉(zhuǎn)曲面：由一條平面曲線繞著該平面內(nèi)某一給定的直線旋轉(zhuǎn)一周所形成的曲面稱為旋轉(zhuǎn)曲面。由于母線形狀的不同，旋轉(zhuǎn)殼又可分為球形殼、橢球殼、拋物球殼、雙曲球殼、圓柱殼、錐形殼等。66.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式薄殼結(jié)構(gòu)中曲面的幾何形式旋轉(zhuǎn)曲面：7旋轉(zhuǎn)曲面：7平移曲面：由一條豎向曲線作母線沿著另一豎向曲線(導(dǎo)線)平行移動所形成的曲面稱為平移曲面。常見的平移曲面有橢圓拋物面和雙曲拋物面，所形成的殼體稱為橢圓拋物殼和雙曲拋物殼。橢圓拋物面雙曲拋物面8平移曲面：由一條豎向曲線作母線沿著另一豎向曲線(導(dǎo)線)平行移直紋曲面：

由一段直線(母線)的兩端分別沿兩固定曲線(導(dǎo)線)移動所形成的曲面叫直紋曲面，房屋建筑中常用的直紋曲面有柱形曲面、劈錐曲面、扭曲面等。9直紋曲面：由一段直線(母線)的兩端分別沿兩固定曲線(導(dǎo)線)雙曲拋物面的形成P導(dǎo)平面直導(dǎo)線直導(dǎo)線直母線10雙曲拋物面的形成P導(dǎo)平面直導(dǎo)線直導(dǎo)線直母線106.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般的殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)力有8對：正向力、；順剪力；橫剪力、；彎矩、；以及扭矩。理想的薄膜內(nèi)力：正向力、；順剪力。116.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般的殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)力有8對：6.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工

混凝土殼體

1、現(xiàn)澆混凝土殼體

2、預(yù)制單元、高空裝配成整體殼體

3、地面現(xiàn)澆殼體或預(yù)制單元裝配后整體提升

4、裝配整體式疊合殼體

5、采用柔模噴涂成殼預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在橫隔、側(cè)邊構(gòu)件及其銜接的殼板受拉區(qū)、旋轉(zhuǎn)殼的支座環(huán)、拉桿、結(jié)構(gòu)的支座部分，以及最大剪力作用區(qū)。126.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工混凝土殼體126.2圓頂圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。根據(jù)建筑設(shè)計的要求，圓頂?shù)男问娇刹捎们蛎鏆?、橢球面及旋轉(zhuǎn)拋物面殼等。6.2.1圓頂結(jié)構(gòu)的組成

殼身－－平滑圓頂、肋形圓頂和多面圓頂支座環(huán)支承結(jié)構(gòu)

136.2圓頂圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。根據(jù)建筑設(shè)計的

殼身－－平滑圓頂（a)、肋形圓頂（b）和多面圓頂（c）14殼身－－平滑圓頂（a)、肋形圓頂（b）和多面圓頂（c）14

支座環(huán)支座環(huán)的截面形式15支座環(huán)支座環(huán)的截面形式15

支承結(jié)構(gòu)

（1）通過支座環(huán)支承在房屋的豎向構(gòu)件上（a）（2）支承在斜柱或斜拱上（b、C、d）（3）支承在框架上（e）（4）直接落地并支承在基礎(chǔ)上（f）16支承結(jié)構(gòu)（1）通過支座環(huán)支承在房屋的豎向構(gòu)件上（a）166.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c1.破壞形態(tài)球殼在均布豎向荷載作用下，在上部承受環(huán)向壓力，而在下部承受環(huán)向拉力。由于磚砌體或混凝土的抗拉強度極低，故往往在圓頂?shù)南虏垦貜较虺霈F(xiàn)多條裂縫。支座環(huán)的邊框作用相當(dāng)于拉桿對拱的作用。

176.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c1.破壞形態(tài)176.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c2.薄膜內(nèi)力：經(jīng)向軸力N1；環(huán)向軸力N2

