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1、第八章 案例分析,8.1、有轨电车站 8.2、圆形手术教室 8.3、某集贸市场 8.4、某渡槽 8.5、半英里长的渡槽方案 8.6、某飞机棚,托罗哈(E.Torroja)作品案例 8.1 有轨电车站,本设计为一钢筋混凝土门式刚架,从结构上来说应该较 为简单。本设计的巧妙之处在于,进行结构设计时,根 据门式刚架弯矩图的正负,来布置其顶板和墙板。,沿月台设计成凸出体,供候车休息,且符合力学原理,8.2 圆形手术教室,概况:平面直径21.34m,中间无柱,屋盖上设一个圆形 或八角形的竖向天窗,且与底层同圆心。 设计方案有两种:,方案A为按常规的结构方案,而最后却选用了方案B,方案B主要构件配筋示意图
2、,由于屋面荷载的不对称性,为了验证计算结果,进行了小比例的模型试验,8.3 某集贸市场,概况:8个周边支柱支承一个球面圆屋顶,圆顶直径为47.6m,球面曲率半径为44.2m。,球面圆顶的外檐与8个圆柱形拱顶汇合,二者的交接区为圆顶的支承,使得结构内产生的主应力集中到边支柱上。,球面圆顶壳身厚度为8.89mm,在支承处逐渐增至45.72mm,支承点处的竖向力由柱承受,水平力由钢环箍(1630)承受。 施工时,环箍需先施加拉力,为此在钢环箍上设置花兰螺丝,待钢环箍拉紧后,用混凝土包起来,以防止锈蚀和温度变形。 为了减小温差变形对支承柱引起的弯矩,则柱应允许发生一定的径向侧移,为此柱截面设计成沿径向
3、截面较小,沿环向较大,如图。 同时,为防止壳身的失稳和壳边的压屈,自环箍中点设置径向杆件与拱身相连。,(1)球面壳结构的厚跨比为1:535,鸡蛋壳厚跨比为0.3mm:45mm=1:150,由于=32.60,则在屋面均部荷载作用下,屋面经纬两个方向均处于受压状态,混凝土不受拉,说明结构受力方案合理。 (2)球壳底部由8个水平刚度很大的筒壳将屋面荷载传给立柱,用钢环箍 产生的预拉力与水平推力 相平衡。同时,筒壳和 环箍还起到加强边缘构件 作用。 (3)还设有天窗,周边设有封闭的钢筋砼圆环形构件与壳面相连,是对壳开洞后的加固措施 (4)做到了建筑、结构、施工三方面的统一协调,既美观有经济。,8.4、
4、某渡槽,混凝土渡槽设计时,防止混凝土开裂是关键,以免槽壁漏水。,将渡槽每段设计成37.8m长,支承在间隔18.9m的支架上,两端各伸出9.45m。则有渡槽产生的弯矩均为负值,在两端和中点弯矩为零,支座处弯矩最大。为了抵消负弯矩产生的拉应力,用后张法对渡槽顶部施加预应力,则沿纵向全截面均受压。,在U形渡槽顶部每个一定距离设置一个横杆,通过花兰螺丝使其受拉,由于横杆的拉力,在U形槽壁内产生横向弯矩,使得渡槽内侧受压,压力越向底部越大。 为此,横向钢筋沿渡槽槽壁的外侧布置,以承受弯矩产生的拉力。此外,这种钢筋还像箍筋一样,能抵抗剪力。,该工程极其巧妙地将施加预应力方法与两端伸臂梁做法相结合,使得渡槽
5、在盛水时都处于纵横双向全截面受压状态,有效地防止渡槽开裂渗水,而且施工简便,造价便宜。,预应力的施加:先在槽顶部预留浅沟,作为张拉钢筋使用。预应力筋采用钢绞线,其端部可将各股钢绳做成弯钩,并埋入混凝土槽壁内,待同凝固后则将钢绞线锚固住。然后用夹具将钢绞线固定在槽顶浅沟的相应位置上,用一对水平力将钢绞线分离,则相当于对钢绞线进行张拉。待张拉完成后,在槽顶浅沟上一厚层砂子,以防止温度变化对其影响,几周后,再用千斤顶对预拉力进行校核。,渡槽各单元之间的连接:,渡槽支架形似一个巨大的双脚规,其上部具有与渡槽外形相同的形状。当花兰螺丝张拉U形截面时,为保证支承处能与槽壁一起变形,特在支承处专设接缝。 渡
