第五章 薄壁空间结构(二)
合集下载
第五章 钢筋混凝土空间薄壁结构
安全措施：为确保施工安全，应采取一系列安全措施，如搭设安全网、安装临时栏 杆、使用安全带和安全帽等个人防护设备，以及定期进行安全检查和评估。
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
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
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。
薄壁空间结构
粒子群优化算法
模拟鸟群、鱼群等生物群体的行为模 式，通过个体间的信息共享和协作来 寻找最优解。
结构尺寸优化
截面尺寸优化
根据结构承载力和稳定性要求， 优化薄壁结构的截面尺寸，以实 现最佳的承载性能和稳定性。
杆件长度优化
根据结构刚度和稳定性要求，优 化杆件的长度，以提高结构的整 体性能。
板厚优化
根据结构承载力和稳定性要求， 优化板的厚度，以提高结构的承 载能力和稳定性。
离散元法
总结词
离散元法是一种用于分析离散物体运动的数 值方法，通过将物体离散为一系列刚性或柔 性单元，对单元进行受力分析和运动学计算 。
详细描述
在薄壁空间结构分析中，离散元法可以用于 模拟结构的动态行为和碰撞问题。该方法将 结构离散化为一系列刚性或柔性单元，通过 建立单元间的相互作用模型，对每个单元进 行受力分析和运动学计算，从而得到结构的
结构形状优化
形状优化
通过改变结构的形状来提高结构的承 载能力和稳定性，如改变梁的截面形 状、改变板的形状等。
曲率优化
通过改变结构的曲率来提高结构的承 载能力和稳定性，如改变梁的弯曲程 度、改变板的曲率等。
结构拓扑优化
材料分布优化
根据结构承载力和稳定性要求，优化 材料的分布，以提高结构的承载能力 和稳定性。
大跨度桥梁等建筑和设施。
03 薄壁空间结构的分析方法
有限元分析法
总结词
有限元分析法是一种常用的数值分析方 法，通过将连续的求解域离散为一组有 限个、且按一定方式相互连接在一起的 单元组合体，对每个单元进行数学描述 ，然后对整个系统进行求解。
VS
详细描述
有限元分析法在薄壁空间结构分析中广泛 应用，它能够处理复杂的几何形状和边界 条件，提供高精度的计算结果。通过将结 构离散化为有限个单元，对每个单元进行 受力分析，然后利用数学方法将各单元的 受力情况综合起来，得到整个结构的受力 状态。
模拟鸟群、鱼群等生物群体的行为模 式，通过个体间的信息共享和协作来 寻找最优解。
结构尺寸优化
截面尺寸优化
根据结构承载力和稳定性要求， 优化薄壁结构的截面尺寸，以实 现最佳的承载性能和稳定性。
杆件长度优化
根据结构刚度和稳定性要求，优 化杆件的长度，以提高结构的整 体性能。
板厚优化
根据结构承载力和稳定性要求， 优化板的厚度，以提高结构的承 载能力和稳定性。
离散元法
总结词
离散元法是一种用于分析离散物体运动的数 值方法，通过将物体离散为一系列刚性或柔 性单元，对单元进行受力分析和运动学计算 。
详细描述
在薄壁空间结构分析中，离散元法可以用于 模拟结构的动态行为和碰撞问题。该方法将 结构离散化为一系列刚性或柔性单元，通过 建立单元间的相互作用模型，对每个单元进 行受力分析和运动学计算，从而得到结构的
结构形状优化
形状优化
通过改变结构的形状来提高结构的承 载能力和稳定性，如改变梁的截面形 状、改变板的形状等。
曲率优化
通过改变结构的曲率来提高结构的承 载能力和稳定性，如改变梁的弯曲程 度、改变板的曲率等。
结构拓扑优化
材料分布优化
根据结构承载力和稳定性要求，优化 材料的分布，以提高结构的承载能力 和稳定性。
大跨度桥梁等建筑和设施。
03 薄壁空间结构的分析方法
有限元分析法
总结词
有限元分析法是一种常用的数值分析方 法，通过将连续的求解域离散为一组有 限个、且按一定方式相互连接在一起的 单元组合体，对每个单元进行数学描述 ，然后对整个系统进行求解。
VS
详细描述
有限元分析法在薄壁空间结构分析中广泛 应用，它能够处理复杂的几何形状和边界 条件，提供高精度的计算结果。通过将结 构离散化为有限个单元，对每个单元进行 受力分析，然后利用数学方法将各单元的 受力情况综合起来，得到整个结构的受力 状态。
薄壁空间结构讲解
8
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。
框架结构的受力特点 1）框架梁的内力为跨中的正弯矩，两端支座截面的负弯
矩及支座剪力。 2）柱子则应考虑上端截面与下端截面的弯矩、剪力和轴
力。一般来说，顶层柱子为大偏心受压，柱子上端为控制 截面，低层柱子为小偏心受压，柱子下端为控制截面。
13
自然界中有十分丰富的壳体结构实例，如蛋壳、蚌壳、螺蛳壳、蜗牛 壳、脑壳及植物的果壳或种子等。在日常生活中也有此类空间薄壁结 构的应用，如碗、罐、簸箕、安全帽、轮船、飞机等。它们都是以最 少的材料构成最大的使用空间，并具足够的强度和刚度。
单独式“壳”
14
下面，请大家看几个代表薄壳结构优越的结构受力特性的 建筑案例，相信在座的一定会从中的到感悟。
15
柏林爱乐音乐厅
16
组合式“壳”
17
组合式“壳”
18
飞机采用的“壳”
19
二、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下列几类：
1．旋转曲面——旋转
由一条平面曲线绕着某一给定的直线旋转一周所形成的曲面称为旋转 曲面。以旋转曲面为中曲面的壳体称为旋转壳。那条转动的曲线称为
