折板結(jié)構(gòu)簡介

第四節(jié)折板結(jié)構(gòu)

不同的結(jié)構(gòu)體系會給建筑空間與建筑體型的創(chuàng)造帶來不同的面貌特征。而且即使是在同一類型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)形式的變化及由此而衍生出來的建筑空間與建筑體型的差異，也可以層出不窮。一、折板結(jié)構(gòu)的演變：折板的變化從最簡單的相互平行的“平行折板”，逐漸演變成相互反向的折板，使建筑物更富有造型藝術(shù)的特點(diǎn)。20世紀(jì)20年代，歐洲已有折板屋蓋。中國在50年代有所應(yīng)用，自60年代后期起，發(fā)展較快，折板結(jié)構(gòu)建筑中絕大部分采用折疊式生產(chǎn)的V形折板屋蓋。

圖建筑結(jié)構(gòu)的各種形式（a）墻體結(jié)構(gòu)；(b)框架結(jié)構(gòu)；(c)深梁結(jié)構(gòu)；(d)筒體結(jié)構(gòu)；(e)拱結(jié)構(gòu)；(f)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；(g)空間薄壁結(jié)構(gòu)；(h)鋼索結(jié)構(gòu)；(i)折板結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)是由若干狹長的薄板以一定角度相交連成折線形的空間薄壁體系。是一種既能承重，又可圍護(hù)，用料較省，剛度較大的薄壁結(jié)構(gòu)?？捎米鬈囬g、倉庫、車站、商店、學(xué)校、住宅、亭廊、體育場看臺等工業(yè)與民用建筑的屋蓋。此外，折板還可用作外墻、基礎(chǔ)及擋土墻。圖1全折板房屋P.L.奈爾維設(shè)計(jì)長條板，巴黎聯(lián)合國教科文組織總部大廈會議廳。按照應(yīng)力變化的規(guī)律，將折板截面由兩端向跨中逐漸增大。使大廳屋頂具有韻律感。二、折板結(jié)構(gòu)組成由折板、邊梁和橫隔三部分組成。型式可分為有邊梁和無邊梁兩種。1、無邊梁折板：它由若干等厚度的平板和橫隔構(gòu)件組成。常用的是預(yù)制V形折板。V形板因無邊梁，板的兩端支承在橫隔構(gòu)件上，故其可按梁理論計(jì)算。V形板厚一般為35-50mm，跨度9-27m，具有制作簡單、安裝方面和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。常用基本尺寸：波長----一般為2-3m；跨度----一般為6-15m；傾角----板與水平面傾角一般為30-50o

