超级外链吧

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

超级外链吧
帖子
热搜: 发外链工具 外链资源 外链网站广告位招租:766698661
查看: 45|回复: 0

网壳结构(上):特点及失败案例

[复制链接]
发表于 2020-1-8 08:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

说到壳结构,首先我们看下定义。“壳结构是将杆件沿着某个曲面有规律地布置而形成的空间结构体系,其受力特点与薄壳结构类似,是以“薄膜”作用为主要受力特征的,即大部分荷载由壳杆件的轴向力承受”。鉴于社会的实际需要,石材幕墙需要改变一些原有的问题,更好的服务于社会,造福于人们。




本期中国幕墙AL小编就给大家介绍壳结构:特点及失败案例。



▲大英博物馆中庭(伦敦,2000)





▲MTF(M,2002-2005)

壳结构的特点

壳结构的定义有三个关键词:“曲面”、“杆件”、“薄膜作用”。我们从而可以找到壳结构在结构体系中的位置。



壳受力方式为薄膜作用,属于拱结构向三维的拓展;因此,与拱类似的问题会出现在壳上。比如:整体稳定问题;不对称荷载敏感等。



▲壳的各种格形式

壳由离散杆件组成,可以看作由连续壳体去除效率低下部分得到,其材料使用更少,但也因此冗余度比较低。壳结构还需要关注节点的刚度、施工的误差等。





▲单层壳的常用节点

基于以上特点,我们可以发现壳结构整体稳定性比较差,冗余度比较低,且对荷载分布方式、节点刚度敏感。所以很多结构工程师不愿意用壳,而壳结构也的确出过一些事故。

壳结构的两个倒塌事故

查尔斯威廉邮政学院穹顶

查尔斯威廉邮政学院(CWPC)于1970年建造了一个剧院。屋面采用钢结构穹顶,穹顶直径约52米,由环绕于四周的钢柱支承,钢柱间沿经线均匀布置四十榀钢管桁架。穹顶顶部设钢压力环,底部采用圆形的雨棚作为拉力环。纬向每隔一格布置连续十字交叉支撑。



▲穹顶结构布置示意图

1978年1月21日凌晨,剧院穹顶却因积雪和结冰导致中心突然凹陷,随即整体倒塌。



▲倒塌时的荷载分布情形

经过专家组的调查,最主要的原因就是设计时不当地采用过于简化的计算方法——只计算了均布自重及活荷载,而未考虑活荷载不利布置。

当晚,大雪在风力作用下在穹顶上产生了飘移,雪堆积在背风面造成了不均匀荷载。虽然总体雪荷载只有设计总荷载的14,但却集中在屋顶表面的13区段,不均匀荷载分布造成了倒塌。



▲结构失稳的示意图

倒塌的另一个原因是,结构工程师在设计时错误的将薄膜理论应用于格穹顶。设计中并未建立杆系模型来验算其整体稳定性。

布加勒斯特穹顶(BD)

罗马尼亚布加勒斯特穹顶1961年建成,跨度约936米,矢跨比约1:5。钢管杆件构成的单层壳,格呈等边三角形式,支承在沿圆形周边布置的混凝土柱上。在格的节点处有三个方向钢管汇交,如何连接?



▲壳的三角形格

工程师设计了一种用金属丝绑扎的方式。这种连接方式使构件都能贯通,大大简化节点构造、节省了组装成本。



▲钢管汇交节点的节点做法

1963年1月,穹顶在仅仅13设计雪荷载的作用下,发生了整体失稳。“穹顶沿着经线方向出现多条波峰波谷,像一个倒转的盘子一样塌了下来,而钢管杆件几乎丝毫未损。”



▲失稳形态示意图

事故调查表明,穹顶整体失稳有两个主要原因:

1)钢管汇交节点采用的绑扎方式。该方式不能限制杆件间的转动,甚至也可能相对滑动,大大降低了结构的稳定性。

2)根据简化的薄膜理论设计,钢壳的整体稳定承载力过低。实际需要根据杆件格进行计算。



▲失稳前(左);失稳后(右)

看到这里,大家可能会想,那壳结构以后是不是会被淘汰呢?下期我们就来回答这个问题。敬请期待~~~~

相关帖子

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

外链吧|超级外链|超级外链吧

(本站内容属用户自主发表,本站不承担任何法律责任,侵删:766698661@qq.com) GMT+8, 2020-7-7 14:12

Powered by Discuz! X3.4

© Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表