以抵抗侧向力为主，控制其侧向刚度是设计的基本要求； 概念设计是重要，尤其对于抗震问题； 多采用空间结构而非平面结构，更有效的利用材料。 3.高层建筑的常见结构形式主要包括哪些？适应条件怎样？ 框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构； 筒体结构、悬挂结构、巨型框架结构等 4.何谓框架剪力墙结构？为什么目前框架剪力墙结构在30层以下的高层建筑 中应用特别广泛？ 在框架结构内增设的抵抗水平剪切力的钢筋混凝土墙体。因高层建筑中的水 平剪力主要是地震力，故剪力墙又称抗震墙。 框架-剪力墙结构中，竖向荷载由框架和剪力墙共同承担；水平荷载由框架承 受约20~30%，剪力墙承受70~80%。剪力墙长度按每建筑平方米50mm的标 准设计。 5.框架剪力墙结构中，剪力墙的布置应注意什么问题？ 应沿纵横两个方向均有布置；横向剪力墙宜布置在平面形状变化处、刚度变 化处、楼梯间及电梯间；并应尽量布置在端部。
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。
框架结构的受力特点 1）框架梁的内力为跨中的正弯矩，两端支座截面的负弯
矩及支座剪力。 2）柱子则应考虑上端截面与下端截面的弯矩、剪力和轴
力。一般来说，顶层柱子为大偏心受压，柱子上端为控制 截面，低层柱子为小偏心受压，柱子下端为控制截面。
13
自然界中有十分丰富的壳体结构实例，如蛋壳、蚌壳、螺蛳壳、蜗牛 壳、脑壳及植物的果壳或种子等。在日常生活中也有此类空间薄壁结 构的应用，如碗、罐、簸箕、安全帽、轮船、飞机等。它们都是以最 少的材料构成最大的使用空间，并具足够的强度和刚度。
单独式“壳”
14
下面，请大家看几个代表薄壳结构优越的结构受力特性的 建筑案例，相信在座的一定会从中的到感悟。
15
柏林爱乐音乐厅
16
组合式“壳”
17
组合式“壳”
18
飞机采用的“壳”
19
二、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下列几类：
1．旋转曲面——旋转
由一条平面曲线绕着某一给定的直线旋转一周所形成的曲面称为旋转 曲面。以旋转曲面为中曲面的壳体称为旋转壳。那条转动的曲线称为
以抵抗侧向力为主，控制其侧向刚度是设计的基本要求； 概念设计是重要，尤其对于抗震问题； 多采用空间结构而非平面结构，更有效的利用材料。 3.高层建筑的常见结构形式主要包括哪些？适应条件怎样？ 框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构； 筒体结构、悬挂结构、巨型框架结构等 4.何谓框架剪力墙结构？为什么目前框架剪力墙结构在30层以下的高层建筑 中应用特别广泛？ 在框架结构内增设的抵抗水平剪切力的钢筋混凝土墙体。因高层建筑中的水 平剪力主要是地震力，故剪力墙又称抗震墙。 框架-剪力墙结构中，竖向荷载由框架和剪力墙共同承担；水平荷载由框架承 受约20~30%，剪力墙承受70~80%。剪力墙长度按每建筑平方米50mm的标 准设计。 5.框架剪力墙结构中，剪力墙的布置应注意什么问题？ 应沿纵横两个方向均有布置；横向剪力墙宜布置在平面形状变化处、刚度变 化处、楼梯间及电梯间；并应尽量布置在端部。
薄壁空间结构
19
19
n 圆顶是正高斯曲率的旋转曲面壳。 n 一、圆顶的结构组成及结构形式 n 1、壳身部分
20
20
按壳板的构造不同，圆顶薄壳可分为平 滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。
三种圆顶壳板构造 （a）平滑圆顶 （b）肋形圆顶 源自c）多面圆顶2121
n 2、支座环
支座环是球壳的底座，它是圆顶薄壳结构保持几何不变 性的保证，对圆顶起到箍的作用。它可能要承担很大的 支座推力，由此环内会产生很大的环向拉力T，因此支 座环必须为闭合环形，且尺寸很大，其宽度在0.5— 2m，建筑上常将其与挑檐、周圈廊或屋盖等结合起来加 以处理，也可以单独自成环梁，隐藏于壳底边缘。
23
23
圆顶薄壳支承在斜拱
这种支承方式，往往会收到意想不到建筑效果。在平面上， 斜柱、斜拱可布置为多边形，给人以“天圆地方”的造型美。 在立面上，斜柱、斜拱可以外露，既可表现结构的力量之 美，又能与其它建筑构件互相配合，形成很好的装饰效果， 给人清新，明朗之感。
n薄壳的薄膜内力
3
3
n 由于壳体强度高，刚度大，用料省，自重轻；覆盖大面积， 无需中柱；而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深 受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅， 食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等。
n 不过，薄壳结构也又其自身的不足之处，由于体形多为曲 线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模 费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由 于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体（如球壳、 扁壳）易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育 馆、影剧院等建筑不适宜。
n 以上所列种种壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成
的空间薄壁结构。两个曲面之间的距离即为壳体的厚度
19
n 圆顶是正高斯曲率的旋转曲面壳。 n 一、圆顶的结构组成及结构形式 n 1、壳身部分
20
20
按壳板的构造不同，圆顶薄壳可分为平 滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。
三种圆顶壳板构造 （a）平滑圆顶 （b）肋形圆顶 源自c）多面圆顶2121