（a）圓頂受力破壞示意（b）法向應(yīng)力狀態(tài)（c）環(huán)向應(yīng)力狀態(tài)（d）殼面單元體中的主要內(nèi)力186.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c2.薄膜內(nèi)力：經(jīng)向軸力N1；環(huán)向3.支座環(huán)的受力：殼身邊緣傳來的推力；支座環(huán)的拉力

（a）支座環(huán)的拉力作用（b）殼面邊緣徑向彎矩及構(gòu)造193.支座環(huán)的受力：殼身邊緣傳來的推力；支座環(huán)的拉力（a）6.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造1.殼板厚度：t/R為1/6002.殼板配筋：受壓區(qū)域及主拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強度的受拉區(qū)域：最小配筋率0.20％；主拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度的受拉區(qū)域，按計算配筋。3.殼板邊緣構(gòu)造支座邊緣的約束彎矩及配筋構(gòu)造圖206.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造1.殼板厚度：t/R為1/6004.支座環(huán)梁－－環(huán)梁預(yù)應(yīng)力筋布置（右圖）5.殼頂開洞－內(nèi)環(huán)梁與殼板的連接（下圖）6.裝配整體式圓頂結(jié)構(gòu)－－預(yù)制單元的劃分214.支座環(huán)梁－－環(huán)梁預(yù)應(yīng)力筋布置（右圖）6.裝配整體式圓頂結(jié)6.2.4結(jié)構(gòu)實例1.羅馬小體育宮

2.大阪市中央體育館

226.2.4結(jié)構(gòu)實例1.羅馬小體育宮22羅馬小體育宮所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目建造時間：1956年～1957年建筑設(shè)計：意大利建筑師A.維泰洛齊結(jié)構(gòu)設(shè)計：P.L.奈爾維

結(jié)構(gòu)類別：上部結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土球形殼體建筑平面：圓形，直徑60m23羅馬小體育宮所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目23羅馬小體育宮結(jié)構(gòu)組成

球頂：由1620塊用鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)制的菱形槽板拼裝而成， 板間布置鋼筋現(xiàn)澆成“肋”，上面澆混凝土

小圓蓋：球頂上部開洞

斜撐：36個“丫”形斜撐

“腰帶”：附屬用房的屋蓋，兼作連系梁

24羅馬小體育宮結(jié)構(gòu)組成

球頂：由1620塊用鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)大坂市中央體育館所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目設(shè)計時間：1992年8月～1993年5月施工時間：1993年6月～1996年5月設(shè)計監(jiān)理：大坂市都市整備局營運部施工企業(yè)：大林·西松·淺沼建設(shè)共同體結(jié)構(gòu)類別：基礎(chǔ)：現(xiàn)場灌注混凝土樁，現(xiàn)場 灌注混凝土連續(xù)墻 上部結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土球形殼體建筑面積：38425m225大坂市中央體育館所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目25大坂市中央體育館－鳥闞圖26大坂市中央體育館－鳥闞圖26大坂市中央體育館－平面圖27大坂市中央體育館－平面圖27大坂市中央體育館－剖面圖28大坂市中央體育館－剖面圖286.3筒殼

筒殼是單向曲率的薄殼，零高斯曲率殼。6.3.1筒殼結(jié)構(gòu)的組成

殼身側(cè)邊構(gòu)件（波長）橫隔（跨度）296.3筒殼筒殼是單向曲率的薄殼，零高斯曲率殼。6.3

側(cè)邊構(gòu)件（波長）－－作用：作為受拉區(qū)；提供剛度；型式：5種3030

橫隔（跨度）－－功能：承受順剪力，將內(nèi)力傳到下部結(jié)構(gòu)型式：5種31橫隔（跨度）－－316.3.2筒殼的受力特點1.當(dāng)時；為長殼：按梁理論計算

2.當(dāng)時；為短殼：按照薄膜理論計算

3.當(dāng)時；為中長殼：薄殼，半彎矩理論計算

4.橫隔：按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計

326.3.2筒殼的受力特點1.當(dāng)6.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.短殼：，與配筋按構(gòu)造2.長殼：，；可取，配筋按計算確定3.天窗孔的布置4.裝配整體式圓柱面筒殼336.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.短殼：巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳所在地：巴黎建造時間：1992年～建筑設(shè)計：保羅?安德魯結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)構(gòu)類別：上部結(jié)構(gòu)：混凝土筒殼6.3.4結(jié)構(gòu)實例

34巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳所在地：巴黎6.3.4巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳結(jié)構(gòu)組成：登機樓為一預(yù)制系統(tǒng)，4m寬的基本單元依次就位并裝配到一起。40cm厚的混凝土殼承受壓力。而鋼制的弧形肋受拉。兩種結(jié)構(gòu)之間的距離取決于角動量。雙層透明玻璃組成的玻璃表面可以保證水密性，以兩層結(jié)構(gòu)之間的鋼制弧形肋條為支撐。窗格很窄，僅有1m高，拼成的折面非常接近曲面的效果。

35巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳結(jié)構(gòu)組成：登機樓為一預(yù)制系統(tǒng)，4巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳36巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳36巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳坍塌報告主要結(jié)論：

1.混凝土頂棚鋼筋承載力不足；

2.缺少補充支撐體系，也就是缺少在主體結(jié)構(gòu)超出承受力時能夠?qū)⒘鬟f到其他結(jié)構(gòu)部位的可能性。

3.大梁承載力不足，為了通過通風(fēng)管道，大梁每隔四米被通風(fēng)管道穿過，從而削弱了大梁的承載力；

4.連接混凝土頂棚和玻璃屋面的金屬桿過于嵌入混凝土，而使頂棚承受力削弱。

根據(jù)調(diào)查報告，事故的發(fā)生可以推論為，混凝土頂棚首先斷裂，由于鋼筋承載力和大梁承載力均不足，最終導(dǎo)致整個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的瓦解。

37巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳坍塌報告主要結(jié)論：

37巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳38巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳38巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳39巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳396.4折板

折板是若干薄板以一定的角度連接成整體的空間結(jié)構(gòu)體系

6.4.1折板結(jié)構(gòu)的組成

折板－－圓弧形；橢圓形；其他形狀

1.無邊梁、有邊梁（4種型式）

2.現(xiàn)澆整體式、預(yù)制裝配式及裝配整體式邊梁－－一般為矩形截面梁，B取2～4

橫隔－－型式：與筒殼中的橫隔相同。常采用折板下梁或三角形框架梁的型式406.4折板折板是若干薄板以一定的角度連接成整體的空間結(jié)6.4.2折板的受力特點當(dāng)時；長折板：縱橫方向

1.縱向，取一個波長為計算單元

2.橫向，取1m板帶按多跨連續(xù)梁板計算

當(dāng)時；為短折板，受力計算同短殼；工程中不多見。

橫隔：沿折板平面內(nèi)的順剪力，與筒殼結(jié)構(gòu)相似

416.4.2折板的受力特點當(dāng)6.4.3折板的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

不大于100mm，不宜大于3～3.5m，一般?。?.25～0.4）

2.折板型式的主要參數(shù)：傾角、高跨比、。3.配筋

4.裝配整體式V形折板

426.4.3折板的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不大于100mm，6.4.4結(jié)構(gòu)實例巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廳：采用兩跨連續(xù)的折板剛架結(jié)構(gòu)。大廳兩邊支座為折板墻，中間支座為支承于6根柱子上的大梁。美國伊利諾大學(xué)會堂：平面呈圓形，直徑132m，屋頂為預(yù)應(yīng)力混凝土折板組成的圓頂，由48塊同樣形狀的膨脹頁巖輕混凝土折板拼裝而成，形成24對折板拱。拱腳水平推力由預(yù)應(yīng)力圈梁承受。折板結(jié)構(gòu)既可作為梁板合一的構(gòu)件，又可作為墻柱合一的構(gòu)件。436.4.4結(jié)構(gòu)實例巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廳：采6.5雙曲扁殼

