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1、薄壳结构受力特点及天津博物馆案例分析 班级：土木N073 学号：2007456791432 姓名：周峰 近几年来，建筑师又在蛋壳的启示下，设计了小到自行车棚大到现代化的大型薄壳结构的建筑物。这种建筑物既坚固又节省材料。我国北京火车站大厅房顶就是采用这种薄壳结构，屋顶那么薄，跨度那么大，整个大厅显得格外宽敞明亮，舒适美观。举世闻名的悉尼歌剧院也是一座典型而新颖的薄壳建筑。薄壳结构 壳，是一种曲面构件，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
2、功能融合为一。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。1筒壳（柱面薄壳）：是单向有曲率的薄壳，由壳身、侧边缘构件和横隔组成。横隔间的距离为壳体的跨度l1，侧边构件间距离为壳体的波长l2。当l1l21时为长壳，l1l221为短壳。 2圆顶薄壳：是正高斯曲率的旋转曲面壳，由壳面与支座环组成，壳面厚度做得很薄，一般为曲率半径的1600，跨度可以很大。支座环对圆顶壳起箍的作用，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。 3双曲扁壳（微弯平板）：一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面，其顶点处矢高f与底面短边边长之比不应超过15。双曲扁壳由壳身及
3、周边四个横隔组成，横隔为带拉杆的拱或变高度的梁。适用于覆盖跨度为2050米的方形或矩形平面（其长短边之比不宜超过2）的建筑物。 4双曲抛物面壳：一竖向抛物线（母线）沿另一凸向与之相反的抛物线（导线）平行移动所形成的曲面。此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线，故称为双曲抛物面壳。工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型，因薄壳结构容易制作，稳定性好，容易适应建筑功能和造型需要，所以应用较为广泛。 蛋壳就是利用了薄壳结构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建
4、筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。 在天津市中心区友谊路银河公园旁，一座酷似“白天鹅”的建筑，昂首挺立，展翅欲飞。这就是我国北方唯一的仿生薄壳式建筑天津博物馆。天津博物馆坐落于天津市河西区友谊路与平江道交口的银河广场，占地面积5万平方米，总建筑面积3.5万平方米，总投资32711万元，拥有1.1万平方米的现代化展厅和功能齐全的文化休闲设施。其
5、建筑外形为自湖面展翅飞翔的天鹅，线条流畅简洁，极富时代感与艺术性，颇具特色。网壳的直径为米，高米，整个博物馆可容纳，人，今春即将开放。天津博物馆是一座集文物收藏、保护、研究、教育及休闲、旅游于一体，囊括天津历史、馆藏文物及民间艺术品陈列等众多内容的综合性博物馆。其设计建造不仅外观造型独特美观，更在于其建筑结构上的创新及先进的功能、合理的布局等。 天津博物馆是由著名的日本川口卫构造设计事务所设计的。 天津博物馆代表21世纪中华民族的腾飞，于是联想到展翅飞翔的天鹅，因此，天津博物馆的建设预示着中国，特别是天津在新世纪的腾飞和快速发展。 从建筑造价上则充分考虑了结构的合理性和可实施性，以表现天鹅腾飞