n 2、支座环
支座环是球壳的底座，它是圆顶薄壳结构保持几何不变 性的保证，对圆顶起到箍的作用。它可能要承担很大的 支座推力，由此环内会产生很大的环向拉力T，因此支 座环必须为闭合环形，且尺寸很大，其宽度在0.5— 2m，建筑上常将其与挑檐、周圈廊或屋盖等结合起来加 以处理，也可以单独自成环梁，隐藏于壳底边缘。
23
23
圆顶薄壳支承在斜拱
这种支承方式，往往会收到意想不到建筑效果。在平面上， 斜柱、斜拱可布置为多边形，给人以“天圆地方”的造型美。 在立面上，斜柱、斜拱可以外露，既可表现结构的力量之 美，又能与其它建筑构件互相配合，形成很好的装饰效果， 给人清新，明朗之感。
n薄壳的薄膜内力
3
3
n 由于壳体强度高，刚度大，用料省，自重轻；覆盖大面积， 无需中柱；而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深 受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅， 食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等。
n 不过，薄壳结构也又其自身的不足之处，由于体形多为曲 线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模 费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由 于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体（如球壳、 扁壳）易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育 馆、影剧院等建筑不适宜。
n 以上所列种种壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成
的空间薄壁结构。两个曲面之间的距离即为壳体的厚度
薄壁结构_1106资料
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 3.每个拱壳6.5m*30m
平顶过度带（管道空间）
3.筒壳与锥壳
3.3 筒壳的工程实例 山西平遥棉织厂
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
K=k1k2
壳体的参数
a ： 被这个曲面所覆盖的底面最短边
一开口壳体的中曲面
壳顶： 底面以上的中曲面上的最高点O 矢高f: 壳顶到底面之间的距离 矢率：f/a；矢率很小的壳体称为扁壳 钢筋混凝土结构中，f/a≤5时，可按扁壳结构
1.概述
1.2 薄壳结构的曲面形式
（1）旋转曲面： 由一条平面曲线绕该平面内某一给定直线旋转一周所形成的曲面
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，
圆顶结构用料很少。
直径25m半球形圆顶 壳体厚度60mm 施工方法：喷射法 自重200kg/m2
椭球面壳
2.圆顶
2.1圆顶的结构组成及结构型式
1）壳身结构
建筑平面为正多边形时 最常见 采光要求；集中力时； 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）
侧 边 构 件 常 见 的 截 面 型 式
3.筒壳与锥壳
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：
7
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
37
巴黎戴高乐机场第二空港楼E厅
38
巴黎戴高乐机场第二空港楼E厅
39
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
2
25
大坂市中央体育馆－鸟阚图
26
大 坂 市 中 央 Leabharlann 育 馆 － 平 面 图27
《薄壁空间结构》课件
风力、雨雪等自然因素对结构的影响。
充气薄壁空间结构
总结词
通过充气的方式形成封闭的空间结构，具有轻质、便携和 可移动等特点。
详细描述
充气薄壁空间结构是一种通过充气的方式形成封闭的空间 结构形式，具有轻质、便携和可移动等特点。这种结构通 常用于临时建筑、户外活动、商业展览等建筑领域。
总结词
易于安装和拆卸，方便运输和存储。
总结词
造型多样，可以根据不同的需求进行定制化设计。
薄膜薄壁空间结构
• 详细描述：薄膜薄壁空间结构的造型多样 ，可以根据不同的需求进行定制化设计。 设计师可以根据项目的具体要求，对薄膜 的形状、大小、颜色等进行调整，以满足 不同的使用功能和审美需求。
薄膜薄壁空间结构
• 总结词：易于安装和拆卸，方便运输和存储。
VS
稳定性分析需要考虑多种因素，如结 构的几何形状、支撑条件、材料特性 等。对于大型薄壁空间结构，稳定性 问题尤为重要，因为一旦发生失稳， 可能导致结构发生严重变形甚至破坏 。
振动性能
薄壁空间结构的振动性能是指结构在 受到外部激励（如风、地震等）或内 部因素（如机械振动）时，产生的振 动响应。
振动性能分析对于确保结构的正常使 用和安全性至关重要。通过合理的振 动控制措施，可以减小结构在风、地 震等自然灾害下的响应，提高结构的 可靠性和安全性。
固定连接
采用高强度螺栓、焊接或锚固 等方式将薄壁空间结构与基础 或其他结构进行固定连接。
基础准备
根据设计要求，对基础进行清 理、整平、夯实或浇筑混凝土 垫层。
安装组件
按照施工方法，将预制好的薄 壁空间结构组件进行拼装或吊 装至设计位置。
检查验收
对安装完成的薄壁空间结构进 行检查，确保满足设计要求， 并进行验收。
充气薄壁空间结构
总结词
