折板結(jié)構(gòu)簡介

第四節(jié)折板結(jié)構(gòu)

不同的結(jié)構(gòu)體系會給建筑空間與建筑體型的創(chuàng)造帶來不同的面貌特征。而且即使是在同一類型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)形式的變化及由此而衍生出來的建筑空間與建筑體型的差異，也可以層出不窮。一、折板結(jié)構(gòu)的演變：折板的變化從最簡單的相互平行的“平行折板”，逐漸演變成相互反向的折板，使建筑物更富有造型藝術(shù)的特點(diǎn)。20世紀(jì)20年代，歐洲已有折板屋蓋。中國在50年代有所應(yīng)用，自60年代后期起，發(fā)展較快，折板結(jié)構(gòu)建筑中絕大部分采用折疊式生產(chǎn)的V形折板屋蓋。

圖建筑結(jié)構(gòu)的各種形式（a）墻體結(jié)構(gòu)；(b)框架結(jié)構(gòu)；(c)深梁結(jié)構(gòu)；(d)筒體結(jié)構(gòu)；(e)拱結(jié)構(gòu)；(f)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；(g)空間薄壁結(jié)構(gòu)；(h)鋼索結(jié)構(gòu)；(i)折板結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)是由若干狹長的薄板以一定角度相交連成折線形的空間薄壁體系。是一種既能承重，又可圍護(hù)，用料較省，剛度較大的薄壁結(jié)構(gòu)?？捎米鬈囬g、倉庫、車站、商店、學(xué)校、住宅、亭廊、體育場看臺等工業(yè)與民用建筑的屋蓋。此外，折板還可用作外墻、基礎(chǔ)及擋土墻。圖1全折板房屋P.L.奈爾維設(shè)計(jì)長條板，巴黎聯(lián)合國教科文組織總部大廈會議廳。按照應(yīng)力變化的規(guī)律，將折板截面由兩端向跨中逐漸增大。使大廳屋頂具有韻律感。二、折板結(jié)構(gòu)組成由折板、邊梁和橫隔三部分組成。型式可分為有邊梁和無邊梁兩種。1、無邊梁折板：它由若干等厚度的平板和橫隔構(gòu)件組成。常用的是預(yù)制V形折板。V形板因無邊梁，板的兩端支承在橫隔構(gòu)件上，故其可按梁理論計(jì)算。V形板厚一般為35-50mm，跨度9-27m，具有制作簡單、安裝方面和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。常用基本尺寸：波長----一般為2-3m；跨度----一般為6-15m；傾角----板與水平面傾角一般為30-50o

折板高度---一般≥1/20L1

2、有邊梁折板-----筒殼式折板結(jié)構(gòu)與筒殼相似。水平頂面板寬要求≤（）L2或≤（3-3.5m）。這樣能保證板厚不超過100mm。波長L2≤(10-12)m。折板應(yīng)做成同樣厚度，且傾角≤30o。折板F≥0.1L2。三、折板結(jié)構(gòu)的受力根據(jù)受力不同，折板結(jié)構(gòu)分為長折板和短折板。L1/L2≥1,長折板。短折板受力性能與短筒殼相似，雙向受力作用明顯。計(jì)算復(fù)雜。一般工程中的折板結(jié)構(gòu)多為長折板。象預(yù)制預(yù)應(yīng)力V形折板，L1/L2>5,受力與長筒殼類似。邊梁下無中間支撐，且L1/L2≥3的長折板縱橫方向可按梁理論計(jì)算。1)折板的縱向計(jì)算：可取一個(gè)波長作為計(jì)算單元，把折板看成以橫隔為支座大的梁，折板截面可看作T工字形。2）橫向計(jì)算取1m寬板帶按連續(xù)多跨梁計(jì)算。折板的轉(zhuǎn)折處及邊梁處可視為連續(xù)梁支座。3）橫隔框架的計(jì)算由于折板很薄，平面外剛度很小，所以折板傳給橫隔的只是沿折板平面內(nèi)的S.四、工程實(shí)例1、巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廳2、美國伊利諾大教堂第五節(jié)雙曲扁殼筒殼與球殼的結(jié)構(gòu)空間非常大，對無需如此大的使用空間者，會造成較大的浪費(fèi)，因此都欲減低其結(jié)構(gòu)空間。

