薄壳结构的作用是什么
薄壳结构
建筑结构选型——薄壳结构学校：专业班级：指导老师：小组成员：摘要大跨建筑中的壳体结构通常为薄壳结构，即壳体厚度于其中的最小曲率半径之比小于1/20，为薄壁空间结构的一种，它包括球壳、筒壳、双曲扁壳和扭壳等多种形式。
他们的共同特点在于通过发挥结构的空间作用，把垂直于壳体表面的外力分解为壳体面内的薄膜力，再传递给支座，弥补了板、壳等薄壁构件的面外薄弱性质，以比较轻的结构自重和较大的结构刚度及较高的承载能力实现结构的大跨度。
关键词形态分类受力特点应用与发展案例研究正文1 薄壳结构的定义壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
1.1薄壳结构的特点壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。
两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ)，当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R，跨度等)小得多时，一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。
现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。
而薄壳结构为双向受力的空间结构，在竖向均布荷载作用下，壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用，曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内，又称为薄膜内力。
而只有在非对称荷载(风，雪等)作用下，壳体才承受较小的弯矩和扭矩。
由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力，且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布，所以材料强度能得到充分利用；而且壳体为凸面，处于空间受力状态，各向刚度都较大，因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理想。
由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻，覆盖大面积，无需中柱，而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。
不过，薄壳结构也有其自身的不足之处，由于体形多为曲线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体(如球壳、扁壳)易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
薄壳结构原理
薄壳结构原理薄壳结构是一种常见的工程结构形式，其原理是利用薄壳的受力性能来承担外部荷载，实现结构的稳定和强度。
薄壳结构具有较高的承载能力和较小的自重，因此在建筑、桥梁、船舶等领域得到广泛应用。
本文将从薄壳结构的原理入手，介绍其受力特点、设计要点和应用范围，帮助读者更好地理解和运用薄壳结构。
首先，薄壳结构的受力特点是指其在受外部荷载作用下的受力性能。
薄壳结构主要受力于膜力和弯曲力，而薄壳的受力特点主要体现在以下几个方面：1. 膜力作用，薄壳结构在受到外部荷载作用时，其表面会产生张力和压力，形成膜力。
薄壳结构的受力性能与膜力的分布和大小密切相关，合理设计薄壳结构的形状和厚度，可以有效地控制膜力的分布，提高结构的承载能力。
2. 弯曲力作用，除了膜力外，薄壳结构还会受到弯曲力的作用。
在外部荷载作用下，薄壳结构会发生弯曲变形，产生弯曲应力。
合理设计薄壳结构的截面形状和支撑方式，可以有效地减小弯曲应力，提高结构的稳定性。
其次，设计薄壳结构需要注意的要点包括结构形状、材料选择和支撑方式。
薄壳结构的设计要点主要包括以下几个方面：1. 结构形状，薄壳结构的形状对其受力性能有重要影响。
合理选择薄壳结构的形状，可以使结构在受力时获得较好的受力性能，提高结构的承载能力。
2. 材料选择，薄壳结构的材料选择直接影响其受力性能和使用寿命。
合理选择材料，可以提高薄壳结构的强度和稳定性，延长结构的使用寿命。
3. 支撑方式，薄壳结构的支撑方式对其受力性能和稳定性有重要影响。
合理选择支撑方式，可以有效地减小结构的变形和应力，提高结构的稳定性。
最后，薄壳结构在建筑、桥梁、船舶等领域有着广泛的应用。
薄壳结构的应用范围主要包括以下几个方面：1. 建筑领域，薄壳结构在建筑领域主要应用于大跨度建筑和特殊形状建筑。
例如，穹顶结构、折板结构和双曲面结构等都是薄壳结构的典型应用。
2. 桥梁领域，薄壳结构在桥梁领域主要应用于特殊形状桥梁和大跨度桥梁。
生活中薄壳原理的应用
生活中薄壳原理的应用1. 薄壳原理简介薄壳原理是指当壳体较薄时，内外压力之差会引起壳体的变形。
薄壳结构在生活中有着广泛的应用，例如飞机机身、汽车外壳、手机壳等。
2. 薄壳原理在飞机设计中的应用薄壳原理在飞机设计中起到了至关重要的作用。
飞机的机身外壳通常由轻质的材料制成，如铝合金、复合材料等。
这样的设计可以减轻飞机的整体重量，提高燃油效率。
同时，薄壳结构还能承受较高的外部压力，保证飞机在高空飞行时的稳定性。
