第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解課件

結(jié)構(gòu)選型

柏文峰昆明理工大學(xué)建筑與城規(guī)學(xué)院結(jié)構(gòu)選型

柏文峰第五章鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)

5.1概述

平面結(jié)構(gòu)——自身平面內(nèi)受力，構(gòu)件之間需額外設(shè)置支撐以實(shí)現(xiàn)另一方向的安全性和穩(wěn)定性。空間結(jié)構(gòu)——空間結(jié)構(gòu)指結(jié)構(gòu)構(gòu)件三向受力的，大跨度的，用空間受力體系承擔(dān)荷載的結(jié)構(gòu)。

薄壁結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)的厚度遠(yuǎn)較長(zhǎng)度為小，一般由金屬或鋼筋混凝土制成，并布置成空間受力體系。第五章鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)

5.1概述

自然界中的空間薄壁結(jié)構(gòu)雞蛋：直徑50mm，壁厚0.2mm，

厚度為跨度的1/250自然界中的空間薄壁結(jié)構(gòu)第五章鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)

5.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概念

殼體結(jié)構(gòu)——上下兩個(gè)幾何曲面所構(gòu)成的薄壁空間結(jié)構(gòu)。殼體厚度——兩個(gè)幾何曲面距離稱為殼體的厚度δ，可分為等厚度殼，變厚度殼。

薄殼——?dú)んw的厚度δ遠(yuǎn)小于殼體的最小曲率半徑R時(shí)，即稱為薄殼。第五章鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)

5.1.1薄殼結(jié)構(gòu)的概

隨著計(jì)算機(jī)分析軟件的運(yùn)用和建筑施工技術(shù)的進(jìn)步，空間結(jié)構(gòu)比平面結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)日益凸顯。鋼筋混凝土大跨度薄壁結(jié)構(gòu)——

1、由曲面形薄板構(gòu)成的薄壁結(jié)構(gòu)

2、由平板構(gòu)成的折板、雁形板、幕結(jié)構(gòu)隨著計(jì)算機(jī)分析軟件的運(yùn)用和建筑施工技術(shù)的進(jìn)步，空間結(jié)構(gòu)比平

高斯曲率曲面上任意點(diǎn)的兩個(gè)主曲率為K1、K2，則該點(diǎn)的高斯曲率表示為：K=K1K2當(dāng)兩個(gè)主方向的曲率半徑在曲面的同一側(cè)時(shí)，K1K2同號(hào)，K為正高斯曲率高斯曲率高斯曲率左圖為負(fù)高斯曲率曲面左圖為正高斯曲率曲面K=K1K2高斯曲率殼體的矢率=f/a曲面覆蓋底面的短邊是a曲面最高點(diǎn)至底面距離為矢高f矢率很小的殼體稱為扁殼，矢率大的殼體稱為陡殼一般當(dāng)f/a《=1/5時(shí)，可按扁殼結(jié)構(gòu)計(jì)算。殼體的矢率=f/a

殼體結(jié)構(gòu)的中曲面——等分殼體厚度的幾何曲面稱為殼體的中曲面。如何確定殼體的幾何形狀和全部尺寸——依據(jù)中曲面的幾何性質(zhì)和殼體厚度δ。

依據(jù)中曲面的方程描述整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力。殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度主要是利用了其幾何形狀的合理性，而不是增大其結(jié)構(gòu)截面尺寸取得的。殼體結(jié)構(gòu)的中曲面——等分殼體厚度的幾何曲面稱為殼體的中曲面5.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式