通过充气的方式形成封闭的空间结构，具有轻质、便携和 可移动等特点。
详细描述
充气薄壁空间结构是一种通过充气的方式形成封闭的空间 结构形式，具有轻质、便携和可移动等特点。这种结构通 常用于临时建筑、户外活动、商业展览等建筑领域。
总结词
易于安装和拆卸，方便运输和存储。
总结词
造型多样，可以根据不同的需求进行定制化设计。
薄膜薄壁空间结构
• 详细描述：薄膜薄壁空间结构的造型多样 ，可以根据不同的需求进行定制化设计。 设计师可以根据项目的具体要求，对薄膜 的形状、大小、颜色等进行调整，以满足 不同的使用功能和审美需求。
薄膜薄壁空间结构
• 总结词：易于安装和拆卸，方便运输和存储。
VS
稳定性分析需要考虑多种因素，如结 构的几何形状、支撑条件、材料特性 等。对于大型薄壁空间结构，稳定性 问题尤为重要，因为一旦发生失稳， 可能导致结构发生严重变形甚至破坏 。
振动性能
薄壁空间结构的振动性能是指结构在 受到外部激励（如风、地震等）或内 部因素（如机械振动）时，产生的振 动响应。
振动性能分析对于确保结构的正常使 用和安全性至关重要。通过合理的振 动控制措施，可以减小结构在风、地 震等自然灾害下的响应，提高结构的 可靠性和安全性。
固定连接
采用高强度螺栓、焊接或锚固 等方式将薄壁空间结构与基础 或其他结构进行固定连接。
基础准备
根据设计要求，对基础进行清 理、整平、夯实或浇筑混凝土 垫层。
安装组件
按照施工方法，将预制好的薄 壁空间结构组件进行拼装或吊 装至设计位置。
检查验收
对安装完成的薄壁空间结构进 行检查，确保满足设计要求， 并进行验收。
chap5薄壁空间结构
Chap 5 薄壁空间结构n本章主要内容：n1、概述n2、圆顶n3、筒壳n4、折板n5、双曲扁壳n6、双曲抛物面扭壳n7、薄壁空间结构的其他形式n自然界中存在着丰富多彩的壳体结构，如植物的果壳、种子、茎杆等等，以及动物界的蛋壳、蚌壳、蜗牛、脑壳等等。
它们的形态变化万千，曲线优美，且厚度之薄，用料之少，而结构之坚，着实让人惊叹！万灵之首的人类仿生于自然界，又造出了各种各样的壳体结构为自所用，如锅、碗、杯、瓶、坛、罐，以及灯泡、安全帽、轮船、飞机等。
n以上所列种种壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。
两个曲面之间的距离即为壳体的厚度（δ），当δ比壳体其它尺寸（如曲率半径R，跨度l 等）小得多时，称为薄壳结构。
现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。
n薄壳结构为双向受力的空间结构，在竖向均布荷载作用下，壳体主要承受曲面内的轴向力（双向法向力）和顺剪力作用，曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内，又称为薄膜内力。
而只有在非对称荷载（风，雪等）作用下，壳体采承受较小的弯矩和扭矩。
n由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力，且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布，所以材料强度能得到充分利用；而且壳体为曲面，处于空间受力状态，各向刚度都较大，因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理想。
例如6m×6m 的钢筋混凝土双向板，最小厚度需130mm，而35m×35m的双向扁壳屋盖，壳板厚度仅需80mm。
n薄壳的薄膜内力n由于壳体强度高，刚度大，用料省，自重轻；覆盖大面积，无需中柱；而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅，食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等。
n不过，薄壳结构也又其自身的不足之处，由于体形多为曲线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体（如球壳、扁壳）易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
大跨度建筑屋盖结构-薄壁空间结构
0105
06
07
08
第二节 圆顶薄壳 圆顶的结构形式与特点 圆顶薄壳是正高斯曲率的旋转曲面壳，是极古老而近代仍在大量使用的一种结构形式。具有很好的空间工作性能，圆顶的覆盖跨度可以很大而其厚度却很薄，壳身内应力通常很小，钢筋配置及壳身厚度常由构造要求及稳定验算来确定，材料用量很省。常用于平面为圆形的建筑，如杂技院、天文馆、剧院等的屋盖及圆水池的顶盖。目前最大直径已达200多米。
添加标题
根据受力特点的不同，可分为长折板 （ ） 短折板
添加标题
在折板纵向，可取一个波长作为计算单元，把折板看成以横隔为支座的梁，折板的截面可折算成T形截面或工字形截面。
第五节 双曲扁壳 双曲扁壳由壳身及周边竖直的边缘构件所组成。 壳身可以是光面的，也可以是带肋的。一般常采用抛物线平移曲面。 边缘构件一般是带拉杆的拱或拱形桁架，跨度较小时也可以用等截面或变截面的薄腹梁，当四周为多柱支承或承重墙支承时，也可用柱上的曲梁或墙上的曲线形圈梁作边缘构件。四周的边缘构件在四角交接处应有可靠连接构造措施，以有效地约束壳身的变形。同时，边缘构件在其自身平面内应有足够的刚度，否则，壳身内将产生很大的附加内力。
圆顶结构由壳身、支座环、下部支承构件组成。 壳身：平滑圆顶（最常用） 肋形圆顶 当由于采光要求需将圆顶表面划分为若干区格，或当壳体承受集中荷载，或当壳身厚度太小不能保证壳体的稳定性时，或采用装配整体式时 多面圆顶 由数个拱形薄壳相交而成
