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林國華研習薄殼建築技術-起因

一個人握住一個雞蛋使勁地捏,無論怎樣用力也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼之所以能承受這麽大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻地分散到蛋殼的各個部分。

建築師根據這種"薄殼結構"特點,設計冬暖夏涼&防災避難的建築物。

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屋頂都採用了這種"薄殼結構"

薄殼結構建築學上的術語。殼,是一種曲面構件,主要承受各種作用產生的中面內的力。薄殼結構就是曲面的薄壁結構,按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,材料大都採用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強度,同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合,形成造型奇特新穎且能適應各種平面的建築,但較為費工和費模板。薄殼結構的優點是可以把受到的壓力均勻地分散到物體的各個部分,減少受到的壓力。許多建築物屋頂都運用了薄殼結構的原理。

薄殼理論彈性力學的一個研究內容,它研究薄殼體在各種載荷作用下的力學性能,如變形情況、內力分佈規律等。殼體也是結構力學的研究對象。所謂殼體是由內、外兩個曲面圍成的物體,兩個曲面稱為殼體的表面。與兩個曲面等距的點所形成的曲面稱為殼體的中面;兩曲面之間的中面法線長度稱為殼體的厚度。一般殼體可用中面的幾何形狀和厚度來描述。中面封閉的殼體稱為封閉殼體,否則稱為開口殼體。開口殼體除了內外表面外,還有四周的邊界面。最大厚度遠小於中面曲率半徑和另外兩個方向尺寸的殼體稱為薄殼。薄殼主要以沿厚度均勻分佈的中面應力而不是以沿厚度變化的彎曲應力來承受外載,具有重量輕、強度高的優點,所以在航天、航空、造船、化工、建築、水利和機械等工業中得到廣泛應用。

 

 

薄殼建築四大分類

1.柱面薄殼:是單向有曲率的薄殼,由殼身、側邊緣構件和橫隔組成。橫隔間的距離為殼體的跨度l↓1,側邊構件間距離為殼體的波長l↓2。

當l↓1/l↓2≥1時為長殼,l↓1/l↓22<1為短殼。

2.圓頂薄殼:是正高斯曲率的旋轉曲面殼,由殼面與支座環組成,殼面厚度做得很薄,一般為曲率半徑的1/600,跨度可以很大。

支座環對圓頂殼起箍的作用,並通過它將整個薄殼擱置在支承構件上。

3.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,其頂點處矢高與底面短邊邊長之比不應超過1/5。

雙曲扁殼由殼身及周邊四個橫隔組成,橫隔為帶拉桿的拱或變高度的梁。

適用于覆蓋跨度為20~50米的方形或矩形平面(其長短邊之比不宜超過2)的建築物。

4.雙曲拋物面殼:一豎向拋物線(母線)沿另一凸向與之相反的拋物線(導線)平行移動

所形成的曲面。

此種曲面與水準面截交的曲線為雙曲線,故稱為雙曲拋物面殼。

工程中常見的各種扭殼也為其中一種類型,因薄殼結構容易製作,穩定性好,

容易適應建築功能和造型需要,所以套用較為廣泛。

 

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