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高校大跨度空间结构施工技术培训讲义........
大跨空间结构
大跨度空间结构的特点是跨度大、构件重、安装位 置高、技术要求严格等.
1折板(Folded Plate)
折板是一种板架合一的大跨度屋盖结构,它具有平面构 件和空间结构两方面的优点.
一、折板的型式:
V 形折板 槽形折板 伞形折板
1
二、V 形折板的几何参数:
2
折板类别
跨度
l(m)
倾角
高 跨 比
板厚与板 宽之比t/b
跨度与波 度之比 l/B
简 支
悬 臂
f/l
f/lt
钢筋混凝土
V形折板
≤21
≥25°
1
1
5
1
35
3~7.5
15
预应力混凝 土V形折板
≤27
≥25°
1
20
1
7
1
40
3~5
V 形 折 板 几 何 参 数
3
三、V 形折板的施工:
(一)制作、运输
4
(二)吊装、灌缝
5
四、安装阶段稳定性验算:
V 形折板整体失稳的临界荷载值[q]k可按下式计算:
[q]k = 0.325E(
3
2
≥2.5
q —— 折板自重,换算成水平投影 计算(kN/m²)
E —— 折板混凝土的弹性模量(kN/m²)
l —— 折板跨度(m)
B —— 折板波度(m)
t —— 折板厚度(m)
b —— 折板宽度(m)
—— 折板倾角(°)
t
b
稳定安全度应满足下式要求:
[q]k
q + 0.5
B
) ( l )
sin
cos³(1-0.464cos²)
t
b
B
)
6
五、工程实例:
(一)巴黎联合国教科文组织总部会议大厅(1958年)
7
(二)美国伊利诺大学会堂(1962年)
8
北京:燕山石化某仓库(折板结构)
9
某折板结构水泵房(外景)
10
某折板结构水泵房(内景)
11
美国混凝土协会(ACI)折板结构
12
2 壳体(Shell)
由两个曲面所限定的物体,如果此两曲面之间的距离远比曲 面尺寸为小,就称为壳体.
薄壳(t/R ≤ 1/20)
壳体
(t —— 壳体的厚度
厚壳(t/R 1/20)
R —— 壳体中曲面曲率半径)
一、壳体结构的特点:
1.可覆盖大跨度空间而中间不设支柱;
2.自重轻、刚度大、整体性好、有良好的抗震性能;
3.造型美观,活泼新颖;
4.现浇薄壳需要耗费大量模板.
13
二、壳体结构的型式:
球壳(Domed Shell)
筒壳(Barrel Shell)
双曲扁壳(Shallow Shell)
鞍壳、扭壳(Hyperbolic Paraboloid)
14
三、壳体结构的材料:
砖壳体
钢筋混凝土壳体 钢结构壳体
玻璃钢壳体
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四、钢筋混凝土壳体的施工:
现浇整体式 现浇成型法
有支架拼装法
高空拼装法
无支架拼装法 整体顶升法
整体吊装法
整体提升法
(一)现浇成型法:
现浇成型法是在设计位置处支设模板,然后在模板 上绑扎钢筋和浇筑混凝土.
移动式模板 永久性模板 土胎模
充气薄膜模板
预制装配式
1.模板
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泵送混凝土
2.混凝土的浇筑
干法喷射
喷射混凝土
湿法喷射
3.工程实例
某厂房为双曲连续球壳屋盖
(1)模板和支架
(2)混凝土的喷射
17
18
(二)高空拼装法:
1.有支架拼装法:
某双曲拱屋盖工程,跨
度为40m,由11个拱圈(每个 宽度为5m)组成.每一拱圈又 分为5段,每段拱板尺寸为 5.0*8.27m,重6t.
19
2.无支架拼装法
某球壳顶盖结构采 用无支架拼装法,壳体 直径为40m,由7圈钢筋 混凝土带肋壳板及中心 一块现浇板组成,每块 重为1.5 ~ 2.0t.
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(三)整体吊装法:
1.整体顶升法——在地面装配成壳体后,利用千斤顶整体顶升,
包括上顶升法和下顶升法两类.
2.整体提升法——在地面装配成壳体后,利用提升设备整体提升.
某工程由边长为24*24m
的单倾组合扭壳组成,由4根柱 子支承,壳体总提升重为280t.
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五、工程实例:
美国麻省理工学院(MIT)礼堂球壳
(平面为正三角形)
22
美国麻省理工学院(MIT)礼堂(球壳铰支座)
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钢筋混凝土双曲扁壳受力合理,在跨越30 m左右的 跨度时,按计算所需的壳厚只需30~40 mm。设计中 一般按施工构造要求选用壳面厚度,例如北京火车站 正厅屋顶的扁壳,平面尺寸为35 m×35 m,矢高7 m, 壳厚选用80 mm,完全是施工工艺的要求。
北京:火车站鸟瞰图
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北京:燕山石化化肥库
(双曲扁壳屋盖、薄壳边缘构件为带拉杆的拱)
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北京燕山:钢筋混凝土组合双曲抛物面屋盖
26
3 网架结构安装
网架结构——即由杆件按照一定规律组成的网格结构.
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特点:
空间刚度大,整体性强,稳定性好;具有多向受力,抗震性 能好;同时兼有自重轻,节约钢材,制作安装方便等特点.
应用:大跨度空间结构. 一、分类:
平板网架(网架)
平面桁架系网架
四角锥体系网架
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