支座环：功能和拱式结构中的拉杆一样，可有效地阻止圆顶在竖向荷载作用下的裂缝开展及破坏，保证壳体基本上处于受压的工作状态，并实现结构的空间平衡。可采用普通钢筋混凝土梁或预应力混凝土梁。
添加标题
折板结构的受力特点及计算要点
添加标题
钢筋混凝土空间薄壁结构(2精品PPT课件
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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
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
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。
3)支座环的受力
5.2.3 圆顶的结构构造
1）厚度为半径的1/600，受施工工艺限制，现浇和预 制时有最小厚度要求； 2）如何配筋？ 3）靠近壳体边缘处承受弯矩作用，应适当加厚； 4）支座环梁可采用预应力梁； 5）壳体上开洞需设内环梁； 6）装配整体式圆顶的壳面划分。
5.2.4 工程案例
5.2.4 工程案例
结构选型
昆明理工大学建筑学系
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。
5.2.2 圆顶的受力特点 1）圆顶的破坏图形
5.5 折板
空间薄壁结构
⑹. 第空四间薄章壳壳结体构结构
受力特点： 由曲面形板
与边缘构件 （梁、拱或桁 架）组成的空 间结构。能以 较薄的板面形 成承载能力高、 刚度大的承重 结构。
第2页/共29页
第3页/共29页
第4页/共29页
第五章 薄壁空间结构
壳体是最自然、最合理、最有效、最进步的结构 型式。
人类：锅、匙、碗、杯、瓶、罐、坛、乒乓球、 灯 泡、钢盔、汽车壳、飞机壳等。
第28页/共29页
感谢您的观看！
第29页/共29页
第五章 薄壁空间结构
b.承受少许横向弯矩——只有在非对称均布荷载作 用时（扭矩） （曲线外形使壳体风载很小，一般可不计）
曲面的最大功能是以双向直接应力为主（横向M 甚小）抗衡并传递外荷，这也是壳之所以薄的原因。
c.中面或中心面——因为，壳薄，所以，可认为沿 厚度方向均匀分布，一般把厚度中心的面称为中面 或中心面，壳体的线形以此为准。
第10页/共29页
第五章 薄壁空间结构
2．空间刚度大 主要承受两个方向法向力及顺剪力及弯矩
3.屋面承重合一 —— 板架合一，型式很多（T型 板、V型板……使用功能与结构骨架合一）
4.壳体厚度薄，自重轻，有利于抗震——适用于大跨 度屋面结构
第11页/共29页
第五章 薄壁空间结构
§4–3 曲面形式
1.旋转曲面——由一平面曲线作母线绕其平面内的轴 旋转而成的曲面。 球形曲面——圆弧曲线 抛物面 ——抛物线 椭球面 ——椭圆 双曲面 ——双曲线
第12页/共29页
第四章壳体结构
旋转曲面 (a)球形曲面(b)旋转抛物面(c)椭球面(d)旋转双曲面
第13页/共29页
双曲抛物面 (a)扭面(b) 抛物面的形成(c)双曲抛物面
受力特点： 由曲面形板
与边缘构件 （梁、拱或桁 架）组成的空 间结构。能以 较薄的板面形 成承载能力高、 刚度大的承重 结构。
第2页/共29页
第3页/共29页
第4页/共29页
第五章 薄壁空间结构
壳体是最自然、最合理、最有效、最进步的结构 型式。
人类：锅、匙、碗、杯、瓶、罐、坛、乒乓球、 灯 泡、钢盔、汽车壳、飞机壳等。
第28页/共29页
感谢您的观看！
第29页/共29页
第五章 薄壁空间结构
b.承受少许横向弯矩——只有在非对称均布荷载作 用时（扭矩） （曲线外形使壳体风载很小，一般可不计）
曲面的最大功能是以双向直接应力为主（横向M 甚小）抗衡并传递外荷，这也是壳之所以薄的原因。
c.中面或中心面——因为，壳薄，所以，可认为沿 厚度方向均匀分布，一般把厚度中心的面称为中面 或中心面，壳体的线形以此为准。
第10页/共29页
第五章 薄壁空间结构
2．空间刚度大 主要承受两个方向法向力及顺剪力及弯矩
3.屋面承重合一 —— 板架合一，型式很多（T型 板、V型板……使用功能与结构骨架合一）
4.壳体厚度薄，自重轻，有利于抗震——适用于大跨 度屋面结构
第11页/共29页
第五章 薄壁空间结构
§4–3 曲面形式
1.旋转曲面——由一平面曲线作母线绕其平面内的轴 旋转而成的曲面。 球形曲面——圆弧曲线 抛物面 ——抛物线 椭球面 ——椭圆 双曲面 ——双曲线
第12页/共29页
第四章壳体结构
旋转曲面 (a)球形曲面(b)旋转抛物面(c)椭球面(d)旋转双曲面
第13页/共29页
双曲抛物面 (a)扭面(b) 抛物面的形成(c)双曲抛物面
第五章 薄壁空间结构
第五章薄壁空间结构第一节概述一．薄壁空间结构发展简况二．曲面理论相关知识1．基本概念：（1）薄壳：壳体结构一般是由上、下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。
当δ不随坐标位置的不同而改变时，称为等厚壳；反之，称为变厚度壳。
两个曲面之间的距离称为壳体的厚度（δ），当δ与壳体的其它尺寸（如曲率半径R，跨度L等）小的多时，一般要求δ/R≤1/20，（鸡蛋壳的δ/R≈1/50）称为薄壳结构。
现代建筑中所采用的壳体一般为薄壳结构。
（2）中曲面：等分壳体各点厚度的几何曲面称为壳体的中曲面。
薄壳结构，可以仅以中曲面的方程描述整个结构的变形及内力。
（3）高斯曲率：曲面上任意一点上的高斯曲率等于该点两主曲率的乘积：K=k1k2=1/R1R2A．正高斯曲率：K=k1k2>0B．负高斯曲率：K=k1k2<0C．零高斯曲率：K=k1k2=0，即其中一个主方向为直线。
（4）矢高、矢率：中曲面覆盖的底面的短边为A，如图示：f/a称为矢率。
矢率很小的壳体称为扁壳，矢率较大着称为陡壳。
在混凝土结构中，f/a≤1/5时，称为扁壳。
