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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。
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3.筒壳与锥壳
3.1 筒壳的结构组成
常 见 的 筒 壳 横 隔 型 式
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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。
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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
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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
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双曲抛物面
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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
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3.筒壳与锥壳
3.2 筒壳的受力特点
三 种 情 况
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3.筒壳与锥壳
3.2 筒壳的受力特点
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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。
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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
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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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
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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
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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，
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如棉麻织物、草苇、钢丝网等）
1.5 预应力薄壳结构
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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。
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2.圆顶
2.3 圆顶工程实例
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清华大学礼堂
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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）