圆顶结构的工程实例分析.doc

建筑结构选型
——圆顶结构工程实例
圆顶薄壳是正高斯曲率旋转曲面壳, 由壳面与支座环组成, 壳面厚度做得很薄, 通常为曲率半径1／600, 跨度能够很大。支座环对圆顶壳起箍作用, 并经过它将整个薄壳搁置在支承构件上。依据建筑设计要求, 圆顶形式可采取球面壳、 椭球面壳及旋转抛物面壳等。
圆顶结构是极古老而近代仍在大量应用一个结构型式。它适适用于平面为圆形建筑, 圆顶结构穹拱式造型及四面传力特点, 使它既满足了杂技院、 剧院、 展览馆、 天文馆等建筑功效上要求, 又含有很好空间工作性能。
实例分析: 罗马小体育馆
罗马奥林匹克小体育馆为钢筋混凝土网状扁球结构。球壳直径为59.13米, 葵花瓣似网肋, 把力传到斜柱顶, 斜柱倾角与壳底边缘径向切线方向一致, 把推力传入基础, 结构轻巧且受力合理。
设计者为意大利建筑师A.维泰洛齐和工程师P.L.奈尔维。这座朴素而优美体育馆是奈尔维结构设计代表作之一, 在现代建筑史上占相关键地位。
小体育宫平面为圆形, 直径60米, 屋顶是一球形穹顶, 在结构上与看台脱开。穹顶上部开一小圆洞, 底下悬挂天桥, 部署照明灯具, 洞上再覆盖一小圆盖。就视觉而言, 略嫌低小。穹顶宛如一张反扣荷叶, 由沿圆周均匀分布36个“丫”形斜撑承托, 把荷载传到埋在地下一圈地梁上。斜撑中部有一圈白色钢筋混凝土“腰带”, 是隶属用房屋顶, 兼作联络梁。球顶下缘由各支点间均分, 向上拱起, 避免了不利弯距。从建筑效果上看, 即使轮廓丰富,又可预防因视错觉产生下陷感。小体育宫外形百分比匀称, 小圆盖、 球顶、 丫形支撑、 “腰带”等各部分划分得宜。小圆盖下玻璃窗与球顶下带形窗遥相呼应, 又与屋顶、 隶属用房形成虚实对比。“腰带”在深深背景上出现出来, 既丰富了层次, 又产生尺度感。丫形斜撑完全暴露在外, 混凝土表面不加装饰, 显得强劲有力, 表现出体育所特有技巧和力量, 使建筑取得强烈个性。
小体育宫优美球顶天花著称于世。它是一个建筑设计、 结构设计和施工技术巧妙结合优异艺术品。球顶由1620块用钢丝网水泥预制菱形槽板拼装而成, 板间部署钢筋现浇成“肋”, 上面再浇一层混凝土, 形成整体兼作防水层。预制槽板大小是依据建筑尺度、 结构要求和施工机具起吊能力决定。条条拱肋交错形成精美图案, 如盛开秋菊, 素雅高洁。球顶边缘支点很小, 丫形斜撑上部又逐步收细, 颜色浅淡, 再加上对应各支点间悬挂在球顶上深色吊灯对比作用, 使球顶仿佛悬浮在空中。如此独特意境令人赞叹, 难怪奈尔维被称作“钢筋混凝土诗人”。 小体育宫整个大厅尺度处理也很好。穹顶中心尺度最小, 越往边缘, 尺度逐步加大, 与支架相接处构件尺度最大。最外边三个一组构件, 顺着拱肋走向, 把力集中到支点上。而它们轮廓与丫形斜撑上部形成菱形, 又与预制槽板菱形相同, 不过它们是通透, 不显沉重。这种相同形状有韵律反复和虚实对比手法, 使整个穹顶分外轻盈友好。

实例分析: 北京天文馆
北京天文馆是新中国成立以后建成第一座天文馆, 她顶盖即是直径为25米半球形圆顶结构, 壳体厚度只有60毫米, 混凝土利用喷射法施工, 没平方米结构自重只有200千克左右。
北京天文馆, 位于北京西直门外大街, 为国家级自然科学类专题科学博物馆。关键经过人造星空模拟演出, 举行天文知识展览, 编辑出版和发行天文科普书刊, 组织进行大众天文观察等形式向公众宣传普及天文学知识。除此之外, 还依据不一样层次青少年学生常常性地组织举行天文讲座、 天文培训、 天文奥赛、 知识竞赛和天文科技夏（冬）令营等多种科普活动, 引导和培养学生们对自然科学爱好和爱好。北京天文馆已经成为中国向公众, 尤其是青少年公众开展天文科普宣传、 教育关键阵地。1995年以来, 天文馆前后被定名为国家和市、 区级科普教育基地、 科学与和平教育基地、 青少年爱国主义教育基地等, 并数次被评为国家和市级“科普优异集体”荣誉称号。