三．薄壳结构的内力1．薄壳的内力：如图：对于任意壳体结构，在荷载作用下，壳体的内力可以分为两类――作用于中曲面内的和作用于中曲面外的弯曲内力。
弯曲内力是由于中曲面的曲率和扭率改变而产生的，它包括弯矩、横剪力、扭矩；理想的薄膜没有抵抗弯曲和扭曲的能力，在荷载的作用下只产生正向应力N 和顺剪力；因此，设计中应选取合理的曲面形式，使壳体内的弯曲内力小到足可以忽略的程度。
2．可以忽略弯曲内力的条件：A。
薄壁δ/R≤1/20,并同时满足B．壳体具有均匀、连续变化的曲面；C．壳体上的荷载是均匀连续的；D．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沿切线方向位移的反力。
由于壳体主要承受薄膜内力，弯曲内力很小，且薄膜内力沿壳壁是均匀分布的，所以，壳体结构可以充分发挥材料强度，做到壳体薄，自重轻而强度大。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为控制板厚，雁形板 翼板宽度b一般宜控制在4m 以下， 当L≤12m时，可取b=2m， t=50mm， 当12m<L ≤ 21m时，可取 b=2~3m,t=50~80mm， 当 20<L≤27m时，可取b=3m， t=80mm， 当27<L≤36m时，可取 b=4m， t=80~100mm。
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
顺剪力产生的主拉或 主压应力， 下凹——受拉 “索”
上凸——受压 “拱” •整个扭壳看成一系列受拉 索与一系列受压拱组成的 曲面组合结构。
板中的内力很小，壳板厚度往往不是由强 度计算确定，而是由施工及稳定条件确定。
二、折板结构的受力特点
根据折板结构的受力特点，按其跨度与波长
的 比 ， 分 为 长 折 板 （ L1/L2≥1) ， 和 短 折 板 （L1/L2<1)。短折板结构的受力性能与短筒壳 相似，双向受力作用明显，计算分析较为复 杂。实际工程中，由于折板结构的波长不宜 过大（L2≤12M），其跨度是波长的好几倍， 因此，工程中多为长折板结构。 1.长折板（L1/L2≥1)的受力特点：其受力性能 与长筒壳相似，对于边梁下无中间支承，且 L1/L2≥3的长折板可按梁理论计算。
3、墨西哥霍奇米洛科餐厅
立面
几何形体
平面
鞍壳的瓣形组合：建筑 由八瓣鞍壳交叉组成， 相交处加厚形成刚度极 大的拱肋，直接支承在 八个基础上 建筑平面为30m*30m的正 方形，壳厚40mm
壳体的外围八个立面是 倾斜的，整个建筑犹如 一朵覆地莲花，造型别 致室内采光、通风效果 好
4、美国麻省理工学院礼堂
各折板之间的相互作用
（2）横隔：由于折板很薄，平面外刚度很小， 所以，折板传给横隔的只是沿折面的顺剪力， 与筒壳相似。
三、选型设计
1.折板结构的形式： 折板结构的形式主 要分为有边梁和无 边梁两种。 （1）无边梁的折板：预应力混凝土V形折板 A、无边梁的折板结构由若干等厚度的平板、V形 折板和横隔构件组成。平板的宽度可以是相同 也可以不同。
单块式扭壳屋顶——多用于中小跨（30～40M） 建筑。
6、墨西哥科亚肯教堂
不等边的菱形 平面，40T的 屋顶推力由毛 石墙传递到基 础，加强窗棂 作支柱支承边 缘构件自重。
扭壳的瓣形组合：
扭壳的伞形组合：
扭壳拱
8、广州〃星海音乐厅
建筑面积11296㎡，分交响乐演奏大厅、室内乐演奏厅 及音乐资料馆附属用房三个部分，主体大厅采用48m×48m 双曲抛物面钢筋混凝土薄壳结构。 ·亚洲最大规模的钢筋混凝土壳体工程； ·广东省科技进步三等奖
组成：壳板和边缘构件 A.鞍壳型式：应用很广，一般用于矩形平面建筑。 单块鞍壳作为建筑物的屋面很少。多块鞍壳组 合后作为建筑物的屋面时，可形成优美的造型。
B、扭壳：可以单块也可以组合使用作为建筑
物的屋面。
型式
双倾单块扭壳
单倾单， 排水方便。
C、边缘构件——扭壳结构的边缘构件配筋较简 单。对于单块扭壳屋盖，采用较为简单的三角 形桁架；组合型扭壳屋盖的边缘构件，可采用 带拉杆人字形或等腰三角形桁架。上弦杆内
A.折板的水平顶面板宽要求≤（0.25～0.4） L2或≤（3.0～3.5）M。 B.相应上述的要求，要求波长L2 ≤（10～12） m C.折板应做成同样的厚度，并且其倾角不宜大 于30°。 D.折板的矢高一般不应小于0.1 L2。矢高太小 时，对边缘构件的水平作用力将会太大而不 利。 2.横隔：由于其跨度不是很大，一般多用薄腹 梁或框架梁。
（1）折板：
A.纵向折板：取一个波长作为计算单元，按 两端支承在横隔上的梁进行内力分析。折板 截面折算成T形或工型截面，截面上的应力 可按材料力学的有关公式计算。
折板结构
应力折板纵向计算简图及断面
B.横向：由于折板双向受力。横向可取 1M板带作为计算单元。按多跨连续板进 行内力分析。
折板横向计算简图
第四节 双曲扁壳
一、优点:
(1)矢高小，结构空间小，屋面面积相应减小，比 较经济； (2)平面多变，适用于圆形、正多边形、矩形等建 筑平面。
二、结构组成与形式：
双曲扁壳由壳板和周边竖直的边缘构件组成。 1.壳板： （1）形成：双曲扁壳的壳板是由一根上凸 的抛物线作母线，其两端沿两根也上凸的相 同的抛物线作导线平移而成。 （2）壳板形式：双曲扁壳可以是单波，也 可以是多波；双向曲率可以相等，也可以不 相等。双向曲率不同时，较大与较小曲率之 比及底面长边与短边之比均不应超过2。
1、大连海港转运仓库
透视图
平面图
1、大连海港转运仓库
扭壳的几何图形
钢筋混凝土组合型双曲抛物面扭壳屋盖 每个扭壳平面尺寸为23m*23m，壳厚 60mm，十字脊线处加厚至200mm四周边缘 处加厚至150mm。
边缘构件为人字形拉杆拱，壳体及边拱围现浇 刚筋混凝土结构
2、美国圣路易航空港候机室
