建筑结构选型-第五章钢筋混凝土空间薄壁结构研究报告
第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构
施工监控：采用先进的施工监控技术，对施工过程进行实时监测和记录，及时发现 和解决潜在的问题，确保施工质量和安全。
应急预案：制定完善的应急预案，包括应对突发事件、自然灾害等方面的措施，确 保在紧急情况下能够迅速采取有效措施，保障人员安全和减少损失。
绿色环保技术：采用绿色环保技 术，减少对环境的负面影响，实 现可持续发展。
未来发展方向与挑战
未来发展方向：优化设计、提高承载能力、降低成本 面临的挑战：耐久性、施工质量控制、环境适应性 发展趋势：智能化、绿色化、可持续性 展望：在建筑、桥梁等领域的应用前景广阔
对行业的贡献与影响
提高了建筑结构的稳定性和安全 性
案例分析与实践经验
案例一：某大型桥梁工程
案例三：某大跨度厂房
添加标题
添加题
案例二：某高层建筑
添加标题
添加标题
实践经验：施工要点与注意事项
案例的优缺点与改进方向
缺点：施工难度大、易开裂、 维护成本高
改进方向：优化设计、提高 材料性能、加强施工监控
优点：结构轻巧、承载力高、 抗震性能好
案例：某大型桥梁工程、高 层建筑等
钢筋混凝土空间薄壁结构的性能分 析
受力性能
稳定性：能够承受较大的侧 向压力和水平推力
受力特点：具有较高的承载 能力和刚度
抗震性能：在地震作用下具 有良好的抗震性能
耐久性：能够承受长期的外 部荷载和环境因素的作用
抗震性能
钢筋混凝土空间薄壁结构具有良好的抗震性能，能够吸收地震能量，减少 结构损伤。
降低了建筑成本和能耗，提高了 经济效益和社会效益
钢筋混凝土空间薄壁结构-文档资料
5.2.4 工程案例
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40
5.3 筒壳与锥壳 单向有曲率的薄壳，零高斯曲率壳。 5.3.1 筒壳的结构组成
41
5.3.2 筒壳的受力特点 筒壳与筒拱的区别：相同处与不同处 筒壳：横向拱的作用与纵向梁的作用的综合。 长壳：跨度/波长大于等于3 短壳：跨度/波长小于等于1/2 中长壳:上述范围外的筒壳
如何确定壳体的几何形状和全部尺寸——依据中曲 面的几何性质和壳体厚度δ。
依据中曲面的方程描述整个结构的变形和内力。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的 合理性，而不是增大其结构截面尺寸取得的。
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5.1.2 薄壳结构的曲面形式 1、旋转曲面 一条剖面线绕一个旋转轴旋转形成的
曲面。
11
12
2、平移曲面 一条竖向曲线 做母线，沿着 另一条竖向曲 线（导线）平 行移动所形成 曲面。
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3、直纹曲面 一条直线（母 线）的两端分 别沿二固定曲 线（导线）移 动所形成曲面。
16
双曲抛物面也是直纹曲面
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5.1.3 薄壳结构的内力
为了方便计算，一般不用应力作为计算单位，而是 以中曲面单位长度上的内力作为计算单位。
结构选型
柏文峰 昆明理工大学建筑与城规学院
1
第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构
5.1 概述 平面结构——自身平面内受力，构件之间需额外设 置支撑以实现另一方向的安全性和稳定性。
空间结构——空间结构指结构构件三向受力的，大 跨度的，用空间受力体系承担荷载的结构。
薄壁结构——结构的厚度远较长度为小，一般由金 属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。
45
钢筋混凝土空间薄壁结构
5.3.3 筒壳的结构构造 1、短壳：矢高大于波长的1/8，空间作用明显，壳体 内力以薄膜内力为主，弯矩极小，按构造配筋。 2、长壳：长壳截面高度建议取用跨长的1/10~1/15， 壳板的矢高不应小于波长的1/8，板厚取波长的 1/300~1/500且大于50mm。
5.3.4 筒壳结构的工程实例 1、同济大学礼堂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自然界中的空间薄壁结构
鸡蛋：直径50mm，壁厚0.2mm， 厚度为跨度的1/250
第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构
5.1.1 薄壳结构的概念
壳体结构——上下两个几何曲面所构成的薄壁空间 结构。
壳体厚度——两个几何曲面距离称为壳体的厚度δ， 可分为等厚度壳，变厚度壳。
薄壳——壳体的厚度δ远小于壳体的最小曲率半径R 时，即称为薄壳。
3、直纹曲面 一条直线（母 线）的两端分 别沿二固定曲 线（导线）移 动所形成曲面。
双曲抛物面也是直纹曲面
5.1.3 薄壳结构的内力
为了方便计算，一般不用应力作为计算单位，而是 以中曲面单位长度上的内力作为计算单位。
内力有8对，分为两类： 1、作用于中曲面以内的薄膜 内力； 2、作用于中曲面以外的弯曲 内力。
5.2 圆顶
适用于平面为圆形的大跨 度建筑。 天文馆最常用的结构形式
5.2.1 圆顶的结构组成及 结构形式
圆顶结构由壳身、支座环、 下部支撑构件三部分组成。
5.2.1 圆顶的结构组成及 结构形式
圆顶结构由壳身、支座环、 下部支撑构件三部分组成。
5.2.1 圆顶的结构组成及结构形式 圆顶结构由壳身、支座环、下部支撑构件三部分组成。
第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构
5.1 概述 平面结构——自身平面内受力，构件之间需额外设 置支撑以实现另一方向的安全性和稳定性。
建筑结构选型------ 薄壁空间结构
球形壳
双曲球壳
圆柱壳
锥形壳
概述
• 薄壳结构的曲面形式