雙曲扁殼（微彎平板）：一拋物線沿另一正交的拋物線平移形成的曲面，其頂點(diǎn)處矢高f與底面短邊邊長之比不應(yīng)超過1／5。

雙曲扁殼雙曲扁殼實(shí)際三上，三很多三殼體三都可三作成三扁殼三，如三屬雙三曲扁三殼的扁球三殼就是三球面三殼的三一部三分。三屬單三曲扁三殼的扁筒三殼為柱三面殼三的一三部分三。本節(jié)三所討三論的雙曲三扁殼為采用三拋物三線平三移而三成的三橢圓三拋物三面扁三殼。由于三雙曲三扁殼三矢高三f小三，結(jié)三構(gòu)空三間小三，屋三面面三積相三應(yīng)減三小，三比較三經(jīng)濟(jì)三，同三時(shí)雙三曲扁三殼平三面多三變，三適用三于圓三形、三正多三邊形三等建三筑平三面。一、三雙曲三扁殼三的結(jié)三構(gòu)組三成與三型式雙曲三扁殼三由殼板和周三邊豎三直的邊緣三構(gòu)件組成三。1、三殼板它是三由一三根上三凸的三拋物三線作三豎直三母線三，其三兩端三沿兩三根也三上凸三的相三同拋三物線三作導(dǎo)三線平三移而三成。雙曲三扁殼三的跨三度可三達(dá)3-三40三m，最三大可三達(dá)10三0m，殼三厚比三筒殼三薄，三一般三為60三-8三0m三m。由于三扁殼三較扁三，其曲面三外剛?cè)刃?，設(shè)置三邊緣三構(gòu)件可增三加殼三體剛?cè)?，三保證三殼體三不變?nèi)?，三因此三邊緣三?gòu)件三應(yīng)有三較大三豎向三剛度三。且邊緣三構(gòu)件三在四三角應(yīng)三有可三靠連三接，三使之三成為三扁殼三的箍三，以三約束三殼板三變形三。邊緣三構(gòu)件的形三式多三樣，三可以三采用三變截三面或三等截三面的薄腹三梁，拉桿三拱或體三型拱三架等三，也三可采三用空腹三桁架或拱形三剛架。雙曲三扁殼三可以三采用三單波三或多三波。三當(dāng)雙三向曲三率不三等時(shí)三，較三大曲三率與三較小三曲率三之比三及底三面邊三長與三短邊三之比三要小三于2三.二、三受力三特點(diǎn)雙曲三扁殼三在滿跨三均布三豎向三荷載作用三下，三殼板三的受三力以薄膜三內(nèi)力三為主，在三殼體三邊緣三受一三定的三橫向三彎矩三。根據(jù)三殼板三中的三內(nèi)力三分布三，一三般把三殼板三分為三三個(gè)三受力三區(qū)。1）中部三區(qū)域：該三區(qū)占三整個(gè)三殼板三大部三分。三殼板三主要三承受三雙曲三軸壓三力，三該區(qū)三強(qiáng)度三潛力三大。三僅按三構(gòu)造三配筋三即可三。一般三洞口三可開三在這三。2）邊緣三區(qū)域：該三區(qū)主三承受正彎三矩，使三殼體三下表三面受三拉。3）四角三區(qū)：承三受順剪三力，且三較大三。因三此產(chǎn)三生很三大主三應(yīng)力三。3）三四角三區(qū)：三承受三順剪三力，三且較三大。三因此三產(chǎn)生三很大三主應(yīng)三力。為承三受主三壓應(yīng)三力，三可將三局部三加厚三；為三承受三主拉三應(yīng)力三，應(yīng)三配置三45o斜筋三。在邊三緣區(qū)三域和三四角三區(qū)域三不允三許開三洞。對于三邊緣三構(gòu)件三，它三主要三承受三殼板三邊緣三傳來三的順三剪力三，做三法同三筒殼三橫隔三。三、三工程三實(shí)例三：1、三北京三火車三站2、三北京三網(wǎng)球三館第六三節(jié)三雙曲三拋物三面扭三殼屬于三負(fù)高三斯曲三率殼三。由三凸向三相反三的兩三條拋三物線三一條三沿著三另一三條平三移而三成。三也叫扭殼。鞍殼是由三一拋三物線三沿另三一凸三向相三反的三拋物三線平三移而三成。扭殼是從鞍三殼面中三沿直三紋方三向取三出來三的一三塊面三殼。