四.折板结构的优缺点：
1.优点： A.受力优于梁板式 平板结构。 B.模板简单 C.造型独特 2.缺点：折板很薄，一般需增加保温 隔热材料，另折板结构在室内不平， 可利用其造型，可吊顶，也可不吊 顶。
五、折板的平面布置 与工程实例
1.平面布置 采用下列形式： （1）外伸悬挑 （2）变形 （3）并列、组合
2、扭壳的边缘构件
•四坡屋顶
边缘构件轴力图
边缘构件—顺剪力 •单块扭壳屋盖
上弦杆受压，下弦杆件受拉
顺剪力使拱方向的支 座受推力
拉杆 锚于地下的 斜拉杆
•落地拱单块扭壳屋盖
落地拱扭壳屋盖边框推力的平衡
顺剪力
合力R作用于A、B的基础上
当地基抗侧移能力不足时， 在基础之间设置拉杆
四、双曲抛物面扭壳的工程实例
（3）要求：
A.自身有较大的竖向刚度。 B.在四角交接处应有可靠连接构造措施，以
形成箍，约束壳身变形。同时在自身平面内 应有足够的刚度，否则，壳身内将产生很大 的附加内力。
三、受力特点
1.壳身:分析结果表明，双曲扁壳主要是以薄膜内
力为主，其变化很有规律，壳面上分为三个受力 区：
2.特点：
扭面也可以认为是从双 曲抛物面中沿直纹方向 截取的一部分，如abcd
壳体稳定性好 上凸——薄拱（受压）
下凹——索网（受拉）
避免屈曲失稳，提高稳定性。 壳板可以很薄
双曲抛物面是直纹曲面，配筋和模板制作简单 扭壳——从双曲抛物面中沿直纹曲面切取的一部分 扭壳单块作屋面或组合
二、鞍壳、扭壳结构组成和型式
——折板结构，可以是混凝土板，也可以是 折板网架（与上图类似）
钢筋混凝土薄壳结构工程实例
Some Examples of R.C. Shell Structures
2.作用：
（1）折板：主要起承重及维护作用。 （2）边梁：A.作为简支板或连续板的横向支承 B.联接相邻折板，加强折板的纵向刚度。 C.增强折板的平面外刚度。 D.对折板起加劲的作用。 （3）横隔： A.保证折板结构为双向受力的空间结构体系。 B.作为折板边梁的纵向支座，承受折板传来的顺剪 力，并传给下部支承结构。 C.作为折板的板端边框，加强折板的横向刚度，并 保持折板的几何形状不变。
第七节
雁形板
——一种梁板合一的结构
一、雁形板的截面形式
雁形板可分成普通型、加肋型、拉杆型三类。
二、雁形板的结构型式
三、雁形板的受力特点
雁形板纵向相当于 V形截面梁，受力 较为简单。横向受 力则较为复杂，它 在施工阶段（制作、 运输、吊装）及使 用阶段（形成屋盖 后）的内力完全不 同。
四、雁形板结构的构造
（3）构造： A.矢高：扁壳的矢高不能过于扁平。 B.跨度：用于30～40M建筑，最大可至100M C.壳厚：δ ＝（1/500～1/300）L， 一般δ ＝60㎜～80 ㎜ 2.边缘构件（横隔构件）： （1）作用：增强壳体刚度，保持壳体形状 （2）种类：可以采用变截面 或等截面的薄腹梁，带拉杆的拱，拱形桁架， 空腹桁架或拱形刚架。
由三组壳体组成 每组有两个圆柱形曲面正交形成 建筑平面为四边形 每组壳面切割成八角形的覆盖平面丰富了 建筑造型 鸟瞰图 两个柱形曲面的交线为十字形交叉拱，加 强壳体，并将荷载传至支座 拱的断面突出壳面使室内形成光滑简洁的 曲面 壳体边缘有加劲肋 三组壳体的相交处为采光带
室外透视
壳体组合顶视图
两圆柱正交几何图 室内透视
B、预制V形板的生产特点： 可以采用长线叠层生产。 其与现浇折板结构和梁 板结构相比，具有制作方便、节省材料（省脚手架、 模板）、施工速度快、抗震性能极佳的特点。 C、构造： 波长：一般为2～3M， 跨度L：一般为6～15M（有预应力时 可 达21M）， 倾角：一般为30～45度。
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
顺剪力产生的主拉或 主压应力， 下凹——受拉 “索”
上凸——受压 “拱” •整个扭壳看成一系列受拉 索与一系列受压拱组成的 曲面组合结构。
板中的内力很小，壳板厚度往往不是由强 度计算确定，而是由施工及稳定条件确定。
二、折板结构的受力特点
根据折板结构的受力特点，按其跨度与波长
的 比 ， 分 为 长 折 板 （ L1/L2≥1) ， 和 短 折 板 （L1/L2<1)。短折板结构的受力性能与短筒壳 相似，双向受力作用明显，计算分析较为复 杂。实际工程中，由于折板结构的波长不宜 过大（L2≤12M），其跨度是波长的好几倍， 因此，工程中多为长折板结构。 1.长折板（L1/L2≥1)的受力特点：其受力性能 与长筒壳相似，对于边梁下无中间支承，且 L1/L2≥3的长折板可按梁理论计算。
3、墨西哥霍奇米洛科餐厅
立面
几何形体
平面
鞍壳的瓣形组合：建筑 由八瓣鞍壳交叉组成， 相交处加厚形成刚度极 大的拱肋，直接支承在 八个基础上 建筑平面为30m*30m的正 方形，壳厚40mm
壳体的外围八个立面是 倾斜的，整个建筑犹如 一朵覆地莲花，造型别 致室内采光、通风效果 好
4、美国麻省理工学院礼堂
各折板之间的相互作用
（2）横隔：由于折板很薄，平面外刚度很小， 所以，折板传给横隔的只是沿折面的顺剪力， 与筒壳相似。
三、选型设计
1.折板结构的形式： 折板结构的形式主 要分为有边梁和无 边梁两种。 （1）无边梁的折板：预应力混凝土V形折板 A、无边梁的折板结构由若干等厚度的平板、V形 折板和横隔构件组成。平板的宽度可以是相同 也可以不同。
单块式扭壳屋顶——多用于中小跨（30～40M） 建筑。
6、墨西哥科亚肯教堂
不等边的菱形 平面，40T的 屋顶推力由毛 石墙传递到基 础，加强窗棂 作支柱支承边 缘构件自重。
扭壳的瓣形组合：
扭壳的伞形组合：
扭壳拱
8、广州〃星海音乐厅
建筑面积11296㎡，分交响乐演奏大厅、室内乐演奏厅 及音乐资料馆附属用房三个部分，主体大厅采用48m×48m 双曲抛物面钢筋混凝土薄壳结构。 ·亚洲最大规模的钢筋混凝土壳体工程； ·广东省科技进步三等奖