2.平移曲面
由一条竖向曲线作母线 沿着另一竖向曲线（导 线）平行移动所形成的 曲面。
椭圆抛物面
双曲抛物面
概述
• 薄壳结构的曲面形式
3.直纹曲面
由一段直线（母线）的两端分别沿两固定 曲线（导线）移动所形成的曲面。
A.柱形面 由一段直线作母线沿着两条相同且平行的 曲线（导线）平行移动所形成的曲面。
型式II： 横隔梁突出折板顶面； 边梁为折板反梁（在折板上面）
型式IV： 横隔梁为等高截面，截面高同折板； 折板上下均为尖顶的V型，即没有“削顶”
折板
• 折板、边梁与横隔 的经验做法
1.折板倾角
宜<30°
• 折板结构的受力特 点与计算要点
短折板双向受力，计算复杂，与筒壳相似。 工程常见为长折板。对L1/L2≥3的横折板， 其纵、横向均可按梁理论计算。
内环梁向 上的偏心 连接
仅沿经向切割的长 扇形带肋板（用于 跨度不大时）
圆顶
• 工程实例
1.新疆某机械厂金工车间
2.罗马奥林匹克小体育
圆顶为钢筋混 凝土网状扁球 壳结构，扁球 直径为59.13m
圆顶
• 工程实例
4.德国法兰克福市霍希 斯特染料厂游艺大厅
支座上部壳体 沿主拉应力布 置的预应力筋 球壳半径50m，矢 高25m，厚度 130mm（拱券最高 处250mm，支座处 600mm） 穹顶 的垂 直投 影和 水平 投影 的关 系
C.配筋形式及位置 t≤60mm时：可仅在壳板中截面单层配筋； t>60mm或受冲击或振动荷载时：应双层 配筋；
预应力锚头 设置在环梁 外部突出处
建筑结构选型目录总结
建筑结构选型⽬录总结第⼀章梁和悬挑结构梁主要承受垂直于梁轴线⽅向的荷载作⽤。
1.1梁的型式1.1.1梁按材料分类梁按材料分类有⽯梁、⽊梁、钢梁、钢筋混凝⼟梁、预应⼒混凝⼟梁及钢——钢筋混凝⼟组合梁。
1.1.2梁按截⾯形式分类1.1.3梁按⽀座约束条件分类1.2梁的受⼒与变形1.4悬挑结构1.4.1悬挑结构的形式1.4.2悬挑结构的抗倾覆平衡1.4.3悬挑结构的受⼒第⼆章桁架（屋架）结构在房屋建筑中，桁架常作为屋盖承重结构，这时常称为屋架。
2.1桁架结构的受⼒特点2.1.1桁架结构的组成2.1.2桁架结构计算的假定2.1.3桁架结构的内⼒1）弦杆的内⼒，2）腹杆的内⼒，2.2屋架结构的型式屋架结构的型式很多，根据材料的不同，可分为⽊屋架、钢屋架、钢⼀⽊组合屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝⼟屋架、预应⼒混凝⼟屋架、钢筋混凝⼟-钢组合屋架等。
按屋架外形的不同，有三⾓形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线型屋架、平⾏弦屋架等。
根据结构受⼒的特点及材料性能的不同，也可采⽤桥式屋架、⽆斜腹杆屋架、⽴体桁架等。
2.2.1⽊屋架常⽤的⽊屋架是⽅⽊或圆⽊连接的豪式⽊屋架。
⼀般分为三⾓形和梯形两种。
2.2.2钢——⽊组合屋架形式有豪式屋架、芬克式屋架、梯形屋架和下折式屋架。
2.2.3钢屋架钢屋架的形式主要有三⾓形钢屋架、梯形钢屋架、矩形（平⾏弦）钢屋架，为改善上弦杆的受⼒情况，常采⽤再分式腹杆的形式2.2.4轻型钢屋架轻型钢屋架按结构形式主要由三⾓形屋架、三⾓拱屋架和梭形屋架等三种。
屋⾯有斜坡屋⾯和平坡屋⾯两种。
2.2.5混凝⼟屋架混凝⼟屋架的常见形式有梯形屋架、折线形屋架、拱形屋架、⽆斜腹杆屋架等。
根据是否对屋架下弦施加预应⼒，可分为钢筋混凝⼟屋架和预应⼒混凝⼟屋架。
2.2.6钢筋混凝⼟——钢组合屋架常见的钢筋混凝⼟——钢组合屋架有折线型屋架、三铰屋架、两铰屋架等。
2.3屋架结构的选型与布置2.3.1屋架结构的主要尺⼨屋架结构的主要尺⼨包括屋架的⽮⾼、坡度、节间距。
建筑结构选型-第五章钢筋混凝土空间薄壁结构
面夹角相等且通过球心的大圆从球面上切割的
2.平面形状为48m*41.5m的曲边三角形 3.壳面荷载通过薄壳的三个边传至支座。
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例
清华大学礼堂
3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
跨度l1：两个横隔之间的距离 （筒壳的纵向）
波长l2：两个侧边构件之间的距离 （筒壳的横向）
3..圆顶
2.2 圆顶的受力特点
1）圆顶的破坏图形
均布竖向荷载作用下，
球壳上部承受环向压力，
下部承受环向拉力 由于砖砌体或混凝土的抗拉强度较低 所以，球壳首先在圆顶下部沿经向出险多条裂缝 此时支座环内的钢筋发挥作用 荷载进一步加大，钢筋屈服，圆顶破坏
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例（罗马小体育馆）
1.钢筋混凝土网肋扁球壳结构，球壳直径59.13m
2.球壳采用装配整体式叠合结构
1620块预制钢丝网水泥菱形构件作为模板，现浇上混凝土， 成为肋形球壳 3.壳肋支撑在36根Y形斜柱上 斜柱的倾角与壳底边缘经向
切线方向一致，把推力传入
基础
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例
薄膜内力
1 R(R为最小主曲率半径） 20
（2）壳体曲面均匀连续变化 （3）壳体上的荷载均匀连续分布 （4）壳体各边界能沿曲面的法线方向自由移动， 支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力
1.概述
1.4 薄壳结构的施工
（1）现浇混凝土壳体 特点：整体性最好； 费支架和模板； 曲面模板制作费料费工；
组成：壳板和边缘构件 型式
5.双曲抛物面扭壳
5.2 双曲抛物面扭壳的受力特点
（1）壳板
5.双曲抛物面扭壳
薄壁空间结构
5
6.1.2
薄壳结构的曲面形式
薄壳结构中曲面的几何形式，按其形成的特点可以分为以下几类： 旋转曲面：由一条平面曲线绕着该平面内某一给定的直线旋转一 周所形成的曲面称为旋转曲面。由于母线形状的不同，旋转壳又 可分为球形壳、椭球壳、抛物球壳、双曲球壳、圆柱壳、锥形壳 等。
6
旋转曲面：
