幕结构可以说是由双曲壳和折板演变而形成的一种结构形式。它由整体联系的三角形或梯形薄板组成,见图7-39。
图7-39 幕结构的形式
由于幕板双向曲折连续,因而具有双曲薄壳的性能。它是一种受力较好,施工较方便的壳体结构之一。幕结构可以是单跨的,也可以是两个方向多跨连续的。
建筑上的屋盖和楼盖常采用幕结构代替肋梁结构。它可以节省钢材和水泥,见表7-2。它的空间效果较好,在建筑上也是较好的一种结构形式。有时幕结构用作地下室的顶盖或倒置后作为结构的基础,也可获得较好的经济效果。幕结构的缺点是模板较费,因为每块模板或者是三角形的,或者是梯形的,模板的制作比较复杂,用料也较多。作为屋盖在低凹处积雪容易造成漏水。当然可以用轻质材料填平凹处做成平顶以利排水,但这样就会增加材料用量。
表7-2 幕结构与肋梁结构经济指标分析
1.结构形式及尺寸
幕结构的形式基本上可以分为两种:
第一种:幕顶支承在有柱帽的柱上,柱帽之间有水平板相互连接。柱帽宽度为(0.1~0.2)l,l为跨度。跨度或荷载较大时,在幕角的下边与柱之间做支托,以减少幕角应力,见图7-40a。
第二种:幕顶直接支承在无柱帽的柱上,柱之间有肋形边梁,见图7-40b。这种形式适用于荷载、跨度较小的情况下。
图7-40 幕结构的支承方式
a)有水平板及柱帽的幕结构 b)无水平板及柱帽的幕结构
对方形柱网,柱距为8~10m时,做幕结构屋盖是比较合理的。矢高f一般取(1/8~1/12)l。组成幕结构的板,其最大宽度、厚度、倾角与折板结构的要求相同,由于幕结构比折板结构的空间工作性能更好,所以板宽可以适当放大。(www.daowen.com)
图7-41 幕结构的计算简图与受力分析
2.受力特点
(1)中间水平板或肋梁的配筋计算 根据试验结果分析,由于各个幕间相连的幕角刚度很小,多跨的幕结构不考虑其连续性,仍按单个空间结构考虑,在两个方向分别当作梁计算,计算简图如图7-41所示。弯矩和所需受拉钢筋的截面面积按下式计算:
式中 b——下部水平板宽度与相应方向柱帽宽度的平均值。
式中 M——所求得的弯矩设计值;
Ag——下部水平板或肋梁内所需的受拉钢筋截面面积;
f0——上下水平板之间的中距;
Rg——钢筋的抗拉强度设计值。
(2)折板计算 折板可按多跨连续板计算,上面水平板双向受力,其余板单向受力。
(3)幕角计算 幕角计算是考虑柱帽与幕角连接处的承压强度。
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