组成：壳板和边缘构件 A.鞍壳型式：应用很广，一般用于矩形平面建筑。 单块鞍壳作为建筑物的屋面很少。多块鞍壳组 合后作为建筑物的屋面时，可形成优美的造型。
B、扭壳：可以单块也可以组合使用作为建筑
物的屋面。
型式
双倾单块扭壳
单倾单， 排水方便。
C、边缘构件——扭壳结构的边缘构件配筋较简 单。对于单块扭壳屋盖，采用较为简单的三角 形桁架；组合型扭壳屋盖的边缘构件，可采用 带拉杆人字形或等腰三角形桁架。上弦杆内
A.折板的水平顶面板宽要求≤（0.25～0.4） L2或≤（3.0～3.5）M。 B.相应上述的要求，要求波长L2 ≤（10～12） m C.折板应做成同样的厚度，并且其倾角不宜大 于30°。 D.折板的矢高一般不应小于0.1 L2。矢高太小 时，对边缘构件的水平作用力将会太大而不 利。 2.横隔：由于其跨度不是很大，一般多用薄腹 梁或框架梁。
（1）折板：
A.纵向折板：取一个波长作为计算单元，按 两端支承在横隔上的梁进行内力分析。折板 截面折算成T形或工型截面，截面上的应力 可按材料力学的有关公式计算。
折板结构
应力折板纵向计算简图及断面
B.横向：由于折板双向受力。横向可取 1M板带作为计算单元。按多跨连续板进 行内力分析。
折板横向计算简图
第四节 双曲扁壳
一、优点:
(1)矢高小，结构空间小，屋面面积相应减小，比 较经济； (2)平面多变，适用于圆形、正多边形、矩形等建 筑平面。
二、结构组成与形式：
双曲扁壳由壳板和周边竖直的边缘构件组成。 1.壳板： （1）形成：双曲扁壳的壳板是由一根上凸 的抛物线作母线，其两端沿两根也上凸的相 同的抛物线作导线平移而成。 （2）壳板形式：双曲扁壳可以是单波，也 可以是多波；双向曲率可以相等，也可以不 相等。双向曲率不同时，较大与较小曲率之 比及底面长边与短边之比均不应超过2。
1、大连海港转运仓库
透视图
平面图
1、大连海港转运仓库
扭壳的几何图形
钢筋混凝土组合型双曲抛物面扭壳屋盖 每个扭壳平面尺寸为23m*23m，壳厚 60mm，十字脊线处加厚至200mm四周边缘 处加厚至150mm。
边缘构件为人字形拉杆拱，壳体及边拱围现浇 刚筋混凝土结构
2、美国圣路易航空港候机室
四.折板结构的优缺点：
1.优点： A.受力优于梁板式 平板结构。 B.模板简单 C.造型独特 2.缺点：折板很薄，一般需增加保温 隔热材料，另折板结构在室内不平， 可利用其造型，可吊顶，也可不吊 顶。
五、折板的平面布置 与工程实例
1.平面布置 采用下列形式： （1）外伸悬挑 （2）变形 （3）并列、组合
2、扭壳的边缘构件
•四坡屋顶
边缘构件轴力图
边缘构件—顺剪力 •单块扭壳屋盖
上弦杆受压，下弦杆件受拉
顺剪力使拱方向的支 座受推力
拉杆 锚于地下的 斜拉杆
•落地拱单块扭壳屋盖
落地拱扭壳屋盖边框推力的平衡
顺剪力
合力R作用于A、B的基础上
当地基抗侧移能力不足时， 在基础之间设置拉杆
四、双曲抛物面扭壳的工程实例
（3）要求：
A.自身有较大的竖向刚度。 B.在四角交接处应有可靠连接构造措施，以
形成箍，约束壳身变形。同时在自身平面内 应有足够的刚度，否则，壳身内将产生很大 的附加内力。
三、受力特点
1.壳身:分析结果表明，双曲扁壳主要是以薄膜内
力为主，其变化很有规律，壳面上分为三个受力 区：
2.特点：
扭面也可以认为是从双 曲抛物面中沿直纹方向 截取的一部分，如abcd
壳体稳定性好 上凸——薄拱（受压）
下凹——索网（受拉）
避免屈曲失稳，提高稳定性。 壳板可以很薄
双曲抛物面是直纹曲面，配筋和模板制作简单 扭壳——从双曲抛物面中沿直纹曲面切取的一部分 扭壳单块作屋面或组合
二、鞍壳、扭壳结构组成和型式
——折板结构，可以是混凝土板，也可以是 折板网架（与上图类似）
钢筋混凝土薄壳结构工程实例
Some Examples of R.C. Shell Structures
2.作用：
（1）折板：主要起承重及维护作用。 （2）边梁：A.作为简支板或连续板的横向支承 B.联接相邻折板，加强折板的纵向刚度。 C.增强折板的平面外刚度。 D.对折板起加劲的作用。 （3）横隔： A.保证折板结构为双向受力的空间结构体系。 B.作为折板边梁的纵向支座，承受折板传来的顺剪 力，并传给下部支承结构。 C.作为折板的板端边框，加强折板的横向刚度，并 保持折板的几何形状不变。
第七节
雁形板
——一种梁板合一的结构
一、雁形板的截面形式
雁形板可分成普通型、加肋型、拉杆型三类。
二、雁形板的结构型式
三、雁形板的受力特点
雁形板纵向相当于 V形截面梁，受力 较为简单。横向受 力则较为复杂，它 在施工阶段（制作、 运输、吊装）及使 用阶段（形成屋盖 后）的内力完全不 同。
四、雁形板结构的构造
（3）构造： A.矢高：扁壳的矢高不能过于扁平。 B.跨度：用于30～40M建筑，最大可至100M C.壳厚：δ ＝（1/500～1/300）L， 一般δ ＝60㎜～80 ㎜ 2.边缘构件（横隔构件）： （1）作用：增强壳体刚度，保持壳体形状 （2）种类：可以采用变截面 或等截面的薄腹梁，带拉杆的拱，拱形桁架， 空腹桁架或拱形刚架。
由三组壳体组成 每组有两个圆柱形曲面正交形成 建筑平面为四边形 每组壳面切割成八角形的覆盖平面丰富了 建筑造型 鸟瞰图 两个柱形曲面的交线为十字形交叉拱，加 强壳体，并将荷载传至支座 拱的断面突出壳面使室内形成光滑简洁的 曲面 壳体边缘有加劲肋 三组壳体的相交处为采光带
室外透视
壳体组合顶视图
两圆柱正交几何图 室内透视
B、预制V形板的生产特点： 可以采用长线叠层生产。 其与现浇折板结构和梁 板结构相比，具有制作方便、节省材料（省脚手架、 模板）、施工速度快、抗震性能极佳的特点。 C、构造： 波长：一般为2～3M， 跨度L：一般为6～15M（有预应力时 可 达21M）， 倾角：一般为30～45度。