6、槽槽身为筒状,其半个横截面形状为三次抛物线,不仅利于水流,也利于结构受力。,8.5 半英里长的渡槽方案,该渡槽长度较大(914m),且要求降低对渡槽施加预应力的造价,还要求设置尽可能少的膨胀节点。为此,本工程做成一个等跨连续梁方案。 本工程只在沿渡槽长度的中点处设置一个连接接头,在连续梁的端部设计成固定端支座,在中部节点上设置一个位于渡槽梁上端的三角拱。,三铰拱拱顶铰接处,设计为具有一定曲率的曲面,以保证当拱脚发生变化(产生位移)时,拱高不变,拱脚的推力不变。 支墩应具有足够的抗侧刚度,以防止渡槽梁在压力作用下发生失稳;同时,支墩设计为两铰连杆,以便更好的传递三铰拱的压力。,在重力荷载作用下,
7、三铰拱每侧拱脚处都有一个很大的水 平推力,这个推力需由渡槽槽壁承担,这样相当于对渡槽施 加了一个预压力。这种施加预应力的方法比前者更便宜。,拱产生的水平推力,三铰拱,支架,本设计特点,(1)因为渡槽为直线,利用三铰拱拱脚产生的水平推力,对渡槽施加预应力 (2)三铰拱拱顶处可以随不同温度而转动,使拱脚在不同气温下基本上都产生相同的水平推力; (3)渡槽支座做成可以在纵向发生水平位移的链杆,以有效地传递水平推力。 (4)本文未提供三铰拱曲线形状、拱顶铰弧线和构造做法。,8.6 某飞机棚,其屋盖的纵向檩条放置在跨度为35.1m的拱上,各个拱在对角线方向上相互交叉,形成一个刚度很大的圆筒面交叉网。 其
8、拱脚支承在门式刚架一侧的伸臂梁上,端部门式刚架通过设置对角线斜撑,来承受屋面拱的全部水平推力,而中间的各门式刚架则 不承担拱的水平推力,中间拱的水平推力通过水平刚度很大的屋盖传 递到两端的门式刚架上。,两侧的拱还承受一个轨道梁,下安装一扇有轨道大门。轨道梁承受作用在大门上的水平风荷载,通过屋盖拱的纵向檩条,传递给飞机棚后侧的扶壁墙上(见上图)。,屋盖在地面上拼装,采用一临时拉杆,承受水平推力, 成为一个自平衡结构。屋盖提升就位后,拆除临时拉杆。,屋盖拱为三铰拱,最大弯矩发生在拱腰处,因此,拱设计为变截面。拱脚和拱顶处截面最小,1/4跨度处截面最大。为此将一个工字钢沿腹部对角线剖开,然后焊接在一
9、起。,本结构有两点: (1)利用两侧门式刚架承受三铰拱的水平推力; (2)裁剪工字钢,焊接成变截面构件; 结构的构造做法与结构的受力分析相一致。,8.7马德里赛马场观众台,拉杆,轴力小,取消后空间开敞,取消柱,看台部分悬臂,改为悬臂,必须刚接,抗风,两支撑刚度大,温度变化时内应力大,故减小斜梁截面,第一次修改后的方案还存在的问题,弯矩大,加大截面,为了美观和经济,各构件改为曲线,形成最后方案,刚度很小的联系梁,具有足够的柔度,适应长度方向的温度变形,联系梁和观众看台形成纵向联系,保证结构整体的纵向稳定,端头大刚度联系梁将两品刚架形成纵向刚架,几种悬挑屋盖方案 a、连拱方案 b、劈锥壳方案 c、双曲抛物面方案,在支撑柱附近壳面的曲率要大,截面刚度要大;自由端附近壳面的曲率应小,截面刚度应较小;双曲抛物面方案最为合适。,屋盖剖面,8.8 拉斯考茨足球运动场观众台,观众台为跨度25.3米的悬臂结构屋盖,为减轻自重采用钢结构。 屋盖必须刚性锚固在抗弯能力很大的竖向结构上,采用混凝土结构,主体结构布置图,拉杆用作为走廊,以平衡门式刚架竖向构件在大跨屋盖下的倾覆力矩。 拉杆中设置花篮螺栓,拉杆可以调紧。,吊杆减小了走廊的跨度,即较小了走廊板的厚度和造价,8.9 雷索莱多斯回力球场,方案比较,
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