雙曲扁殼是正高斯曲率的橢圓線平移曲面。6.5.1雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成

殼身

1.光面、帶肋

2.單波，雙波

周邊豎直的邊緣構(gòu)件形式：1.帶拉桿的拱或拱形桁架

2.薄腹梁

3.曲梁或曲線形圈梁

446.5雙曲扁殼雙曲扁殼是正高斯曲率的橢圓線平移曲面雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成45雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成456.5.2雙曲扁殼的受力特點殼身

1.薄膜內(nèi)力為主，

2.邊緣附近要考慮曲面外彎矩作用

邊緣構(gòu)件

1.順剪力S，與筒殼結(jié)構(gòu)相同466.5.2雙曲扁殼的受力特點殼身466.5.3雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.f/b不大于1/5,K1/K2,a/b不大于22.傾斜放置時,傾角不超過10度3.邊緣構(gòu)件為拱式結(jié)構(gòu)4.配筋要求(四類)

受壓區(qū)構(gòu)造鋼筋，殼體邊緣區(qū)域底部的受拉鋼筋，構(gòu)造鋼筋，角偶區(qū)承受主拉應(yīng)力的斜向鋼筋或鋼筋網(wǎng)。476.5.3雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.f/b不大于1/5,K6.5.4結(jié)構(gòu)實例北京火車站（1956年）：中央大廳的頂蓋和檢票口通廊的頂蓋就是雙曲扁殼。

中央大廳頂蓋薄殼的平面為35m×35m，矢高為7m，殼身厚度僅80mm。檢票口通廊上也一連間隔地用了五個雙曲扁殼，中間的平面為21.5m×21.5m，兩側(cè)的四個平面為16.5m×16.5m，矢高為3.3m，殼身厚度為60mm。邊緣構(gòu)件為兩鉸拱。2.北京網(wǎng)球館486.5.4結(jié)構(gòu)實例北京火車站（1956年）：中央大廳的6.6雙曲拋物面扭殼

雙曲拋物面扭殼是雙曲拋物面截取的直紋曲面

。雙曲拋物面扭殼496.6雙曲拋物面扭殼雙曲拋物面扭殼是雙曲拋物面截取6.6.1結(jié)構(gòu)的組成

殼板

1.雙傾單塊

2.單傾單塊

3.組合型

邊緣構(gòu)件形式：1.三角形桁架

2.拉桿人字架

506.6.1結(jié)構(gòu)的組成殼板506.6.2雙曲拋物面扭殼的受力特點四坡屋頂：三角形桁架受力單塊扭殼：對角線方向的推力落地扭殼：邊框推力516.6.2雙曲拋物面扭殼的受力特點四坡屋頂：三角形桁架6.6.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造1、a/b為1～2， 單傾單塊f/b為1/2～1/4

雙傾單塊f/b為1/2～1/8

組合型f/2b為1/4～1/82、配筋526.6.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造1、a/b為1～2，526.7曲面的切割、組合與工程實例

曲面的切割與組合，是設(shè)計好曲面結(jié)構(gòu)的重要手段。通過曲面的切割與組合，幾乎可以滿足任意平面形式和各種奇特新穎的建筑造型要求。1、美國圣路易航空港候機室536.7曲面的切割、組合與工程實例1、美國圣路易航空港候機室 該建筑由三組殼體組成，每組由兩個圓柱形曲面正交構(gòu)成。541、美國圣路易航空港候機室541、美國圣路易航空港候機室551、美國圣路易航空港候機室552、墨西哥霍奇米洛科餐廳（1957年）設(shè)計：墨西哥著名工程師坎迪拉。工程概況：該建筑由斯個雙曲拋物面薄殼交叉組成。在交叉部位，殼面加厚，形成四條有力的拱肋，直接支承在八個基礎(chǔ)上。殼厚4cm。兩對點的距離是42.5m。建筑平面為30m×30m。殼體的外圍八個立面是斜切的。562、墨西哥霍奇米洛科餐廳（1957年）5657572、美國麻省理工學(xué)院禮堂（1955年）設(shè)計：沙里寧工程概況：屋頂為球面薄殼，三腳落地。薄殼曲面由1/8球面組成，這1/8球面是由三個與水平面夾角相等的通過球心的大圓從球面上切割出來的。球的半徑34m。薄殼平面形狀為48m×41.5m的曲邊三角形。582、美國麻省理工學(xué)院禮堂（1955年）583、美國麻省理工學(xué)院禮堂（1955年）設(shè)計：沙里寧工程概況：屋頂為球面薄殼，三腳落地。薄殼曲面由1/8球面組成，這1/8球面是由三個與水平面夾角相等的通過球心的大圓從球面上切割出來的。球的半徑34m。薄殼平面形狀為48m×41.5m的曲邊三角形。593、美國麻省理工學(xué)院禮堂（1955年）596.1概述6.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概念概念殼體結(jié)構(gòu)一般是由上下兩個幾何曲面構(gòu)成的空間薄壁結(jié)構(gòu)，也稱曲面結(jié)構(gòu)。