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平移曲面：由一条竖向曲线作母线沿着另一竖向曲线(导线)平行
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巴黎戴高乐机场第二空港楼E厅
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巴黎戴高乐机场第二空港楼E厅
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6.4 折板
折板是若干薄板以一定的角度连接成整体的空间结构体系
6.4.1 折板结构的组成
折板－－圆弧形；椭圆形；其他形状
1.无边梁、有边梁（4种型式） 2.现浇整体式、预制装配式及装配整体式
边梁－－一般为矩形截面梁，B取2～4
正向力yxxyyxxyyxxy1111614614薄壳结构的施工薄壳结构的施工混凝土壳体混凝土壳体11现浇混凝土壳体现浇混凝土壳体22预制单元高空装配成整体壳体预制单元高空装配成整体壳体33地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升44装配整体式叠合壳体装配整体式叠合壳体55采用柔模喷涂成壳采用柔模喷涂成壳预应力结构预应力结构预应力钢筋布置在横隔侧边构件及其衔接的壳板受拉区旋转预应力钢筋布置在横隔侧边构件及其衔接的壳板受拉区旋转壳的支座环拉杆结构的支座部分以及最大剪力作用区
m 施工企业：大林· 西松· 浅沼建设共同体 结构类别：基础：现场灌注混凝土桩，现场 灌注混凝土连续墙 上部结构：预应力混凝土球形壳体 建筑面积：38425m2
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大坂市中央体育馆－鸟阚图
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大 坂 市 中 央 Leabharlann 育 馆 － 平 面 图27
第五章 薄壁空间结构(二)
五、雁形板的工程实例
顺剪力，为偏心受拉构件。受力与计算同 筒壳结构。
四、双曲扁壳的优缺点：
1.优点： A.矢高小－结构空间小 B.保持双曲－这是壳体发展的必然趋向 C.施工方便－与球壳相比 D.平面适应性有所改变－能用于矩形平面 E.造型美观－外形美观，内部素雅大方、名朗 宽敞 F.能达到无拉力状态－充分利用砖或混凝土抗 压强度，合理用材，材尽其用。 2.缺点：模板仍然不能使用直料。
第六节
折板
定义：由许多薄平板，以 一定角度相互整体联接而 成的空间结构体系。 一、折板的组成及其作用 1.组成：折板结构与 筒壳相似。一般由折 板、边梁、和横隔三 部分组成。对于多波 预制折板，也可以靠 转折处的边棱代替边梁。
小试验
用书做两个支座，找一张纸放在书上，用
手压 把纸折成许多小片，同样放在书上
1） 中央区：主要承受双向轴压力，按构造配筋 ，洞口
开在此区 主要承受正弯矩，壳体下表面受拉，布置 2） 边缘区：钢筋；壳体越高越薄，弯矩越小，弯矩作 用区越小 主要承受顺剪力， 3） 四角区：主应力为拉力——配45度斜筋 主应力为压力——局部增大混凝土厚度
2.横隔：边缘构件主要承受壳板边缘传来的
轴向应力呈三角形分布，屋脊处为零，支 座处最大，水平分力使得下弦杆受拉。
三、受力特点
1、扭壳的壳板 •只有顺剪力 平行于直纹方向
薄壁型钢_混凝土组合结构研究进展
2009年第1期总第127期福 建 建 筑Fujian Architecture &Construction No1・2009Vol ・127薄壁型钢—混凝土组合结构研究进展吴传伟 高轩能 金周(华侨大学土木工程学院 362021)摘 要:根据国内外对薄壁型钢-混凝土组合结构的研究和应用,介绍了组合梁和组合柱这两种主要组合结构形式的研究现状,总结了其已有的研究成果,重点分析了薄壁型钢-混凝土这一新型组合结构的受力特性。
关键词:薄壁型钢 组合梁 组合柱 研究进展中图分类号:TU398 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2009)01-0050-03Progress in the R esearch of Thin 2W all Steel 2Concrete Composite StructureWu chuanwei G ao xuanneng Jin zhou(College of Civil Engineering of Huaqiao University 362021)Abstract :Based on the research and the application of thin 2wall steel 2concrete composite structure in the domestic and the foreign ,research status of the two major composite structures that is Composite Beam and composite column was described.The achieve 2ments that have been made were also presented.Particularly ,the structural behaviors of thin 2wall steel 2concrete composite struc 2ture ,a new type of composite structure ,have been analyzed.K eyw ords :Thin 2wall steel Composite beam Composite column Progress inresearch 作者简介:吴传伟,1982年出生,硕士研究生,研究方向为钢结构。
第五章 薄壁空间结构
(2)预制单元、高空装配成整体壳体