1、旋轉(zhuǎn)曲面

一條剖面線繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成的

曲面。5.1.2薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式

2、平移曲面

一條豎向曲線做母線，沿著另一條豎向曲線（導(dǎo)線）平行移動(dòng)所形成曲面。2、平移曲面一條豎向曲線做母線，沿著另一條豎向曲線（導(dǎo)線）

3、直紋曲面

一條直線（母線）的兩端分別沿二固定曲線（導(dǎo)線）移動(dòng)所形成曲面。3、直紋曲面

雙曲拋物面也是直紋曲面雙曲拋物面也是直紋曲面

5.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力為了方便計(jì)算，一般不用應(yīng)力作為計(jì)算單位，而是以中曲面單位長(zhǎng)度上的內(nèi)力作為計(jì)算單位。內(nèi)力有8對(duì)，分為兩類：1、作用于中曲面以內(nèi)的薄膜內(nèi)力；2、作用于中曲面以外的彎曲內(nèi)力。5.1.3薄殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力理想的薄膜沒(méi)有抵抗彎曲和扭曲的能力。薄膜內(nèi)力是殼體結(jié)構(gòu)中主要內(nèi)力的條件：1、δ≤R/20；2、具有均勻連續(xù)變化的曲面；3、荷載是連續(xù)分布的；4、殼體的各邊界能夠沿著曲面的法線方向自由移動(dòng)，支座只產(chǎn)生阻止曲面切線方向位移的反力。理想的薄膜沒(méi)有抵抗彎曲和扭曲的能力。5.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工方法1、現(xiàn)澆混凝土殼體2、預(yù)制單元，高空裝配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、采用柔膜噴涂成殼5.1.4薄殼結(jié)構(gòu)的施工方法5.2圓頂適用于平面為圓形的大跨度建筑。天文館最常用的結(jié)構(gòu)形式5.2圓頂?shù)谖逭?鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式圓頂結(jié)構(gòu)由殼身、支座環(huán)、下部支撐構(gòu)件三部分組成。5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式圓頂結(jié)構(gòu)由殼身、支座環(huán)、下部支撐構(gòu)件三部分組成。5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式圓頂結(jié)構(gòu)由殼身、支座環(huán)、下部支撐構(gòu)件三部分組成。5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式圓頂結(jié)構(gòu)由殼身、支座環(huán)、下部支撐構(gòu)件三部分組成。5.2.1圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)形式第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c(diǎn)1）圓頂?shù)钠茐膱D形5.2.2圓頂?shù)氖芰μ攸c(diǎn)第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件3)支座環(huán)的受力3)支座環(huán)的受力5.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造1）厚度為半徑的1/600，受施工工藝限制，現(xiàn)澆和預(yù)制時(shí)有最小厚度要求；2）如何配筋？3）靠近殼體邊緣處承受彎矩作用，應(yīng)適當(dāng)加厚；4）支座環(huán)梁可采用預(yù)應(yīng)力梁；5）殼體上開(kāi)洞需設(shè)內(nèi)環(huán)梁；6）裝配整體式圓頂?shù)臍っ鎰澐帧?.2.3圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造5.2.4工程案例5.2.4工程案例5.2.4工程案例5.2.4工程案例第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.3筒殼與錐殼單向有曲率的薄殼，零高斯曲率殼。5.3.1筒殼的結(jié)構(gòu)組成5.3筒殼與錐殼5.3.2筒殼的受力特點(diǎn)筒殼與筒拱的區(qū)別：相同處與不同處筒殼：橫向拱的作用與縱向梁的作用的綜合。長(zhǎng)殼：跨度/波長(zhǎng)大于等于3短殼：跨度/波長(zhǎng)小于等于1/2中長(zhǎng)殼:上述范圍外的筒殼5.3.2筒殼的受力特點(diǎn)第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造1、短殼：矢高大于波長(zhǎng)的1/8，空間作用明顯，殼體內(nèi)力以薄膜內(nèi)力為主，彎矩極小，按構(gòu)造配筋。2、長(zhǎng)殼：長(zhǎng)殼截面高度建議取用跨長(zhǎng)的1/10~1/15，殼板的矢高不應(yīng)小于波長(zhǎng)的1/8，板厚取波長(zhǎng)的1/300~1/500且大于50mm。5.3.3筒殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造5.3.4筒殼結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例1、同濟(jì)大學(xué)禮堂5.3.4筒殼結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例2、山西平遙縣棉織廠2、山西平遙縣棉織廠第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.4雙曲扁殼扁殼：矢高與覆蓋底邊最短邊之間的比值小于等于1/5。5.4.1雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)組成5.4雙曲扁殼5.4.2雙曲扁殼的受力特點(diǎn)5.4.2雙曲扁殼的受力特點(diǎn)5.4.3雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造5.4.4雙曲扁殼的工程實(shí)例5.4.3雙曲扁殼的結(jié)構(gòu)構(gòu)造第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.4雙曲拋物面扭殼5.4雙曲拋物面扭殼第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件5.5折板5.5折板5.5折板5.5.1折板結(jié)構(gòu)的組成5.5折板第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋混凝土空間薄壁結(jié)構(gòu)講解ppt課件第五章-鋼筋