文档介绍：薄壳结构
班级学号:1101404-25
姓名:刘益宁
指导老师:彭懿
日期:
调研建筑:星海音乐厅·悉尼歌剧院·国家大剧院
1薄壳结构的定义:
壳,是一种曲面构建,主要承受各种作用产生的中面内的力。薄壳结构就是曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大都采用钢筋和混凝土。壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
2薄壳结构的特点:
壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ),当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R,跨度等)小得多时,一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。而薄壳结构为双向受力的空间结构,在竖向均布荷载作用下,壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用,曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内,又称为薄膜内力。而只有在非对称荷载(风,雪等)作用下,壳体才承受较小的弯矩和扭矩。
由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力,且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布,所以材料强度能得到充分利用;而且壳体为凸面,处于空间受力状态,各向刚度都较大,因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理想。由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻,覆盖大面积,无需中柱,而且其造型多变,曲线优美,表现力强,因而深受建筑师们的青睐,故多用于大跨度的建筑物,如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。
不过,薄壳结构也有其自身的不足之处,由于体形多为曲线,复杂多变,采用现浇结构时,模板制作难度大,会费模费工,施工难度较大;一般壳体既作承重结构又作屋面,由于壳壁太薄,隔热保温效果不好;并且某些壳体(如球壳、扁壳易产生回声现象,对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
双曲抛物面案例
星海音乐厅
星海音乐厅位于广州二沙岛,造型奇特的外观,富于现代感,犹如江边欲飞的一只天鹅,与蓝天碧水浑然一体,形成一道瑰丽的风景线。这座以人民音乐家冼星海的名字命名的音乐厅,,,设有1500个座位的交响乐演奏大厅、46个座位的室内乐演奏厅、100个座位的视听欣赏室和4800平方米的音乐文化广场。整体建筑为双曲抛物面钢筋混凝土壳体,室内不吊天花板,做到建筑空间与声学空间融为一体。,是我国目前规模最大、设备最先进、功能完备、具有国际水平的音乐厅。星海音乐厅东为广东美术馆,北为广东华侨博物馆,三者形成富有特色的文化景观。音乐厅主
体东侧是文化广场,由冼星海青铜雕像、音乐喷泉、水上音乐舞台等组成,是举行群众性广场音乐会和市民休息漫步的好去处。北广场的中心是一个刻有青龙、白虎等图案的梯形平台,寓意汉文化的形成。南广场地面上砌成巨大弧形图案,像风帆,也像收紧的渔网,在灯光的闪烁间,给人一种“渔歌唱晚”的意境。星海音乐厅临珠江而建,充满现代感的双曲抛物面几何体结构雄伟壮观,是一座令人赞赏的艺术殿宇。自北向南斜望,音乐厅像一只展翅欲飞的天鹅,从西往东看,南面的抛面与二楼平台构成一架撑起盖面的大钢琴,与珠江的碧水合奏着永不休止的和弦;晴日里,从两条抛物面的弧形脊看旭日喷薄而出和夕阳西坠,又似五线谱上圆圆的音符。
星海音乐厅是典型的薄壳结构,这样的结构承重轻,更有利于建筑的空间设计。
悉尼歌剧院:
悉尼歌剧院位于澳大利亚悉尼,是20世纪具特色的建筑之一,也是世界著名的表演艺术中心,已成为悉尼市的标志性建筑,该歌剧院1973年正式落成,该剧院设计者为丹麦设计师约恩·乌松。悉尼歌剧院坐落在悉尼港便利朗角,其特有的帆造型,加上悉尼港湾大桥,与周围景物相映成趣。
悉尼歌剧院不仅是悉尼艺术文化的殿堂,更是悉尼的魂魄,清晨、黄昏或星空,不论徒步缓行或出海遨游,悉尼歌剧院随时为游客展现不同多样的迷人风采。从远处看,悉尼歌剧院就好像一艘正要起航的帆船,带着所有人的音乐梦想,驶向蔚蓝的海洋。从近处看,它就像一个陈放着贝壳的大展台,贝壳也争先恐后地向着太阳立正看起。
悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片,耸立在一南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在地段西侧,四对壳片成串排列,三对朝北,一对朝南,内部是大音乐厅。第二组在地段东侧,与第一组大致平行,形式相同而规模略小,内部是歌剧厅。第三组在
它们的西南方,规模最小,由两对壳片组成,里面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端,有宽97米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。
悉尼歌剧院主体部分采用的是钢筋混凝土结构,但屋顶部分还是采用的薄壳结构。悉尼歌剧院在外观整