等厚殼：當(dāng)厚度不隨坐標(biāo)位置的不同而改變時稱為等厚殼。變厚殼：當(dāng)厚度隨坐標(biāo)位置的不同而改變時稱為變厚殼。

薄殼：當(dāng)厚度遠小于殼體的最小曲率半徑時，稱為薄殼。厚殼中厚殼606.1概述6.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概念等厚殼：當(dāng)厚度不隨形成梁平板拱薄殼（承受雙向軸力和純剪力） －－有人稱拱和薄殼結(jié)構(gòu)是仿生結(jié)構(gòu)。梁：主要承受彎矩和剪力 平板：主要承受力矩的作用拱：主要承受軸力的作用 薄殼：承受雙向軸力和順剪力61形成梁：主要承受彎矩和剪力 平板：主要承受力矩的作用2薄殼結(jié)構(gòu)的受力：比拱式結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性，因為拱式結(jié)構(gòu)只有在某種確定的荷載的作用下才有可能找到合理拱軸線，而薄殼結(jié)構(gòu)由于兩個方向薄膜軸力和薄膜剪力的共同作用，可以在較大的范圍內(nèi)承受多種分布荷載而不致產(chǎn)生彎曲。特點：整體工作性能良好，內(nèi)力比較均勻，是一種強度高、剛度大、材料省、既經(jīng)濟又合理的結(jié)構(gòu)型式。623實例 自然界中的薄殼實例：蛋殼、蚌殼、螺螄殼、蝸牛先、腦殼及植物的果殼或種子等。 生活中的薄殼實例：乒乓球、罐、燈泡、安全帽、輪船、碗等。63實例4曲面的描述

1、等分殼體各點厚度的幾何曲面稱為殼體的中曲面。

2、曲面的高斯曲率：

3、殼體的矢率扁殼：當(dāng)時，可按扁殼結(jié)構(gòu)計算。陡殼

正高斯曲率零高斯曲率負(fù)高斯曲率64曲面的描述正高斯曲率6.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式薄殼結(jié)構(gòu)中曲面的幾何形式，按其形成的特點可以分為以下幾類：旋轉(zhuǎn)曲面：由一條平面曲線繞著該平面內(nèi)某一給定的直線旋轉(zhuǎn)一周所形成的曲面稱為旋轉(zhuǎn)曲面。由于母線形狀的不同，旋轉(zhuǎn)殼又可分為球形殼、橢球殼、拋物球殼、雙曲球殼、圓柱殼、錐形殼等。656.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式薄殼結(jié)構(gòu)中曲面的幾何形式旋轉(zhuǎn)曲面：66旋轉(zhuǎn)曲面：7平移曲面：由一條豎向曲線作母線沿著另一豎向曲線(導(dǎo)線)平行移動所形成的曲面稱為平移曲面。常見的平移曲面有橢圓拋物面和雙曲拋物面，所形成的殼體稱為橢圓拋物殼和雙曲拋物殼。橢圓拋物面雙曲拋物面67平移曲面：由一條豎向曲線作母線沿著另一豎向曲線(導(dǎo)線)平行移直紋曲面：