雙曲三拋物三面殼三由殼三面和三邊緣三構(gòu)件三組成三，外三形特三征猶如三一組三拋物三線倒三懸在三兩根三拱起三的拋三物線三之間三，形三如馬三鞍，故三又稱三鞍形三殼。三倒懸三方向三的曲三面如三同受三拉的三索網(wǎng)三，向三上拱三起的三曲面三如同三拱結(jié)三構(gòu)，三拉壓三相互三作用三，提三高了三殼體三的穩(wěn)三定性三和剛?cè)龋箽と婵扇宰鋈煤苋?。扭曲三面殼單塊三扭殼雙曲三拋物三面殼雙曲三拋物三面殼因殼三面下三凹的三方向三猶如拉索，而三上凸三的方三向又三如薄拱，當(dāng)三薄拱三屈曲三，拉三索就三會進(jìn)三一步三發(fā)揮三作用三。避三免整三個(gè)屋三蓋結(jié)三構(gòu)發(fā)三生失三穩(wěn)破三壞，三提高三穩(wěn)定三性。因此三，扭三殼可三以做三的很三薄。同時(shí)三，雙三曲拋三物面三是直三紋曲三面，三板的三配筋三和模三板制三作簡三單，三可節(jié)三省三三材，三經(jīng)濟(jì)三指標(biāo)三好。一、三扭殼三結(jié)構(gòu)三組成三和型三式1）三組成三：由殼三板和三邊緣三構(gòu)件三組成。常用三扭殼三型式三：見三課本三圖。為改三變扭三殼邊三緣的三表現(xiàn)三力，三也可三把扭三殼邊三緣做三成曲三線，三其邊緣三構(gòu)件三不僅三承受三軸向三力，三還要三承擔(dān)三一定三彎矩三。2）幾何三尺寸①三跨度三：單三塊柱三網(wǎng)可三達(dá)3三0x三30三米②三矢高三：f三≥(三1/三5～三1/三8)三短邊三長度③三殼板三厚：三跨度三30三～6三0米三時(shí)，三板厚三50三～1三00三m三m3）邊緣三構(gòu)件：桁三架、三密柱三邊梁三、剛?cè)詨Χ?、三受力三特點(diǎn)：一般三按無彎三矩理三論計(jì)算三。在三豎向三均布三荷載三作用三下，三曲面三內(nèi)不三產(chǎn)生三法向三力，三僅存三在平三行于三直紋三方向三的S三，且三為常三數(shù)。三因而三殼體三各處三配筋三一致三。S產(chǎn)三生主拉三應(yīng)力和主壓三應(yīng)力，作三用在三與剪三力成三45三°的三截面三上。主拉三應(yīng)力三沿殼三面下三凹的三方向三作用三，為下凹三拋物三線索，主三壓應(yīng)三力沿三殼面三上凸三的方三向作三用，三為上凸三拋物三線，因三此，扭殼三可看三成由三一系三列拉三索和三一系三列受三壓拱三組成三的曲三面。受拉三索把三殼向三上繃三緊，三從而三減輕三拱向三負(fù)擔(dān)三。同三時(shí)，三受壓三拱把三殼面三向上三頂住三。減三輕索三向負(fù)三擔(dān)，三這種三雙向三承受三并傳三遞荷三載，三是受三力的三最好三方式三。扭殼三的邊三緣構(gòu)三件一般三為直三桿，三它承三受殼三板傳三來的三S,三一般三為軸三拉或三軸壓三構(gòu)件三。對于三：1三)屋蓋三為單三塊扭三殼，并直三接支三承在三A、三B兩三基礎(chǔ)三上，S三將通三過邊三緣構(gòu)三件以三合力三R的三方式三傳給三基礎(chǔ)三。這三是R三的水三平分三力對三基礎(chǔ)三有推三移作三用，三當(dāng)?shù)厝谷齻?cè)力三不足三時(shí)，三應(yīng)在三兩基三礎(chǔ)之三間設(shè)三拉桿三，以三保證三殼體三不變?nèi)巍?)三單塊三扭殼三的屋三蓋支承三在邊三緣構(gòu)三件上三時(shí)，邊三緣構(gòu)三件承三受殼三邊傳三來的三S作三用，三將在三拱的三方向三的支三座處三產(chǎn)生三對角三線方三向的三推力三，此三力可三設(shè)置三在對三角線三方向三的水三平拉