薄殼結構

薄殼結構

薄殼結構是建築學上的術語。殼,是一種曲面構件,主要承受各種作用產生的中面內的力。薄殼結構就是曲面的薄壁結構,按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,材料大都採用鋼筋和混凝土。

結構介紹


薄殼結構(bó qiào jié ɡòu ),建築學上的術語。殼體能充分利用材料強度,同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合,形成造型奇特新穎且能適應各種平面的建築,但較為費工和費模板。薄殼結構的優點是可以把受到的壓力均勻地分散到物體的各個部分,減少受到的壓力。許多建築物屋頂都運用了薄殼結構的原理。
薄殼結構
薄殼結構
新德里蓮花教堂
新德里蓮花教堂

設計起因


一個人握住一個雞蛋使勁地捏,無論怎樣用力也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼之所以能承受這麼大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種“薄殼結構”特點,設計出了許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂、北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都採用了這種“薄殼結構”。

分類


1.柱面薄殼:是單向有曲率的薄殼,由殼身、側邊緣構件和橫隔組成。橫隔間的距離為殼體的跨度l↓1,側邊構件間距離為殼體的波長l↓2。當l↓1/l↓2≥1時為長殼,l↓1/l↓22<1為短殼。
2.圓頂薄殼:是正高斯曲率的旋轉曲面殼,由殼面與支座環組成,殼面厚度做得很薄,一般為曲率半徑的1/600,跨度可以很大。支座環對圓頂殼起箍的作用,並通過它將整個薄殼擱置在支承構件上。
3.雙曲扁殼(微彎平板):一拋物線沿另一正交的拋物線平移形成的曲面,其頂點處矢高與底面短邊邊長之比不應超過1/5。雙曲扁殼由殼身及周邊四個橫隔組成,橫隔為帶拉杆的拱或變高度的梁。適用於覆蓋跨度為20~50米的方形或矩形平面(其長短邊之比不宜超過2)的建築物。
4.雙曲拋物面殼:一豎向拋物線(母線)沿另一凸向與之相反的拋物線(導線)平行移動所形成的曲面。此種曲面與水平面截交的曲線為雙曲線,故稱為雙曲拋物面殼。工程中常見的各種扭殼也為其中一種類型,因薄殼結構容易製作,穩定性好,容易適應建築功能和造型需要,所以應用較為廣泛。