把壳体划分成若干单元预制后在工地吊装、拼合、固定。因 只需在接缝处搭脚手架浇筑混凝土，接缝模板量少且为单曲， 较易制作，现场高空作业量大为减少，工期较短，且施工不 受季节影响。装配整体式壳体的整体抗震性能，比现浇混凝 土壳体差。单元划分时规格不宜过多，堆放、搬运及吊装时 需特别注意壳板稳定，因此一般宜增设壳板边肋，这将增加 一些材料用量，但同时壳板的厚度则可比无肋壳体做的薄些。
2.砌体结构 用砌体作为竖向承重结构的结构体系。
3.砌体结构的应用 由于砌块具有良好的耐火、保温、隔声和抗腐蚀 性能，且具有较好的大气稳定性。它还可以就地取材，生产和施工工 艺简单，工程造价低。尽管砌体结构也具有自重大、强度低、抗震性 能差的弱点，砌体结构在我国依然有着非常广泛的应用。
4.提高砌体结构承载能力和抗震性能的技术措施 1）在灰缝中配置钢筋，可以增强砌体本身的强度和变形
（4）拱结构的支撑系统：为了保证拱在轴线平面外的受压稳定性， 须设置横向支撑，为了传递作用于山墙上的风荷载，还应设置纵向支 撑。
（5）拱结构的实际应用：建筑中多用于屋面结构。 （6）拱结构的布置：并列拱或交叉拱结构
多层建筑结构核心概念复习
1.砌体 砌块材料用灰浆粘接砌筑而成的结构体。
化处、楼梯间及电梯间；并应尽量布置在端部。
1 概述
一、薄壳结构的概念 壳体结构是一种曲面的空间薄壁结构。壳体的截面高度称为壳体厚度，
根据壳体厚度是否有变化，有等厚度壳和变厚度壳之分。 当厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳，反之称为厚壳或中
厚度壳。 一般在建筑工程中所遇到的壳体，常属于薄壳结构的范畴。
框架结构的承重方案 承重框架的布置方案有横向框架承 重方案、纵向框架承重方案和纵横向框架混合承重方案等 几种。
第5章 薄壳结构建筑结构选型
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.3 筒壳与锥壳 5.3.2 筒壳的受力特点 长壳 短壳
是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别 筒壳 横向 纵向 与拱类似 与梁类似 壳身产生环向压力 把上部竖向荷载传递给横隔
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.3 筒壳与锥壳 5.3.2 筒壳的受力特点 长壳 l1 / l2 3 横向拱的作用小；纵向梁传力显著。近似梁作用 按梁理论计算
0 0 0
零高斯曲率 正高斯曲率 负高斯曲率
零高斯曲率
正高斯曲率
负高斯曲率
ห้องสมุดไป่ตู้
Central South University of Forestry & Technology
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.1 概述 5.1.2 薄壳结构的曲面形式
旋转曲面
由一条平面曲线绕着该平面内某 一指定的直线旋转一周所形成的 曲面
2.支座环
作用： 阻止裂缝开展 保证壳体处于受压工作状态 实现结构的空间平衡
支座环
Central South University of Forestry & Technology
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.2 圆顶 5.2.1 圆顶的结构组成及结构型式
3.支承结构的类型
•支承在竖向承重构件上 •支承在斜柱或斜拱上
边梁(侧边构件)： 横隔板 是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别
Central South University of Forestry & Technology
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.3 筒壳与锥壳 5.3.1 筒壳的结构组成及结构型式 侧边构件截面形式筒壳 边梁的型式
a 最经济 b 适用于边梁下有 墙或圈梁上的建筑 c 适用于小型筒壳 d 边梁可兼作排水沟
钢筋混凝土结构设计的研究与分析
钢筋混凝土结构设计的研究与分析摘要：随着社会经济的繁荣，我国小高层建筑发展迅速。
设计思想也在不断更新。
结构体系日趋多样化。
现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，所以钢筋混凝土结构在整个建筑市场起到越来越重要的地位。
本文就其的基本结构形式和设计中所应该注意的问题进行综合阐述。
关键词：钢筋混凝土结构设计剪力墙随着我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,一栋栋高楼大厦拔地而起。
随之建筑功能的不断丰富,新颖的造型,致使工程设计越来越复杂，所以需要注意的问题也逐渐增多。
一、高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式1 、架结构框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
2、架一剪力墙结构在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。
它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。
其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
3、间剪力墙结构随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。
从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用，另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。
承重墙的开间达到4.5m~7.5m，进深达到7.5m~1lm，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