由一段直線(母線)的兩端分別沿兩固定曲線(導(dǎo)線)移動所形成的曲面叫直紋曲面，房屋建筑中常用的直紋曲面有柱形曲面、劈錐曲面、扭曲面等。68直紋曲面：由一段直線(母線)的兩端分別沿兩固定曲線(導(dǎo)線)雙曲拋物面的形成P導(dǎo)平面直導(dǎo)線直導(dǎo)線直母線69雙曲拋物面的形成P導(dǎo)平面直導(dǎo)線直導(dǎo)線直母線106.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般的殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)力有8對：正向力、；順剪力；橫剪力、；彎矩、；以及扭矩。理想的薄膜內(nèi)力：正向力、；順剪力。706.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般的殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)力有8對：6.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工

混凝土殼體

1、現(xiàn)澆混凝土殼體

2、預(yù)制單元、高空裝配成整體殼體

3、地面現(xiàn)澆殼體或預(yù)制單元裝配后整體提升

4、裝配整體式疊合殼體

5、采用柔模噴涂成殼預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在橫隔、側(cè)邊構(gòu)件及其銜接的殼板受拉區(qū)、旋轉(zhuǎn)殼的支座環(huán)、拉桿、結(jié)構(gòu)的支座部分，以及最大剪力作用區(qū)。716.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工混凝土殼體126.2圓頂圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。根據(jù)建筑設(shè)計的要求，圓頂?shù)男问娇刹捎们蛎鏆?、橢球面及旋轉(zhuǎn)拋物面殼等。6.2.1圓頂結(jié)構(gòu)的組成

殼身－－平滑圓頂、肋形圓頂和多面圓頂支座環(huán)支承結(jié)構(gòu)

726.2圓頂圓頂是正高斯曲率的旋轉(zhuǎn)曲面殼。根據(jù)建筑設(shè)計的

殼身－－平滑圓頂（a)、肋形圓頂（b）和多面圓頂（c）73殼身－－平滑圓頂（a)、肋形圓頂（b）和多面圓頂（c）14

支座環(huán)支座環(huán)的截面形式74支座環(huán)支座環(huán)的截面形式15

支承結(jié)構(gòu)

（1）通過支座環(huán)支承在房屋的豎向構(gòu)件上（a）（2）支承在斜柱或斜拱上（b、C、d）（3）支承在框架上（e）（4）直接落地并支承在基礎(chǔ)上（f）75支承結(jié)構(gòu)（1）通過支座環(huán)支承在房屋的豎向構(gòu)件上（a）166.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c1.破壞形態(tài)球殼在均布豎向荷載作用下，在上部承受環(huán)向壓力，而在下部承受環(huán)向拉力。由于磚砌體或混凝土的抗拉強度極低，故往往在圓頂?shù)南虏垦貜较虺霈F(xiàn)多條裂縫。支座環(huán)的邊框作用相當(dāng)于拉桿對拱的作用。

766.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c1.破壞形態(tài)176.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c2.薄膜內(nèi)力：經(jīng)向軸力N1；環(huán)向軸力N2

（a）圓頂受力破壞示意（b）法向應(yīng)力狀態(tài)（c）環(huán)向應(yīng)力狀態(tài)（d）殼面單元體中的主要內(nèi)力776.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c2.薄膜內(nèi)力：經(jīng)向軸力N1；環(huán)向3.支座環(huán)的受力：殼身邊緣傳來的推力；支座環(huán)的拉力

（a）支座環(huán)的拉力作用（b）殼面邊緣徑向彎矩及構(gòu)造783.支座環(huán)的受力：殼身邊緣傳來的推力；支座環(huán)的拉力（a）6.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造1.殼板厚度：t/R為1/6002.殼板配筋：受壓區(qū)域及主拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強度的受拉區(qū)域：最小配筋率0.20％；主拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度的受拉區(qū)域，按計算配筋。3.殼板邊緣構(gòu)造支座邊緣的約束彎矩及配筋構(gòu)造圖796.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造1.殼板厚度：t/R為1/6004.支座環(huán)梁－－環(huán)梁預(yù)應(yīng)力筋布置（右圖）5.殼頂開洞－內(nèi)環(huán)梁與殼板的連接（下圖）6.裝配整體式圓頂結(jié)構(gòu)－－預(yù)制單元的劃分804.支座環(huán)梁－－環(huán)梁預(yù)應(yīng)力筋布置（右圖）6.裝配整體式圓頂結(jié)6.2.4結(jié)構(gòu)實例1.羅馬小體育宮