薄壳原理在飞机机翼设计中也得到了应用。
机翼的上表面受到较大的气动压力，而下表面受到较小的气动压力。
这种压力差引起的弯曲变形会改变机翼的椭圆形状，从而产生升力。
这是飞机能够飞行的基本原理之一。
3. 薄壳原理在汽车设计中的应用薄壳原理在汽车设计中也有着重要的应用。
汽车的车身外壳通常由薄钢板或塑料制成。
这样的设计既可以提高汽车的外观质感，又可以减轻整车重量，提高燃油经济性。
薄壳结构还用于制造汽车的引擎盖和车门。
这些部件所受到的压力主要来自风阻和行驶中的震动，薄壳结构能够有效地吸收和分散这些力量，提供更好的保护和安全性能。
4. 薄壳原理在手机设计中的应用薄壳原理在手机设计中起到了至关重要的作用。
手机的外壳通常由塑料、金属或玻璃等材料制成。
这些材料都具有一定的柔性，能够在外界压力下发生微小的变形，提供更好的抗压能力。
薄壳结构还用于手机的屏幕保护膜。
屏幕保护膜通常由超薄的聚合物材料制成，能够有效地防止手机屏幕刮花和碎裂，提高手机的使用寿命。
5. 薄壳原理在其他领域的应用薄壳原理不仅在飞机、汽车和手机等领域有着广泛的应用，还可以应用到其他领域。
例如，在建筑结构中，采用薄壳结构可以改善屋顶的负荷分布和抗震性能，提高建筑物的稳定性。
此外，薄壳原理还在航天器、船舶和桥梁等领域得到了应用。
这些结构需要同时满足轻量化和承受压力的要求，薄壳结构的设计能够有效地满足这些需求。
6. 结语薄壳原理作为一种重要的物理现象，在生活中的应用非常广泛。
南京力学小学新苏教版五年级下册科学第6课第2课时《蛋壳与薄壳结构》教学设计
南京力学小学新苏教版五年级下册科学第6课第2课时《蛋壳与薄壳结构》教学设计一. 教材分析《蛋壳与薄壳结构》这一课时主要让学生了解和认识蛋壳和薄壳结构的特点和作用。
通过观察和实验，学生能够理解薄壳结构在生活中的应用，以及其承受压力的原理。
教材中提供了丰富的图片和实例，帮助学生更好地理解和掌握知识。
二. 学情分析五年级的学生已经具备了一定的观察和实验能力，对于生活中的事物也有了自己的认知和理解。
但在薄壳结构方面，可能还比较陌生，因此需要通过实例和实验，让学生更好地理解和掌握知识。
三. 教学目标1.让学生了解和认识蛋壳和薄壳结构的特点和作用。
2.通过观察和实验，让学生理解薄壳结构在生活中的应用，以及其承受压力的原理。
3.培养学生的观察和实验能力，提高学生的科学思维能力。
四. 教学重难点1.薄壳结构的特点和作用。
2.薄壳结构在生活中的应用和承受压力的原理。
五. 教学方法采用观察、实验、讨论和讲解相结合的教学方法，引导学生通过自主学习和合作学习，提高学生的学习兴趣和参与度。
六. 教学准备1.准备相关的图片和实例，用于讲解和展示。
2.准备实验材料和工具，如蛋壳、薄壳结构模型等。
3.准备讨论题目，引导学生进行思考和讨论。
七. 教学过程1.导入（5分钟）通过展示一些生活中的薄壳结构图片，如鸡蛋壳、乌龟壳等，引导学生观察和思考，激发学生的学习兴趣。
2.呈现（10分钟）讲解薄壳结构的特点和作用，以及其在生活中的应用。
通过实例和图片，让学生更好地理解和认识薄壳结构。
3.操练（10分钟）学生分组进行实验，观察和比较不同薄壳结构模型在承受压力时的表现。
引导学生通过实验和观察，理解薄壳结构承受压力的原理。
4.巩固（10分钟）学生分组讨论，思考薄壳结构在生活中的应用，以及其对我们的生活和环境的影响。
引导学生进行思考和讨论，提高学生的科学思维能力。
5.拓展（10分钟）引导学生进行拓展思考，如如何设计和制作更坚固的薄壳结构等。
让学生发挥想象力和创造力，提高学生的科学创新能力。
薄壳建筑
5.2筒壳案例——金贝尔美术馆 此美术馆建于1972年，建筑师路易斯.康。美术 馆服务空间小跨距和被服务空间大跨距。屋顶包括 14块筒壳，跨距为30.5mⅹ7m，其中两片恰好为室 外的雨披，这些筒壳的剖面为摆线形。筒壳由方柱 支撑，墙均为非承重墙。大部分的筒壳屋顶在中央 都有一道91cm宽的天窗，筒壳屋顶所受的压力则经 由分持屋顶两半的混凝土块传递至两端。混凝土块 间的筒壳，作用如水平梁。天窗附近的混凝土块则 加厚，以维持稳定。筒壳边缘以混凝土边梁加厚， 很多人以为这些筒壳的结构机制和拱一般，其实是 错误的，否则混凝土边梁会更加厚。 筒壳底部除却钢筋外还加上收拉钢索加强，只有在 端部才加强为拱，拱与端墙间则为玻璃，强调端墙
2. 薄壳结构的形态分类
薄壳的曲面形式有很多，为了进行建筑创作和结构选型，我们曲率来描 述曲线和曲面上某处形态特征。假定曲面上任一点的两个主曲率分别是 K1、K2，则K1、K2的乘积称为该点的高斯曲率，即高斯曲率K=K1K2。 这样，对于各点具有相同几何特征的曲面，我们就可以用曲面上某一点 的高斯曲率来描述其基本形态特征：K=0为单曲面或零高斯曲面（如柱 面、圆锥面），K≠0为双曲面。在双曲面中，若K1、K2同号（在两个主 曲率方向上，去面向同一侧弯曲），即K>０，为正高斯曲面（如球面、 椭球面）；若K1、K2异号（在两个主曲率方向上，曲面向两侧弯曲）， 即K<０，为负高斯曲面（如马鞍形扭面）。 无论是等厚度壳体，还是变厚度壳体，我们都用壳体的中面来表述其结 构的曲面几何性质（中面指的是平分壳体厚度的曲面）。采用高斯曲率 进行分类可分为球壳、筒壳和扭壳等主要类型。 此外，壳体可以根据母线移动方式分为旋转曲面、平移曲面和直纹曲面， 还可以按照展开性质分为可展曲面和不可展曲面。综合考虑壳体结构的 形态特征和受力特性，在实际应用中，通常把壳体结构分为球壳、筒壳、 扁壳和扭壳这四种主要结构类型。