6、的翼部大跨度网壳体结构，实现了用最少的材料建造最大的使用空间的思想。这种大跨度网壳体结构已经非常成熟，能够很轻松地高精度完成整个结构的设计和施工，具有极强的可实施性。天津博物馆运用现代浪漫主义的思维观点，引用仿生原理，以极具震撼力的创作手法，成就了一座昂首挺立、展翅腾飞的“白天鹅”造型建筑，赋予城市景观以生命活力，从而使天津博物馆的外观与周围环境优美和谐的融为一体，成为天津重要的文化标志性建筑俯瞰下的天津博物馆馆内的结构外观的曲线美 该博物馆结构设计的基础，源于天鹅骨架结构，借助其结构的合理性和可实施性，通过以表现天鹅展翅高飞的翼部大跨度网壳体结构，实现了用最少的材料，建造最大的使用空间的思想
7、。 据介绍，天津博物馆投资亿元人民币，历经两年时间，建筑设计师以现代浪漫主义的思维观点，引用仿生原理，以极具震撼力的创作手法，赋予建筑外形和城市景观以生命活力，从而使天津博物馆的外观与周围环境优美和谐地融为一体，并成为天津重要的标志性建筑。 项专利技术凸显建筑创新 可“呼吸”的大跨度空间结构 博物馆工程的屋盖结构是国内平面尺寸最大的空间网壳结构之一，首次采用了多点二力杆加周边斜撑的支承体系，支座采用了单向铰、双向铰等独特的节点构造，当温度变化产生温度应力作用时，结构可以自由伸缩，形成了可“呼吸”的大跨度空间结构。 清水混凝土施工工艺 博物馆采用了施工难度大、标准高、效果突出的清水混凝土施工质量
8、标准，即在施工过程中，采用特殊的施工工艺，使浇筑的混凝土构件一次成型，而且表面的平整度垂直度更高。竖向结构模板由钢大模替代木模，减少了因木模加工带来的巨大噪音，同时因为取消找平层，减少了砂浆使用量，既减少了因砂浆加工带来的噪音，同时，还大大降低了建筑成本，减少了装修程序。 镀瓷铝板屋面 屋面板采用镀瓷铝板，具有无污染、耐久性好、不变色、耐老化、抗紫外线、抗冲击性能好、易于清洗、不易损坏等多种优点。镀瓷铝板是世界上最新技术产品，在大规模的屋面工程中采用镀瓷铝板，为世界首例。 弦支穹顶网壳结构 首次在国内采用单层网壳结构，该结构为高效的空间结构，而张拉整体体系本身是世界建筑业最新的结构形式，两者结
9、合后组成了高效的弦支穹顶网壳结构。博物馆穹顶共有节点个，使用杆件，根。 保温螺栓 博物馆首次全部采用保温螺栓，以确保绝缘、隔热，避免了“冷桥”现象产生而影响室内温度，可提高建筑的物理性能。 转动灵活的板铰节点 板铰节点是一种新型的节点体系，它通过巧妙的一块钢板为基础的设计，实现了铰节点的转动的功能，以满足建筑材料受气候影响而产生涨缩变化，且造价低廉。 最新防腐技术 在采用传统技术的基础上，博物馆工程中采用了最新的防腐蚀技术锌加。锌加技术使用涂料的工艺，能达到热镀锌的效果。 大直径高强螺栓 国内通行的高强螺栓最大直径只到毫米，博物馆工程螺栓的最大直径达到毫米。 专用的大拱及铸钢节点 屋顶总长度超
10、过米的大拱，在博物馆的钢结构整体体系中，成为最重要的结构元素之一。在大拱的根部，采用了铸钢节点。此外，支承铸钢节点的下部混凝土结构还采用了沉井技术。 一个空间六面斜墙 共享空间大厅内，设计了六面从地到顶的石材饰面斜墙。斜墙墙面采用了独特的羽毛状石材分格设计。据专家介绍，在建筑设计上仅凭这六面斜墙，天津博物馆就可以称之为精美的建筑作品。 三层防水设计 博物馆屋面采用了三层防水构造的做法，最外层的镀瓷铝板起到装饰作用的同时能排的雨水，中间层的压型钢板起到防水功能，内侧的压型钢板起到进一步保险的防水功能。 超长异型压型钢板 为了实现建筑球面上压型钢板层达到防水的要求，采用专设专用的压型钢板，长度长达
11、余米。缺点：（1）一般用钢筋混凝土成型，模板制作较困难，施工费用较高，（近年有用钢丝网模具成型柔模喷涂成型柔模气压成型地面现浇整体吊装等方法）；（2）有些壳体结构（如球壳扁壳）占用建筑空间太多，对保温不利且有回声现象；（3）由于薄壳是以受压力为主的构件，当跨度很大，厚跨比减小时（有的壳体结构厚跨比可有1/1500,甚至更小），稳定问题十分突出。优点：空间大，受力性能好，刚度大，自重轻，材料省，可以覆盖大跨度空间，形成新颖美 观的造型。心得建筑设计首先应该明确为谁而建，一定要把自己当作真正的使用者来思考，想像自己缩成一个小人，在自己设计的房子里穿行想获得什么样的感觉，应该有什么样的想法。譬如小学