2.大阪市中央體育館

816.2.4結(jié)構(gòu)實例1.羅馬小體育宮22羅馬小體育宮所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目建造時間：1956年～1957年建筑設(shè)計：意大利建筑師A.維泰洛齊結(jié)構(gòu)設(shè)計：P.L.奈爾維

結(jié)構(gòu)類別：上部結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土球形殼體建筑平面：圓形，直徑60m82羅馬小體育宮所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目23羅馬小體育宮結(jié)構(gòu)組成

球頂：由1620塊用鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)制的菱形槽板拼裝而成， 板間布置鋼筋現(xiàn)澆成“肋”，上面澆混凝土

小圓蓋：球頂上部開洞

斜撐：36個“丫”形斜撐

“腰帶”：附屬用房的屋蓋，兼作連系梁

83羅馬小體育宮結(jié)構(gòu)組成

球頂：由1620塊用鋼絲網(wǎng)水泥預(yù)大坂市中央體育館所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目設(shè)計時間：1992年8月～1993年5月施工時間：1993年6月～1996年5月設(shè)計監(jiān)理：大坂市都市整備局營運部施工企業(yè)：大林·西松·淺沼建設(shè)共同體結(jié)構(gòu)類別：基礎(chǔ)：現(xiàn)場灌注混凝土樁，現(xiàn)場 灌注混凝土連續(xù)墻 上部結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土球形殼體建筑面積：38425m284大坂市中央體育館所在地：大坂市港區(qū)田中3丁目25大坂市中央體育館－鳥闞圖85大坂市中央體育館－鳥闞圖26大坂市中央體育館－平面圖86大坂市中央體育館－平面圖27大坂市中央體育館－剖面圖87大坂市中央體育館－剖面圖286.3筒殼

筒殼是單向曲率的薄殼，零高斯曲率殼。6.3.1筒殼結(jié)構(gòu)的組成

殼身側(cè)邊構(gòu)件（波長）橫隔（跨度）886.3筒殼筒殼是單向曲率的薄殼，零高斯曲率殼。6.3

側(cè)邊構(gòu)件（波長）－－作用：作為受拉區(qū)；提供剛度；型式：5種8930

橫隔（跨度）－－功能：承受順剪力，將內(nèi)力傳到下部結(jié)構(gòu)型式：5種90橫隔（跨度）－－316.3.2筒殼的受力特點1.當(dāng)時；為長殼：按梁理論計算

2.當(dāng)時；為短殼：按照薄膜理論計算

3.當(dāng)時；為中長殼：薄殼，半彎矩理論計算

4.橫隔：按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計

916.3.2筒殼的受力特點1.當(dāng)6.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.短殼：，與配筋按構(gòu)造2.長殼：，；可取，配筋按計算確定3.天窗孔的布置4.裝配整體式圓柱面筒殼926.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.短殼：巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳所在地：巴黎建造時間：1992年～建筑設(shè)計：保羅?安德魯結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)構(gòu)類別：上部結(jié)構(gòu)：混凝土筒殼6.3.4結(jié)構(gòu)實例

93巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳所在地：巴黎6.3.4巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳結(jié)構(gòu)組成：登機樓為一預(yù)制系統(tǒng)，4m寬的基本單元依次就位并裝配到一起。40cm厚的混凝土殼承受壓力。而鋼制的弧形肋受拉。兩種結(jié)構(gòu)之間的距離取決于角動量。雙層透明玻璃組成的玻璃表面可以保證水密性，以兩層結(jié)構(gòu)之間的鋼制弧形肋條為支撐。窗格很窄，僅有1m高，拼成的折面非常接近曲面的效果。

94巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳結(jié)構(gòu)組成：登機樓為一預(yù)制系統(tǒng)，4巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳95巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳36巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳坍塌報告主要結(jié)論：