折板高度---一般≥1/20L1

2、有邊梁折折板-----筒殼式折板板結(jié)構(gòu)與筒殼相似似。水平頂面板板寬要求≤≤（0.25-0.4）L2或≤（3-3.5m）。這樣能能保證板厚厚不超過100mm。波長L2≤(10-12)m。折板應(yīng)做做成同樣厚厚度，且傾傾角≤30o。折板F≥0.1L2。三、折板結(jié)結(jié)構(gòu)的受力力根據(jù)受力不不同，折板板結(jié)構(gòu)分為為長折板和短短折板。L1/L2≥1,長折板。短折板受力力性能與短短筒殼相似似，雙向受受力作用明明顯。計(jì)算算復(fù)雜。一般工程中中的折板結(jié)結(jié)構(gòu)多為長長折板。象象預(yù)制預(yù)應(yīng)應(yīng)力V形折板，L1/L2>5,受力與長筒筒殼類似。。邊梁下無中中間支撐，，且L1/L2≥3的長折板縱縱橫方向可可按梁理論論計(jì)算。1)折板的縱向向計(jì)算：可取一個波波長作為計(jì)計(jì)算單元，，把折板看看成以橫隔隔為支座大大的梁，折折板截面可可看作T工字形。2）橫向計(jì)算算取1m寬板帶按連連續(xù)多跨梁梁計(jì)算。折折板的轉(zhuǎn)折折處及邊梁梁處可視為為連續(xù)梁支支座。3）橫隔框架架的計(jì)算由于折板很很薄，平面面外剛度很很小，所以以折板傳給給橫隔的只只是沿折板板平面內(nèi)的的S.四、工程實(shí)實(shí)例1、巴黎聯(lián)合合國教科文文組織總部部會議大廳廳2、美國伊利利諾大教堂堂第五節(jié)雙雙曲扁殼殼筒殼與球殼殼的結(jié)構(gòu)空空間非常大大，對無需需如此大的的使用空間間者，會造造成較大的的浪費(fèi)，因因此都欲減減低其結(jié)構(gòu)構(gòu)空間。雙曲扁殼（（微彎平板板）：一拋物線線沿另一正正交的拋物物線平移形形成的曲面面，其頂點(diǎn)點(diǎn)處矢高f與底面短邊邊邊長之比比不應(yīng)超過過1／5。雙曲扁殼雙曲扁殼實(shí)際上，很很多殼體都都可作成扁扁殼，如屬屬雙曲扁殼殼的扁球殼就是球面殼殼的一部分分。屬單曲曲扁殼的扁筒殼為柱面殼的的一部分。。本節(jié)所討論論的雙曲扁殼為采用拋物線線平移而成成的橢圓拋拋物面扁殼殼。由于雙曲扁扁殼矢高f小，結(jié)構(gòu)空空間小，屋屋面面積相相應(yīng)減小，，比較經(jīng)濟(jì)濟(jì)，同時雙雙曲扁殼平平面多變，，適用于圓圓形、正多多邊形等建建筑平面。。一、雙曲扁扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)組成與型型式雙曲扁殼由由殼板和周邊豎直直的邊緣構(gòu)件組成。1、殼板它是由一根根上凸的拋拋物線作豎豎直母線，，其兩端沿沿兩根也上上凸的相同同拋物線作作導(dǎo)線平移移而成。雙曲扁殼的的跨度可達(dá)達(dá)3-40m，最大可達(dá)達(dá)100m，殼厚比筒筒殼薄，一一般為60-80mm。由于扁殼較較扁，其曲面外剛度度小，設(shè)置邊緣構(gòu)構(gòu)件可增加殼體體剛度，保保證殼體不不變形，因因此邊緣構(gòu)構(gòu)件應(yīng)有較較大豎向剛剛度。且邊緣構(gòu)件在在四角應(yīng)有有可靠連接接，使之成成為扁殼的的箍，以約約束殼板變變形。邊緣構(gòu)件的形式多樣樣，可以采采用變截面面或等截面面的薄腹梁，拉桿拱或體型拱架架等，也可可采用空腹桁架或拱形剛架。雙曲扁殼可可以采用單單波或多波波。當(dāng)雙向向曲率不等等時，較大大曲率與較較小曲率之之比及底面面邊長與短短邊之比要要小于2.二、受力特點(diǎn)雙曲扁殼在滿跨均布豎向荷荷載作用下，殼板的的受力以薄膜內(nèi)力為主，在殼體邊緣受受一定的橫向彎彎矩。根據(jù)殼板中的內(nèi)內(nèi)力分布，一般般把殼板分為三三個受力區(qū)。1）中部區(qū)域：該區(qū)占整個殼殼板大部分。殼殼板主要承受雙雙曲軸壓力，該該區(qū)強(qiáng)度潛力大大。僅按構(gòu)造配配筋即可。一般洞口可開在在這。2）邊緣區(qū)域：該區(qū)主承受正彎矩，使殼體下表面面受拉。