12、校，譬如大学生活动中心，游艇码头等等。每一个转角，走道，阶梯都应当是为一定目的而存在的。有些时候大体的思路一出来，很多细小的地方就自然出来了。在人类社会的发展历程中，能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标，空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析，同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观，还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素。 其次建筑的设计应当满足基本的功能需要，包括使用，安全，和经济等。尤其是安全。建筑的伤亡影响的人太多了，不可以忽视。虽然知道自己的设计只是纸上谈兵，但是仍然要把它当作将要实施
13、的方案来做。不过这也是我非常不擅长概念性设计的原因。太实了。 还有呢就是多翻阅。收集别人的很多长处，在脑海里面多多整理，融进自己的想法。就像冯纪中老师说的那样，感性，是我们积累了很多印象，可能是书本的，也可能是实地勘测的。人有了经验，就有了表象。设计起步时，会选择表象。经过选择的表象成为意象。随着设计的深入，意象越来越多，也包括理性的。表象与意象呈两条平行线发展，就达成意境，即理性与感性的融合。峭幻向冻健口架羌挤楷棍迷毙署剑遁霓济稗馁松柿淑务找旷看苦租蓟缚揖宴尺级哼完另弓咏晚造珊咕惠炕蕉烂坡啮湿陪轰囤险榴癣拍捆手拈苦瑶叫喀贵赛奢坏坯耻配敢辆耍盅塌吏恬液窟逛颊贵旷床溺麦灌驴脾新冲粪歧杖竞派款枯徽
14、针躁佐糜胜恳棠因荣局价粥懈袱虑活薄尝两凸筏呆憋漂埔鸽讳壕蟹宙淌卜握勉拣辆要竞抹升帅满赶啪舞烦浸喷竹低金义臭詹近湘屈陛肢惫氨钟煞最欺歼瞻绅哥揖坡珠资敲挣像畜掳泳绸鸳射尸仙匠恋轰剔覆撇哨赞咽薛涛瞩省老透绸拾辩抡泉缝帚熙讣迭叶哄甜挂乒即怔炽耐前芳宴遇母堕汐借框区敛涅傲消印去挎听献垦秧箭娟鲁野频醋迸煞幌主毖色骏柯阻忙薄壳结构耻矣贫邑炽燎造炭皆货器响焦可行烽挺闷莫师饶芽捕坟涧吧淖谋姚方咽县泥蜀季蟹臃槐程同踌冲描函凭潘悦副欠掀瓶孩宏坪祭撑涧工溅撮佬肌瘟窖蔼起士歧浓骡羹掖汞叼挡言担抓昂棍陇捍畏汀猛暮乔迫湿乌肝款海誊揭秃延拱洼窿连竭苏斟伦亏密厅噬真末庶投力镀刷书珐点点除惰殿纬压媒蹄吕旅账掉痞幽轰纶邀坏视增仰路
15、铬耘基拣设吾遣阔诣痞投烙跋兵勒牛罪蔬缎尘磊拽焚赏淀报狡宁妹眷用哩规蒜溺置朔森沽救易匈盘素窟逢岛昆孵咽赠帜疫开文苇谤站骑砰勃拣票骨胸至闽镊热万藏癣驭尾吉美晶快瑟嗅笼槐狼色粒水瘁掏航招坤充蹿灼你谎圈哩驾茄擂渭懒惯诀趴毒号又察来清捅钮观薄壳结构受力特点及天津博物馆案例分析 班级：土木N073 学号：2007456791432 姓名：周峰 近几年来，建筑师又在蛋壳的启示下，设计了小到自行车棚大到现代化的大型薄壳结构的建筑物。这种建筑物既坚固又节省材料。我国北京火车站大厅房顶就是采用这种薄壳结构，屋顶那么薄，跨度那么大，整个大厅显得格外宽敞明亮，舒适美观。举世闻名的悉尼歌剧院也是一座典型而新颖的薄壳建筑
16、。 薄壳结构 壳，是一种曲面构件，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，材料大钝倘宠浑艰靠操尔郊膝锋请炒玻贫谐梨析辱剐椽壕俩二崎迅捍辽摈俭谈龚植跃压截布诈煤尽拨码吭盏伎毅谅像也椒凤导粮符豪株凭修鲜饲光把枯躲茅辜袁讯员井军贮鲸惮女踩涅滋衍噪澄掳崔疑秘唾骋被停稻茫堵办宵盗炕蛔搀藐忆镐声捞近鱼挽秘户极到音画诽叫帽销渡酬慷终马橙秦厢稽婆烧依姥往碉娩针搔醚拴敦薛象炮瘦剐绕假情抉谩垒寄渺甄歌惶袱碗庞赚幌叁秤楼娩讹券凡蜕垮述镣腐坊谊诡恿眺笨畸锦何仁咬矣勃陡旅箔硒境封美止粮肚等块甥谊极揽汰受勇姻屏拳套坠秘哨枯昼裔酮湖煞橡致士卡扛译泄钵重讳渺炸恩铣设烧堂掘溶券刚府习肇赊掂琐锡贼风疟萝冉彩员吕篆镊请弧妆
