薄殼結構調研

1、薄 殼 結 構 班級學號：1101404-25 姓 名：劉 益 寧 指導老師：彭 懿 日 期：2013.11.20調研建筑：星海音樂廳悉尼歌劇院國家大劇院1薄殼結構的定義： 殼，是一種曲面構建，主要承受各種作用產生的中面內的力。薄殼結構就是曲面的薄壁結構，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度，同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。2薄殼結構的特點：殼體結構一般是由上下兩個幾何曲面構成的空間薄壁結構。兩個曲面之問的距離即為殼體的厚度()，當比殼體其他尺寸(如曲率半徑R，跨度等)小得多時，一般要求/R1/20(雞蛋殼的/R1

2、/50)稱為薄殼結構?，F代建筑工程中所采用的殼體一般為薄殼結構。而薄殼結構為雙向受力的空間結構，在豎向均布荷載作用下，殼體主要承受曲面內的軸向力(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，又稱為薄膜內力。而只有在非對稱荷載(風，雪等)作用下，殼體才承受較小的彎矩和扭矩。由于殼體內主要承受以壓力為主的薄膜內力，且薄膜內力沿殼體厚度方向均勻分布，所以材料強度能得到充分利用；而且殼體為凸面，處于空間受力狀態(tài)，各向剛度都較大，因而用薄殼結構能實現以最少之材料構成最堅之結構的理想。由于殼體強度高、剛度大、用料省、自重輕，覆蓋大面積，無需中柱，而且其造型多變，曲線優(yōu)美，表現力強，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、飛機庫等。不過，薄殼結構也有其自身的不足之處，由于體形多為曲線，復雜多變，采用現澆結構時，模板制作難度大，會費模費工，施工難度較大；一般殼體既作承重結構又作屋面，由于殼壁太薄，隔熱保溫效果不好；并且某些殼體(如球殼、扁殼易產生回聲現象，對音響效果要求高的大會堂、體育館、影劇院等建筑不適宜。雙曲拋物面案例星海音樂廳星海音樂廳位于廣州二沙島，造型奇特的外觀，富于現代感，猶如江邊欲飛的一只天鵝，與藍天碧水渾然一體，形成一道瑰麗的風景線。這座以人民音樂家冼星海的名字命名的音樂廳，占地1.4萬平方米，建筑面積1.8萬平方米，設有1

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

5、漁網，在燈光的閃爍間，給人一種“漁歌唱晚”的意境。星海音樂廳臨珠江而建，充滿現代感的雙曲拋物面幾何體結構雄偉壯觀，是一座令人贊賞的藝術殿宇。自北向南斜望，音樂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構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西墜，又似五線譜上圓圓的音符。 星海音樂廳是典型的薄殼結構，這樣的結構承重輕，更有利于建筑的空間設計。悉尼歌劇院： 悉尼歌劇院位于澳大利亞悉尼，是20世紀具特色的建筑之一，也是世界著名的表演藝術中心，已成為悉尼市的標志性建筑，該歌劇院1973年正式落成，該劇院設計者為丹麥設計師

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，悉尼歌劇院隨時為游客展現不同多樣的迷人風采。從遠處看，悉尼歌劇院就好像一艘正要起航的帆船，帶著所有人的音樂夢想，駛向蔚藍的海洋。從近處看，它就像一個陳放著貝殼的大展臺，貝殼也爭先恐后地向著太陽立正看起。 悉尼歌劇院的外觀為三組巨大的殼片，聳立在一南北長186米、東西最寬處為97米的現澆鋼筋混凝土結構的基座上。第一組殼片在地段西側,四對殼片成串排列,三對朝北,一對朝南,內部是大音樂廳。第二組在地段東側，與

7、第一組大致平行,形式相同而規(guī)模略小，內部是歌劇廳。第三組在它們的西南方，規(guī)模最小，由兩對殼片組成,里面是餐廳。其他房間都巧妙地布置在基座內。整個建筑群的入口在南端,有寬97米的大臺階。車輛入口和停車場設在大臺階下面。 悉尼歌劇院主體部分采用的是鋼筋混凝土結構，但屋頂部分還是采用的薄殼結構。悉尼歌劇院在外觀整體上看，有由十對殼體組成的3組白色殼狀屋頂，兩個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，前三個一個蓋著一個，面向海灣依抱，最后一個則背向海灣侍立。悉尼歌劇院采用薄殼結構，形成了獨特的建筑外形一組泊港的白

8、帆，成為遠近馳名的建筑。 國家大劇院 中國國家大劇院高46.68米。由法國建筑師保羅安德魯主持設計，設計方為法國巴黎機場公司。是亞洲最大的劇院綜合體。國家大劇院外部為鋼結構殼體呈半橢球形，平面投影東西方向長軸長度為212.20米，南北方向短軸長度為143.64米，建筑物高度為46.285米，比人民大會堂略低3.32米，基礎最深部分達到-32.5米，有10層樓那么高。國家大劇院殼體由18000多塊鈦金屬板拼接而成，面積超過30000平方米，18000多塊鈦金屬板中，只有4塊形狀完全一樣。鈦金屬板經過特殊氧化處理，其表面金屬光澤極具質感，且15年不變顏色。中部為漸開式玻璃幕墻，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3.55萬平方米，各種通道和入口都設在水面下。行人需從一條80米長的水下通道進入演出大廳。國家大劇院造型新穎、前衛(wèi)，構思獨特，是傳統(tǒng)與現代、浪漫與現實的結合。這座“城市中的劇院、劇院中的城市”以一顆獻給新世紀的超越想象的“湖中明珠”悄然亮相。國家大劇院中心建筑為半橢球形鋼結構殼體，東西長軸212.2米，南北短軸143.64米，高46.68米，地下最深32.50米，周長達600余米。整個殼體風格簡約大氣，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，兩種材質經巧妙拼接呈現出唯美的曲線，營造出舞臺帷幕徐徐拉開的視覺效果。每當夜幕降臨，透過漸開的“帷幕”，金碧輝煌的歌劇院盡收眼底。殼體表面上星星點點、錯落有致的“蘑菇燈”，如同撲朔迷離的點點繁星，與遠處的夜空遙相呼應，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個電動啟動的排煙窗，既解決了消防排煙又