文档介绍：第7章大跨结构－拱索-精选
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梁：部分受拉、部分受压，应力分布不均匀，不能充
分利用材料的强度。
对梁施加一偏心压力，可使梁各截面处于受压或压弯状
态，从而提高梁的承载力——形成拱
同样，对梁施加
采用斜拉索的屋盖体系
悬索结构建筑实例
球壳的空间作用
杆结构与面结构的比较
梁和拱属于杆结构，板和壳属于属于面结构；
杆结构中梁主要受弯，是有矩构件，拱主要受压，（设计得当弯矩为零）可以为无矩结构；
平板受弯，为有矩构件，壳体受两个发向力（拉或压）和顺剪力（沿壳面的剪力），设计得当可为无矩构件
有矩和无矩结构比较
方形框架：
圆环：
比较（取l/h=10）：
在荷载与尺寸相同情况下，无矩结构比有矩结构优越得多！
平板与球壳比较
四边简支圆形平板
底部简支半平面球壳
平板中心点：
半球壳顶点：
比较（取r/h=30）：
在荷载与尺寸相同情况下，无矩结构比有矩结构优越得多！
拱与壳的比较 由于壳体的空间作用，空间的壳与平面的拱相比，受力要优越得多！
1、在拱底水平推力作用下，传力由一端由受弯向另一端传递，拱顶弯矩最大；
2、球壳在沿环向水平推力作用下，当水平推力沿竖拱经拱顶传到另一端时，水平环则起到阻止竖拱弯曲作用，结果仅在壳体底部边缘处在竖拱中产生弯矩，并很快衰减。
壳体结构曲面形式
旋转曲面： 1、球壳 2、圆锥体 3、双曲面壳
直纹曲面： 4、柱面（筒）壳 5、柱面壳 6、劈锥壳 7、锥形壳 8、扭壳
平移曲面： 9、双曲扁壳 10、双曲抛物面壳
经切割、组合基本形式所形成的曲面
壳体结构受力分析
Nφ恒为负，即受压；
Nθ上部受压，下部受拉；
由微单元建立平衡方程，可得等厚球壳在自重作用下薄膜内力为（单位容重γ、壳厚h）：
壳体壳身与支承环的关系
由上图可得：
支承环受拉力为：T=HRr=RrNφsinξ
由于支承环受拉，可以采用预应力混凝土构件，同时考虑到球壳在近支承环附近有局部弯矩产生，该处壳体应适当加厚，并配双层钢筋！
扭壳受力特点
扭壳可以看成一系列下凹拉索和上凸压拱组成的曲面
在两对角支承时，顺剪力沿边缘构件传给支承，支座反力有水平分量和垂直分量
水平推力也可以由拉杆平衡
折板结构体系
V型折板跨度与波长之比l/B>=5，受力性能与长筒相似，可按梁理论近似计算。
折板纵向受力估算：可取任一折为计算单元，以V形截面梁计算内力
折板横向受力估算：转折点均作为支座，按简支梁或连续梁计算内力
多边形折板结构
本次课后思考题及下次课内容
何谓有矩结构？何谓无矩结构？
实际屋盖结构能否设计成为完全的无矩结构？
球壳的内力分布形态是怎样的？
如何设计球壳的支承环梁？
长筒壳内力计算的模式是怎样的？
下次课开始介绍案例分析
谢谢！ 下次课再见！！！
第8章 设计案例分析
本设计为一钢筋混凝土门式刚架，从结构上来说应该较
为简单。本设计的巧妙之处在于，进行结构设计时，根
据门式刚架弯矩图的正负，来布置其顶板和墙板。
沿月台设计成凸出体，供候车休息，且符合力学原理
托罗哈（）作品案例
有轨电车站
概况：，中间无柱，屋盖上设一个圆形
或八角形的竖向天窗，且与底层同圆心。
设计方案有两种：
方案A为按常规的结构方案，而最后却选用了方案B
圆形手术教室
方案B主要构件配筋示意图
由于屋面荷载的不对称性，为了验证计算结果，进行了小比例的模型试验
某集贸市场
球面圆顶的外檐与8个圆柱形拱顶汇合，二者的交接区为圆顶的支承，使得结构内产生的主应力集中到边支柱上。
概况：8个周边支柱支承一个球面圆屋顶，，。
，，支承点处的竖向力由柱承受，水平力由钢环箍（16φ30）承受。
施工时，环箍需先施加拉力，为此在钢环箍上设置花兰螺丝，待钢环箍拉紧后，用混凝土包起来，以防止锈蚀和温度变形。
为了减小温差变形对支承柱引起的弯矩，则柱应允许发生一定的径向侧移，为此柱截面设计成沿径向截面较小，沿环向较大，如图。
同时，为防止壳身的失稳和壳边的压屈，自环箍中点设置径向杆件与拱身相连。
（1）球面壳结构