4、短肢剪力墙结构短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，己成小高层住宅的主要结构形式。
二、框架结构的耗能机理框架结构主要是以压弯构件——竖向框架柱和以弯剪构件——水平框架梁组成的。
第五讲 钢筋混凝土空间薄壁结构
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
壳结构的演变 两边支承的单向板只有一个方向受弯， 单向板只有一个方向受弯 两边支承的单向板只有一个方向受弯，另一个方向的抗弯 能力根本没有利用； 能力根本没有利用； 如果把做成四边支承的双向板 那么，双向受弯， 双向板， 如果把做成四边支承的双向板，那么，双向受弯，两向共 同受荷，则材料的抗弯潜力得到较充分的发挥。 同受荷，则材料的抗弯潜力得到较充分的发挥。
建筑结构选型
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
椭圆抛物面
双曲抛物面
建筑结构选型
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
3）直纹曲面 由一段直线 母线 的两端分别沿两固定曲线 导线))移动所 由一段直线((母线 的两端分别沿两固定曲线 导线 移动所 直线 母线))的两端分别沿两固定曲线((导线 形成的曲面叫直纹曲面 直纹曲面。 形成的曲面叫直纹曲面。 房屋建筑中常用的直纹曲面有柱形曲面、锥曲面、扭曲面等 房屋建筑中常用的直纹曲面有柱形曲面、锥曲面、扭曲面等。 柱形曲面
锥ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 劈锥曲面
建筑结构选型
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
扭曲面
扭壳面 扭壳面
双曲抛物面
扭壳面与双曲抛物面 扭壳面与双曲抛物面
建筑结构选型
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
5.1.3 薄壳结构的内力
建筑结构选型
第五章 钢筋混凝土薄壁结构
理论分析表明：当曲面结构的厚度δ小于其最小主曲率半 最小主曲率半 理论分析表明：当曲面结构的厚度 小于其最小主曲率 径R的1/20并能满足下列条件时，薄膜内力是壳体结构中 1/20并能满足下列条件时，薄膜内力是壳体结构中 并能满足下列条件时 的主要内力： 的主要内力： （1）壳体具有均有连续的曲面； 壳体具有均有连续的曲面； （2）壳体上的荷载是均匀连续分 布的； 布的； （3）壳体的各边界能够沿着曲面 的法线放心自由移动， 的法线放心自由移动，支座只能 阻止曲面切线方向位移的反力。 阻止曲面切线方向位移的反力。
钢筋混凝土空间薄壁结构
钢筋混凝土空间薄壁结构在现代建筑领域中，钢筋混凝土空间薄壁结构以其独特的优势和特点，成为了众多建筑设计中的重要选择。
这种结构形式不仅在力学性能上表现出色，还能够为建筑带来美观与创新。
首先，我们来了解一下什么是钢筋混凝土空间薄壁结构。
简单来说，它是由较薄的钢筋混凝土板或壳组成的空间结构体系。
这些薄壁构件通常具有较大的跨度和较小的厚度，通过合理的设计和布局，能够承受各种荷载并保持结构的稳定性。
与传统的结构形式相比，钢筋混凝土空间薄壁结构具有诸多优点。
其一，它能够充分发挥材料的性能。
由于薄壁结构的截面尺寸较小，混凝土和钢筋的应力分布更加均匀，从而提高了材料的利用率。
其二，这种结构具有良好的空间整体性。
薄壁构件相互连接，形成一个连续的空间受力体系，能够有效地抵抗来自各个方向的荷载，增强了结构的抗震性能和抗风性能。
其三，钢筋混凝土空间薄壁结构造型美观，可以创造出丰富多样的建筑形态，满足人们对于建筑美学的追求。
在实际应用中，钢筋混凝土空间薄壁结构的形式多种多样。
比如，筒壳结构常用于大跨度的工业厂房和仓库；双曲抛物面壳结构则常见于展览馆、体育馆等公共建筑；而折板结构则适用于一些小型的建筑或构筑物。
以筒壳结构为例，它是由单向或双向弯曲的弧形薄板组成。
在承受竖向荷载时，筒壳主要通过薄膜内力来传递荷载，其内力分布较为均匀，能够有效地跨越较大的空间。
同时，筒壳结构的边缘构件可以有效地约束薄板的变形，提高结构的整体稳定性。
双曲抛物面壳结构则是一种具有独特几何形状的薄壁结构。
它的曲面形状类似于马鞍，具有良好的力学性能。
在荷载作用下，双曲抛物面壳结构的内力分布较为复杂，但通过合理的设计和配筋，可以充分发挥其承载能力。
这种结构形式不仅能够提供较大的空间，还能够营造出独特的建筑效果，给人以强烈的视觉冲击。
折板结构是由一系列平板组成的折线形薄壁结构。
它具有构造简单、施工方便等优点。
在折板结构中，平板之间通过刚性节点连接，共同承受荷载。
建筑结构选型-配同济版书
建筑结构选型第一章梁1 梁按照材料分：石梁、木梁、钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、钢-钢筋混凝土梁。
2 梁按照截面形式分：矩形截面梁、T形截面梁、薄腹梁、空腹梁、工字型截面梁。
3 梁按支座约束力分类：静定梁（单跨、多跨）、超静定梁（单跨、多跨）。
单跨静定梁有：简支梁、悬臂梁。
4 梁主要承受梁轴线方向的荷载。
其内力主要为：弯矩、剪力，也伴有扭矩或轴力。
梁的变形主要是：挠曲变形。
梁的受力与变形特点主要与梁的约束条件有关。
5 梁的变形与受力特点：①简支梁：内力与挠度较大，常用与中小跨度的建筑，静定结构，两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。
地基较差时采用，也作为沉降缝的连接构件。
②悬臂梁：悬臂端无支撑构件，视野开阔，空间布置灵活。
结构固定端有较大的倾覆力矩。
抗倾覆力矩=抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.5（雨篷、阳台、车库）③两端固定梁：梁对柱的约束作用视为弹性支承，梁在竖向荷载的作用下的内力和变形介于两端固定梁与两端简支梁之间。
④两端外伸简支梁：两端外伸段负弯矩作用，外伸梁中间部分的最大正弯矩和挠度小于相同跨度的简支梁。
