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殼體結構
鎖定
- 中文名
- 殼體結構
- 受 力
- 受壓
- 作 用
- 經濟、實用、美觀
- 典 例
- 國家大劇院
殼體結構作用
殼體結構可做成各種形狀,以適應工程造形的需要,因而廣泛應用於工程結構中,如大跨度建築物頂蓋、中小跨度屋面板、工程結構與襯砌、各種工業用管道壓力容器與冷卻塔、反應堆安全殼、無線電塔、貯液罐等。工程結構中採用的殼體多由鋼筋混凝土做成,也可用鋼、木、石、磚或玻璃鋼做成。
殼體的曲面,可由直線或曲線旋轉而形成,其大部分是正高斯曲率,或由直線或曲線平移而形成,也可根據特殊情況而形成複雜曲面。也稱無筋扁殼。曲面的形狀根據使用要求和受力性能選定。殼體兩表面之間的中間曲面稱為中面,殼體的中面、厚度及邊緣形狀決定殼體的全部幾何特性。
殼體結構分類
分類介紹
殼體結構的種類很多,多根據曲面的幾何特性(即兩個方向主曲率k1、k2的乘積K,稱為高斯曲率)進行分類。當k1、k2同號時,K為正值,稱正高斯曲率殼;當k1、k2異號時,K為負值,稱負高斯曲率殼;當k1和k2中有一個為零時,K為零,稱零高斯曲率殼;此外,尚有混合型曲率殼,即一個殼體內兼有正、負高斯曲率部分。
混合型曲率殼體:如膜型扁殼,也稱無筋扁殼。這種殼在給定荷載作用下只產生均勻相等的薄膜壓力,其大部分是正高斯曲率,只在角隅區是負高斯曲率。鋸齒形變曲率雙曲扁殼有時也屬此類。
計算要點 殼體的內力和變形計算比較複雜。為了簡化,薄殼通常採用下述假設:材料是彈性的、均勻的,按彈性理論計算;殼體各點的位移比殼體厚度小得多,按照小撓度理論計算;殼體中面的法線在變形後仍為直線且垂直於中面;殼體垂直於中面方向的應力極小,可以忽略不計。這樣就可以把三維的彈性理論問題簡化成二維問題進行計算。在考慮喪失穩定的問題時,需要採用大撓度理論並求解非線性方程。厚殼結構的計算則不能忽略垂直於中面方向的應力變化,並按三維問題進行分析(見殼的計算)。
殼體結構應用
位於人民大會堂西側的“巨蛋”———國家大劇院採用殼體結構安裝。一台600噸巨型履帶吊車將第一塊長35米、重38噸的鋼組合梁緩緩吊起,安裝到大劇院中心45米高的預定位置上。根據施工方案,巨型“蛋殼”將被分成數十塊分批吊裝。
國家大劇院的基礎結構矗立於一片開闊地中,其頂部第一塊“蛋殼”已經安裝到位,工人們正在進行加固工作。約二三十個同樣的鋼組合梁被整齊地碼放在附近一片窪地裏。在工地中央,專門從上海運到北京600噸重的巨型履帶吊車正靜靜地等待着。
殼體結構難點一
:“釣線”長達108米
對策600噸巨型履帶吊車進行遠距離高空作業,用長達108米的“釣線”以“空中釣魚”的方式將一塊塊“蛋殼”送到四五十米的高空,組成鋼結構穹頂。
殼體結構難點二
:最大誤差不超2釐米