3）四角區(qū)：承受順剪力，且較大。因此此產(chǎn)生很大主應(yīng)應(yīng)力。3）四角區(qū)：承受受順剪力，且較較大。因此產(chǎn)生生很大主應(yīng)力。。為承受主壓應(yīng)力力，可將局部加加厚；為承受主主拉應(yīng)力，應(yīng)配配置45o斜筋。在邊緣區(qū)域和四四角區(qū)域不允許許開洞。對于邊緣構(gòu)件，，它主要承受殼殼板邊緣傳來的的順剪力，做法法同筒殼橫隔。。三、工程實(shí)例：：1、北京火車站2、北京網(wǎng)球館第六節(jié)雙曲拋拋物面扭殼屬于負(fù)高斯曲率率殼。由凸向相相反的兩條拋物物線一條沿著另另一條平移而成成。也叫扭殼。鞍殼是由一拋物線沿沿另一凸向相反反的拋物線平移移而成。扭殼是從鞍殼面中沿直紋方向向取出來的一塊塊面殼。雙曲拋物面殼由由殼面和邊緣構(gòu)構(gòu)件組成，外形形特征猶如一組拋物線線倒懸在兩根拱拱起的拋物線之之間，形如馬鞍鞍，故又稱鞍形殼殼。倒懸方向的的曲面如同受拉拉的索網(wǎng)，向上上拱起的曲面如如同拱結(jié)構(gòu)，拉拉壓相互作用，，提高了殼體的的穩(wěn)定性和剛度度，使殼面可以以做得很薄。扭曲面殼單塊扭殼雙曲拋物面殼雙曲拋物面殼因殼面下凹的方方向猶如拉索，而上凸的方向向又如薄拱，當(dāng)薄拱屈曲，，拉索就會進(jìn)一一步發(fā)揮作用。。避免整個屋蓋蓋結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)穩(wěn)破壞，提高穩(wěn)穩(wěn)定性。因此，扭殼可以以做的很薄。同時，雙曲拋物物面是直紋曲面面，板的配筋和和模板制作簡單單，可節(jié)省三材材，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好好。一、扭殼結(jié)構(gòu)組組成和型式1）組成：由殼板和邊緣構(gòu)構(gòu)件組成。常用扭殼型式：：見課本圖。為改變扭殼邊緣緣的表現(xiàn)力，也也可把扭殼邊緣緣做成曲線，其其邊緣構(gòu)件不僅承承受軸向力，還還要承擔(dān)一定彎彎矩。2）幾何尺寸①跨度：單塊塊柱網(wǎng)可達(dá)30x30米②矢高：f≥(1/5～1/8)短邊長度③殼板厚：跨跨度30～60米時，板厚50～100mm3）邊緣構(gòu)件：桁架、密柱邊邊梁、剛性墻二、受力特點(diǎn)：一般按無彎矩理論計(jì)算。在豎向均均布荷載作用下下，曲面內(nèi)不產(chǎn)產(chǎn)生法向力，僅僅存在平行于直直紋方向的S，且為常數(shù)。因因而殼體各處配配筋一致。S產(chǎn)生主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力，作用在與剪力力成45°的截面上。主拉應(yīng)力沿殼面面下凹的方向作作用，為下凹拋物線索，主壓應(yīng)力沿殼殼面上凸的方向向作用，為上凸拋物線，因此，扭殼可看成由一一系列拉索和一一系列受壓拱組組成的曲面。受拉索把殼向上上繃緊，從而減減輕拱向負(fù)擔(dān)。。同時，受壓拱拱把殼面向上頂頂住。減輕索向向負(fù)擔(dān)，這種雙雙向承受并傳遞遞荷載，是受力力的最好方式。。扭殼的邊緣構(gòu)件件一般為直桿，它它承受殼板傳來來的S,一般為軸拉或軸軸壓構(gòu)件。對于：1)屋蓋為單塊扭殼殼，并直接支承在A、B兩基礎(chǔ)上，S將通過邊緣構(gòu)件件以合力R的方式傳給基礎(chǔ)礎(chǔ)。這是R的水平分力對基基礎(chǔ)有推移作用用，當(dāng)?shù)鼗箓?cè)側(cè)力不足時，應(yīng)應(yīng)在兩基礎(chǔ)之間間設(shè)拉桿，以保保證殼體不變形形。2)單塊扭殼的屋蓋蓋支承在邊緣構(gòu)件件上時，邊緣構(gòu)件承受受殼邊傳來的S作用，將在拱的的方向的支座處處產(chǎn)生對角線方方向的推力，此此力可設(shè)置在對對角線方向的水水平拉桿承擔(dān)，，也可由設(shè)置在在該支座的錨于于地下的斜拉桿桿承擔(dān)。3