⑤多跨连续梁：负弯矩峰值出现在支座上方，最大弯矩出现在跨中附近，其最大弯矩也不相等。
（充分利用截面的承载力：钢混结构进行配筋、采用变高度梁、改变梁的跨度，使弯矩最大值趋于平衡），超静定结构，内力小、刚度大、抗震性能好，对支座变形敏感，支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。
⑥多跨静定梁：多跨连续梁在弯矩为0初断梁设铰，使之成为静定结构，有连续梁的图形，在支座不均匀沉降式不会产生附加内力，荷载变化时，适应性没有连续梁好。
第二章桁架结构1 桁架结构由：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆组成。
2 桁架结构的基本假定：①组成桁架的所有杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面，这一平面称为桁架的中心平面。
②桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点③所有外力（包括荷载和支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。
第五章钢筋混凝土空间薄壁结构
鸡蛋：直径50mm，壁厚0. 一条直线（母线）的两端分别沿二固定曲线（导线）移动所形成曲面。
随着计算机分析软件的运用和建筑施工技术的进步， 空间结构比平面结构的技术经济优势日益凸显。
钢筋混凝土大跨度薄壁结构—— 1、由曲面形薄板构成的薄壁结构 2、由平板构成的折板、雁形板、幕结构
高斯曲率
曲面上任意点的两个主曲 率为K1、K2，则该点的高
斯曲率表示为：
K=K1K2
当两个主方向的曲率半径 在曲面的同一侧时，K1K2
如何确定壳体的几何形状和全部尺寸——依据中曲 面的几何性质和壳体厚度δ。
依据中曲面的方程描述整个结构的变形和内力。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的 合理性，而不是增大其结构截面尺寸取得的。
薄壳结构的曲面形式
2、长壳：长壳截面高度建议取用跨长的1/10~1/15，壳板的矢高不应小于波长的1/8，板厚取波长的1/300~1/500且大于50mm。 适用于平面为圆形的大跨度建筑。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是增大其结构截面尺寸取得的。
1、旋转曲面 一条剖面线绕一个旋转轴旋转形成的 4、壳体的各边界能够沿着曲面的法线方向自由移动，支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力。
矢率很小的壳体称为扁壳，矢率大的壳体称为陡壳
筒壳与筒拱的区别：相同处与不同处
曲面。 单向有曲率的薄壳，零高斯曲率壳。
筒壳结构的工程实例 1、同济大学礼堂
建筑结构研究报告
摘要：本研究报告深入探讨了建筑结构的类型、特点、设计原则、受力分析以及其在建筑领域的应用和发展趋势。
通过对各种建筑结构形式的详细阐述和实际案例的分析，揭示了建筑结构在保障建筑物安全性、稳定性和功能性方面的重要作用。
一、引言建筑结构是建筑物的骨架，它承担着建筑物的自重、使用荷载以及外部作用，决定了建筑物的空间布局和外观形态。
随着建筑技术的不断进步和人们对建筑功能需求的日益多样化，建筑结构也在不断创新和发展。
二、建筑结构的类型（一）砖混结构由砖砌体和钢筋混凝土构造柱、圈梁组成，常用于低层和多层建筑。
具有施工简单、造价低的优点，但抗震性能相对较弱。
（二）框架结构由梁、柱组成框架共同抵抗水平和竖向荷载。
空间布置灵活，适用于多层和小高层建筑。
（三）剪力墙结构利用钢筋混凝土墙体承受水平和竖向荷载，侧向刚度大，适用于高层住宅。
（四）框架-剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点，既能提供较大的灵活空间，又有较好的抗侧力性能，广泛应用于中高层建筑。
（五）筒体结构包括框筒、筒中筒、束筒等形式，具有很强的抗侧力能力，适用于超高层建筑。
（六）钢结构以钢材为主要受力构件，具有强度高、重量轻、施工速度快的特点，常用于大跨度和高层公共建筑。
三、建筑结构的特点（一）砖混结构1.材料来源广泛，成本低。
2.施工技术成熟，易于操作。
（二）框架结构1.空间分隔灵活，便于改造。
2.结构自重较轻，有利于抗震。
（三）剪力墙结构1.抗侧刚度大，水平位移小。
2.室内墙面平整，利于房间布置。
（四）框架-剪力墙结构1.综合了框架和剪力墙的优点，适应性强。
2.能满足不同建筑功能的需求。
（五）筒体结构1.能承受很大的水平荷载，适用于超高建筑。
2.结构效率高，材料用量相对较少。
（六）钢结构1.大跨度能力强，造型美观。
2.可工厂预制，现场安装，缩短工期。
四、建筑结构的设计原则（一）安全性确保结构在规定的使用年限内能够承受各种可能的荷载和作用，不发生破坏或倒塌。
钢筋混凝土结构报告
钢筋混凝土结构报告钢筋混凝土结构是建筑行业施工过程中一个比较常见的组成部分,那么你想知道钢筋混凝土结构报告是怎么样的吗?下面就由店铺为你带来钢筋混凝土结构报告，希望你喜欢。
钢筋混凝土结构报告篇【1】摘要：混凝土作为土木工程结构中应用极为广泛的材料, 其受力变形及破坏形态比较复杂，混凝土构件是建筑结构中受力的主要元件，了解其变形破坏形态有着极其重要的作用。
混凝土构件，按照其简单受力形态，大致可以分为四种：受弯构件，受压构件，受拉构件，受扭构件。
本文主要讲述混凝土构件在四种受力情况下变形及破坏的形态。
一、混凝土受弯变形及破坏综述受弯构件，在混凝土构件以梁居多，其中受弯构件受力变形按受力形式又可以分为正截面受力和斜截面受力。
1、混凝土正截面受力变形与纵向受拉配筋率有关，按照配筋不同可以分为三种变形破坏形态：适筋破坏，少筋破坏，超筋破坏。
当混凝土受弯构件正截面配制纵向受拉钢筋能使其正截面受弯破坏形态属于延性变形破坏时，即为适筋变形破坏。