1.混凝土頂棚鋼筋承載力不足；

2.缺少補充支撐體系，也就是缺少在主體結(jié)構(gòu)超出承受力時能夠?qū)⒘鬟f到其他結(jié)構(gòu)部位的可能性。

3.大梁承載力不足，為了通過通風(fēng)管道，大梁每隔四米被通風(fēng)管道穿過，從而削弱了大梁的承載力；

4.連接混凝土頂棚和玻璃屋面的金屬桿過于嵌入混凝土，而使頂棚承受力削弱。

根據(jù)調(diào)查報告，事故的發(fā)生可以推論為，混凝土頂棚首先斷裂，由于鋼筋承載力和大梁承載力均不足，最終導(dǎo)致整個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的瓦解。

96巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳坍塌報告主要結(jié)論：

37巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳97巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳38巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳98巴黎戴高樂機場第二空港樓E廳396.4折板

折板是若干薄板以一定的角度連接成整體的空間結(jié)構(gòu)體系

6.4.1折板結(jié)構(gòu)的組成

折板－－圓弧形；橢圓形；其他形狀

1.無邊梁、有邊梁（4種型式）

2.現(xiàn)澆整體式、預(yù)制裝配式及裝配整體式邊梁－－一般為矩形截面梁，B取2～4

橫隔－－型式：與筒殼中的橫隔相同。常采用折板下梁或三角形框架梁的型式996.4折板折板是若干薄板以一定的角度連接成整體的空間結(jié)6.4.2折板的受力特點當(dāng)時；長折板：縱橫方向

1.縱向，取一個波長為計算單元

2.橫向，取1m板帶按多跨連續(xù)梁板計算

當(dāng)時；為短折板，受力計算同短殼；工程中不多見。

橫隔：沿折板平面內(nèi)的順剪力，與筒殼結(jié)構(gòu)相似

1006.4.2折板的受力特點當(dāng)6.4.3折板的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

不大于100mm，不宜大于3～3.5m，一般?。?.25～0.4）

2.折板型式的主要參數(shù)：傾角、高跨比、。3.配筋

4.裝配整體式V形折板

1016.4.3折板的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不大于100mm，6.4.4結(jié)構(gòu)實例巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廳：采用兩跨連續(xù)的折板剛架結(jié)構(gòu)。大廳兩邊支座為折板墻，中間支座為支承于6根柱子上的大梁。美國伊利諾大學(xué)會堂：平面呈圓形，直徑132m，屋頂為預(yù)應(yīng)力混凝土折板組成的圓頂，由48塊同樣形狀的膨脹頁巖輕混凝土折板拼裝而成，形成24對折板拱。拱腳水平推力由預(yù)應(yīng)力圈梁承受。折板結(jié)構(gòu)既可作為梁板合一的構(gòu)件，又可作為墻柱合一的構(gòu)件。1026.4.4結(jié)構(gòu)實例巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廳：采6.5雙曲扁殼

雙曲扁殼是正高斯曲率的橢圓線平移曲面。6.5.1雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成

殼身

1.光面、帶肋

2.單波，雙波

周邊豎直的邊緣構(gòu)件形式：1.帶拉桿的拱或拱形桁架

2.薄腹梁

3.曲梁或曲線形圈梁

1036.5雙曲扁殼雙曲扁殼是正高斯曲率的橢圓線平移曲面雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成104雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成456.5.2雙曲扁殼的受力特點殼身

1.薄膜內(nèi)力為主，

2.邊緣附近要考慮曲面外彎矩作用

邊緣構(gòu)件

1.順剪力S，與筒殼結(jié)構(gòu)相同1056.5.2雙曲扁殼的受力特點殼身466.5.3雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1.f/b不大于1/5,K1/K2,a/b不大于22.傾斜放置時,傾角不超過10度3.邊緣構(gòu)件為拱式結(jié)構(gòu)4.配筋要求(四類)

受壓區(qū)構(gòu)造鋼筋，殼體邊緣區(qū)域底部的受拉鋼筋，構(gòu)造鋼筋