殼頂

殼頂

殼頂是建築物的一種薄殼結構。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。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。殼頂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殼頂結構的原理 。

原理

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么大的壓力,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”。

類型

殼頂結構形式很多,常用的有筒殼、圓頂殼、雙曲扁殼、鞍形殼4種。

(1)筒殼由殼面、邊梁和橫隔構件3部分組成。單曲面薄殼形狀較簡單,便於施工,是最常用的薄殼形式。

(2)圓頂殼由殼面和支承環兩部分組成,具有很好的空間工作性能,很薄的圓頂可以覆蓋很大的空間,可用於大型公共建築,如天文館、展覽館、體育館、會堂等。

(3)雙曲扁殼由雙向彎曲的殼面和四邊的橫隔構件組成,它受力合理,厚度薄,可覆蓋較大的空間,較經濟,適用於工業和民用建築的各種大廳或車間。

(4)雙曲拋物面殼由殼面和邊緣構件組成,外形特徵猶如一組拋物線倒懸在兩根拱起的拋物線問,形如馬鞍,故又稱鞍形殼。倒懸方向的曲面如同受拉的索網,向上拱起的曲面如同拱結構,拉壓相互作用,提高了殼體的穩定性和剛度,使殼面可以做到很薄。如果從雙曲拋物面殼上切取一部分,可以做成各種形狀的扭殼 。

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