其变形受力特点可以分为三个阶段：一、混凝土加载至产生裂缝阶段;二、混凝土开裂，受拉钢筋承担拉力，至混凝土受拉区钢筋屈服;三、钢筋开始屈服，受压区高度不断减小，直至受压区边缘混凝土被压碎破坏。
当混凝土钢筋配制过少时，会发生少筋受力破坏，其受力特点时，受拉区混凝土一开裂混凝土就会破坏;当混凝土钢筋配制过多时，会发生超筋变形破坏，其变形特点时，混凝土受力后受压区边缘先压碎，纵向受拉钢筋不屈服。
2、引起混凝土受弯构件斜截面变形破坏的主要是斜截面受剪承载力和受弯承载力，根据混凝土受弯斜截面变形破坏形态可将其分为三种变形破坏条件：一、斜压破坏;二、剪压破坏;三、斜拉破坏。
当剪跨比小于1时，会发生斜压破坏，混凝土受力后，斜截面会呗腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱并破坏;当剪跨比位于1至3时，会发生剪压破坏，其受力特点是，受力后，先在剪弯区段的受拉区边缘出现一些垂直裂缝，然后斜向延伸形成一些斜裂缝，最后产生一条较宽的临界斜裂缝，使得斜截面剪压区高度缩小，剪压区混凝土破坏;当剪跨比大于3时，往往会发生斜拉破坏，其受力特点是垂直裂缝一产生，就迅速向受压区斜向伸展，使得斜截面迅速破坏。
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3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
横隔的作用：
作为筒壳的横向支撑，承受壳身传来的顺剪力并 将内力传到下部结构去。 有没有横隔是筒壳结构与筒拱结构的根本区别。
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
常 见 的 筒 壳 横 隔 型 式
2020/5/1
a)变高度梁，适用于波长不大的壳体 b)拱架，常用于竖向荷载基本对称的壳体 c)弧形桁架，波长较大时，使用比较经济 d)刚架，波长不大及带有承受水平推力的附属建筑 物中使用，净空间较大，用料较多。
2020/5/1
2020/5/1
2020/5/1
日本的壳体别墅
1.三个平行的锥壳屋顶 2.带肋的预制装配式结构 3.每个锥壳36m*12m 每个预制单元12m*1.8m
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 同济大学大礼堂
1.钢筋混凝土联方网格型 筒壳结构 2.预制杆件，高空拼装并现浇 节点混凝土 3.平面40m*56m ，矢高8-8.5m
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3）支撑结构
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支撑在斜柱或斜拱上
2.圆顶
2.1圆顶的结构组成及结构型式
3）支撑结构
由框架将水平推力传给基础。框架要有足够刚度。
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支撑在框架上
2.圆顶
2.1圆顶的结构组成及结构型式
3）支撑结构
球壳边缘全部落地，基础同时作为受拉支座环梁； 割球壳，基础必须能够承受水平拉力（可以在各基础之间设拉杆平衡）
1.2 薄壳结构的曲面形式
（2）平移曲面： 由一条竖向曲线沿另一条竖向曲线（母线）平行移动形成的曲面
2020/5/1
双曲抛物面
2020/5/1
2020/5/1
2020/5/1
2020/5/1
1.概述
1.2 薄壳结构的曲面形式
（3）直纹曲面： 由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成
3.筒壳与锥壳
3.2 筒壳的受力特点
横向： 与拱类似，壳身产生环向压力 纵向： 与梁类似，把上部竖向荷载传递给横隔
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.2 筒壳的受力特点
三 种 情 况
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.2 筒壳的受力特点
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 美国田纳西州金贝尔艺术馆
2020/5/1
利用薄膜内力N2计算
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例（罗马小体育馆）
巨大荷叶似的屋顶。反扣在36根丫形斜倾的柱子上，整个屋顶采用棱形槽 板拼接而成，其用去了大大小小厚度只有25毫米的棱形槽板1620块。在槽 板与槽板之间的空隙放上钢筋，再浇上混凝土，形成拱助。 槽板上面再浇 上一层40毫米的钢筋混凝土，加强穹拱的整体性，同时作为防水层。
壳身在支座环处的经向轴力N1 全部直接传给下部结构， 支座环拉力为零
2020/5/1
利用薄膜内力N1计算
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
3）支座环的受力
T N2ds1
0 5 1 o 4 9 ,T 随 的 增 大 而 增 大 0 5 1 o 4 9 ,T 随 的 增 大 而 减 小
0=51o49,T=Tm ax
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 美国田纳西州金贝尔艺术馆
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 美国田纳西州金贝尔艺术馆
1.现浇钢筋混凝土结构 2.三组连续平行的拱壳
平顶过度带（管道空间）
3.每个拱壳6.5m*30m
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 山西平遥棉织厂
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
2）圆顶的薄膜内力
单位环向弧长的经向轴力
2020/5/1
单位经向弧长的环向轴力
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
