浅谈薄壳结构及其施工方法

站候车大厅 （５ｍ×３ ａ１５ ３ ５ ｎ，９ ８年 ） 北 京 体育 馆 网球 馆 （ ２ ｍ× 体系 ， 、 ４ 该体 系是将混 凝土浇筑入作为永 久模板并替 代钢 筋的薄 壁
４ Ｉ１６ ） 。 ２Ｉ ９ ０年 等 Ｔ 大空间的能力及优美 丰富的造型。
加劲 钢底壳而成形 的 。薄 壁钢底 壳 由包括底 板及 周边 板 的模块 板 的钢壳。这一新体系保 留了混凝 土薄壳屋 盖 的所 有优点 ， 不 又
整个屋盖 由波形预 制单元装 配而成 ， 预制单元板厚度 小于 ２ｉ。 ｎ
新 中国成立 以后 ， 国也陆续建成 了一些各 种类 型 的钢 筋混 过程的高成本 ， 我 仍是 薄壳结构进一步 发展 的最 大障 碍。这里特 别
凝土薄壳屋盖 ， 比较有代表性的工程有 ： 用双 曲扁壳 的北京火车 值 得一提的是混凝土薄壳屋 盖成形技术 的最新 发展—— ｃ ｍ ｈ ｌ 采 ｏ ｓｅ １
大的荷载。壳体结构 的强 度和 刚度 主要是 利用 了其几 何形 状 的 浇筑混凝土 。采用该方法时 ， 需进行结构在施工阶段的验算分析 。 合理 ， 以材料直 接受压 来代 替弯 曲 内力 ， 而可 以充分 发 挥材 料 从
２ 永久性模 板。在预制模板上架设 附加钢筋并 浇筑混 凝土 ， ）
本文 主要 阐述壳体结构在建筑工程大跨屋盖 中的应用 和施工 。 形无底盒作模板 ， 板问 留小肋 空隙 ， 再在模 板上 现 浇 ２ ５ｍｍ厚混
壳体 屋盖的发展可 以追溯到古 代 ， 主要用 于宗教建 筑 。罗 马 凝土壳及小肋 ， 形成薄壳整体 。 万神殿建 于约公元 １０年 ～１４年 ， 半球 形穹 顶利用 天然 火 山 ２ ２ 其 ３ 土胎模 。采用 泥土 这样尽 可 能便宜 的材料 制作 胎模 以 降 ） 灰为 主要 原材料建成 ， 直径达 ４ ． 壳体厚度 自下 向顶 逐渐减 低成本 。将 土堆 成所需 的形状 ， 以塑 料薄 膜 ， ３ ３ｍ， 覆 在其 上 架设 钢筋 小 以减轻结构 的 自重 ， 顶最 薄 ， 约 １２ｍ， 壳 厚 ． 万神殿 的跨度 记 录 并浇筑混凝 土 ， 达到强度后将土挖 出 ， 壳体成形 。 直到 ２ 纪才被打 破。位 于伊斯 坦布 尔 的圣索 菲亚 大 教堂 、 ０世 建 ４ 充气薄膜模板 。利用充气 薄膜作为模板 ， 以在充气 薄膜 ） 可 于文艺复兴 时期的罗马圣彼得大教 堂 、 建于约 ３ ０年前 的伦 敦圣 上方架设钢筋后 浇筑 混凝 土 ， ０ 也可 以在充气 薄膜的 内部 固定 钢筋 保罗大教 堂等。这些结构的建成充分体现了其设计者和建造者 的 后再 由内部 喷射 混凝 土 。近 年来美 国采 用这 一方 法建造 了几 个 智慧与技巧 ， 但应该说 只有在结构力学 发展 以后 ， 随着工业 时代 大型 的薄 壳工 程 ， 于 匹兹堡 用 于石 油焦 碳储存 的两个 球面 穹 伴 位 的开始 ， 人们才开始对薄 壳结构有 了真正合 理 的认识 。１２ ９２年建 顶 ， 直径达 ５ ５ｍ。但这一方法局 限于建造 具有圆形底面的球 面穹