2）圆顶的薄膜内力
2020/5/1
球形圆拱在自重作用下薄膜内力沿经线的变化
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
3）支座环的受力
TR kHR kN 1cos0
0 90o,V N1,T 0
2020/5/1
跨 度 l1： 两 个 横 隔 之 间 的 距 离 （ 筒 壳 的 纵 向 ）
波 长 l2： 两 个 侧 边 构 件 之 间 的 距 离 （ 筒 壳 的 横 向 ）
3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
截 面 高 度 h ： 壳 身 包 括 侧 边 构 件 在 内 的 高 度
矢 高 f ： 壳 身 不 包 括 侧 边 构 件 在 内 的 高 度
薄壳：受力主要为双向轴力和顺剪力
利用其空间几何形状的合理性，空间受力 实现了很大的强度和刚度
1.概述
1.1 薄壳结构的概念
薄 1.“薄”，优点材料省，经济；
壳
自重小，适合大跨度；
结
曲面多样化，建筑造型丰富。
构
的 2.“空间受力”，优点内力比较均匀，强度大，刚度大；
特 点
空间整体工作性能好。
2020/5/1
2020/5/1
直接落地并支撑在基础上
2.圆顶
2.2 圆顶的受力特点
1）圆顶的破坏图形
均布竖向荷载作用下， 球壳上部承受环向压力， 下部承受环向拉力 由于砖砌体或混凝土的抗拉强度较低 所以，球壳首先在圆顶下部沿经向出险多条裂缝 此时支座环内的钢筋发挥作用 荷载进一步加大，钢筋屈服，圆顶破坏
2020/5/1
1.4 薄壳结构的施工
（2）预制单元、高空装配成整体壳体 特点：模板量少； 高空作业量大大减少，故工期短； 缺点是整体抗震性能较差。
2020/5/1
1.概述
1.4 薄壳结构的施工
（3）地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升 特点：高空作业量减少； 脚手架减少； 提升时需要临时加固。
2020/5/1
1.概述
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柱面（圆柱面、椭圆柱面、抛物柱面等），柱状面
1.概述
1.2 薄壳结构的曲面形式
（3）直纹曲面： 由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成
2020/5/1
锥形面、劈锥曲面
1.概述
1.2 薄壳结构的曲面形式
（3）直纹曲面： 由一段直线（母线）的两端分别沿两固定曲线（导线）移动形成
第5章 钢筋混凝土 空间薄壁结构
1.概念 2.圆顶 3.筒壳和锥壳 4.双曲扁壳 5.扭壳 6.折板 7.雁形板 8.幕结构
2020/5/1
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2020/5/1
2020/5/1
2020/5/1
天津南美风情酒店 （水2母020/5酒/1 店）
1.概述
薄壁结构的概念 结构的厚度远小于长度和宽度，一 般由金属或钢筋混凝土材料制成， 受力特点为空间受力体系。
2020/5/1
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例（罗马小体育馆）
为什么又单单要用36根支柱呢？因为圆屋顶最外圈正好108 块槽板，用36 个斜撑， 则刚好使每二块有一个斜撑，而且丫形柱是倾斜的，顺着拱的力 线把拱的推力传到埋在地下的环形基础上去。穹顶的外缘皱折成波形，防 止产生不利的弯矩，同时又加大了窗子的高度，取得了优美的视觉效果， 这样更显示出体育用的效果。 这棱形的槽板和交叉细细的弧形助形成一个精致的图案，像一朵凹凸相间 的葵花。整体看去，就像蛋壳一样一张巨大半透明的网笼罩着，当人从室 内向外看去，就像人坐在空中一样。那浅灰色的丫形斜撑，好像就用一个 小小的指头支撑着屋顶，整个穹拱仿佛悬浮在空中，似乎观众一阵掌声就 能把20它20/5送/1 到九霄云外去。
支座环承担径向推力的水平分量 竖向支撑承担径向推力的竖直分量
2020/5/1
支撑在竖向承重结构上（墙、柱等）
2.圆顶
2.1圆顶的结构组成及结构型式
3）支撑结构
优点： 平、立面布置灵活，表现力比较强
2020/5/1
支撑在斜柱或斜拱上
缺点： 柱脚或拱脚使基础受到水平推力
2.圆顶
2.1圆顶的结构组成及结构型式
1.4 薄壳结构的施工
（4）装配整体式叠合壳体 （钢丝网水泥薄板做模板）
（5）柔模喷涂成壳体
（抗拉性能比较好的柔性材料做模板，
2020/5/1
如棉麻织物、草苇、钢丝网等）
1.5 预应力薄壳结构
2020/5/1
2.圆顶
圆顶是正高斯曲率的旋转曲壳
其形式有：球面壳、椭球面壳、旋转抛物面壳
适用于平面为圆形的建筑，如展览馆、天文馆 、圆形水池的顶盖等
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例（罗马小体育馆 ）
1.钢筋混凝土网肋扁球壳结构，球壳直径59.13m 2.球壳采用装配整体式叠合结构 1620块预制钢丝网水泥菱形构件作为模板，现浇上混凝土， 成为肋形球壳
3.壳肋支撑在36根Y形斜柱上 斜柱的倾角与壳底边缘经向 切线方向一致，把推力传入 基础 2020/5/1
1.屋顶为球面薄壳，薄壳曲面由1/8球面构成，是由三个与水平 面夹角相等且通过球心的大圆从球面上切割的 2.平面形状为48m*41.5m的曲边三角形 3.壳面荷载通过薄壳的三个边传至支座。
2020/5/1
2.圆顶
2.3 圆顶工程实例
2020/5/1
清华大学礼堂
2020/5/1
3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
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采光要求；集中力时；
建筑平面为正多边形时
厚度太小；装配整体式结构时
意大利 佛罗伦萨 圣玛利亚白花大教堂 （文艺复兴时期） （世界上第一座大圆顶）