薄壳结构能得 到众多 建筑 师青 睐的最 主要 优点 在 于其跨 越 化无 盖扁盒状单元通过螺栓连接 而成 ， 为两个方 向均带 薄壁加劲
混凝土薄壳结构 的施 工成 形需要 大量 的模 板 ， 工 费用高 ， 需 要使 用临时模板 ， 大幅减少 临时支撑 。目前 对 Ｃ ｍ ｈｌ体 系 施 并 ｏ ｓｅ ｌ 如何 降低 施工成本是壳体施 工工艺 中的关键 问题 ， 它直 接影 响着 受 力性 能与设计 方法 的研究正在进 行 中， 它的开发将 为解决 混凝 薄壳 结构的应用 与发展 ， 按施 工 方法 的不 同 ， 壳结 构主要 包 括 土 薄壳 的施 工难 题提供一种非常有效 的途径 。 薄 现 浇式和装配式两大类 。
的潜力。因此壳体结构是一种强度 高 、 刚度大 、 材料 省 、 既经 济又 混凝 土达到强度后 也不拆 除模 板 ， 模板 成为 整体结 构 的一部 分 。
合 理的结 构形式 。在 建筑 工程 中 ， 体结 构得 到 了广泛 的应 用 。 如 罗马小体 育官 ， １６０块 ２ ｍ ～ ０ ｍｑ厚 的钢 丝 网水 泥菱 壳 由 ２ ５ｍ ３ ！ ＇ ｌ
并且需要特殊 的施工设备 。其最 大缺点在 于 成的德 国耶拿蔡 司天文馆 ， ２ ｍ直径的半球形穹顶通常被认 为是 顶或近似球 面穹顶 ， ５ 施工过程 中难 以对壳体 的形状 及厚度进 行有效控 制 ， 筋 的定 位 钢 第一个真正意 义上 的现代混凝土壳屋盖 ， 厚度仅 ６ＣＩ 其 １。 Ｙ 二十世纪 五六 十年 代是混 凝 土薄壳 屋 盖的 黄金 时期 。意大 也十分 困难 。 利著名工程师 １５ ９ ０年设计 了都 灵展览 厅 ７ ３ｍ×９ ４ｉ ｎ薄壳屋 盖 ， 尽管 以上各种方法取得 了一定 的成效 ， 也在若 干工 程 中得 到 了成功应用 ， 但应该 说 ， 混凝土 薄壳 成形 的高成本 ， 从而 导致整 个
第３ ７卷 第 ２ ５期 ２０ １ １ 年 ９ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ ＵＲＥ ｒ
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浅 谈 薄 壳 结 构 及 其 施 工 方 法
赵 继 华
摘 要： 简单介 绍 了壳体结构的起源和发展及其特点 ， 着重 阐述 了现 浇式薄壳结构和装配式薄 壳结构 两种不 同薄壳结构 的施 工工 艺， 并分别指 出采用不 同施工方法 时的操作要 点及 注意事项 ， 以期 指导实践。 关键词 ： 薄壳结构 ， 现浇式 ， 装配式 ， 模板
中 图分 类 号 ：Ｕ ３ Ｔ ３ 文 献标 识 码 ： Ｂ
壳体结构具有十 分 良好 的承载性能 ， 壳体 主要依靠 曲面 内 的 国西雅 图的金郡体育馆 ， 直径 ２ ２ｎ 的球形 壳顶分 为 ４ ０ ＇ ｌ ｏ个单元 ，
薄膜内力 （ 向轴向力和剪力 ） 双 来承载 ， 以很小 的厚 度承受 相当 施工时先在 中央部位安装 固定井字架 ， 所 采用旋转移动胎模分段对称