结构
平面受力结构体系有两个方面的优点，其一是荷载为单向传递，给计算分析带来方便；其二是桁架，钢架，拱等主体传力结构与屋面板结构是分离的，给结构吊装带来方便。
其缺点是结构内力较大，材料强度得不到充分利用，材料用量增大，空间整体性减弱，结构安全性降低。
薄壁结构指结构的厚度远较长度和宽度小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。
薄壳：壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构。
这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度。
当此厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。
在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用，而拱主要受轴力作用，因此，拱式结构比梁式结构受力合理，节省材料。
在面结构中，平板主要受力矩的作用（包括双向弯矩及扭矩）薄壳结构主要靠曲面内的双向轴力及顺剪力承重。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的。
曲率：是描述曲线的弯曲程度的量值，其倒数为曲率半径。
曲率半径：是这段圆弧为一个圆的一部分时所成圆的半径。
在曲面上取一点E，曲面在E点的法线为z轴，包括z轴可以有无限多个剖切平面，每个剖切平面与曲面相交，其交线为一条平面曲线，每条平面曲线在E点有一个曲率半径。
不同的剖切平面上的平面曲线在E点的曲率半径一般是不相等的。
这些曲率半径中，有一个最大和最小的曲率半径，称之为主曲率半径，分别用R′和R表示。
高斯曲率：设曲面在E点处的两个主曲率为k1，k2，它们的乘积k＝k1·k2称为曲面于该点的总曲率或高斯曲率。
它反映了曲面的弯曲程度。
薄壳结构的曲面形式：旋转曲面平移曲面直纹曲面薄壳结构的内力分为两类，作用于中曲面内的薄膜内力和作用于中曲面外的弯曲内力。
圆顶的下部支撑结构：（1）圆顶结构通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上（如砖墙，钢筋混凝土柱等）（2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上（3）圆顶结构支撑在框架上。
（4）圆顶结构直接落地并支撑在基础上。
圆顶的薄膜内力圆顶上任意一点的位置经线与纬线的交点确定薄膜内力只要是作用在单位环向弧长上的经向轴力以及作用在单位经向弧长上的环向轴力。
薄壳结构调研讲解
薄壳结构班级学号：1101404-25姓名：刘益宁指导老师：彭懿日期：2013.11.20调研建筑：星海音乐厅·悉尼歌剧院·国家大剧院1薄壳结构的定义：壳，是一种曲面构建，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
2薄壳结构的特点：壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。
两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ)，当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R，跨度等)小得多时，一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。
现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。
而薄壳结构为双向受力的空间结构，在竖向均布荷载作用下，壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用，曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内，又称为薄膜内力。
而只有在非对称荷载(风，雪等)作用下，壳体才承受较小的弯矩和扭矩。
由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力，且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布，所以材料强度能得到充分利用；而且壳体为凸面，处于空间受力状态，各向刚度都较大，因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理．想。
由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻，覆盖大面积，无需中柱，而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。
不过，薄壳结构也有其自身的不足之处，由于体形多为曲线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体(如球壳、扁壳易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。
双曲抛物面案例星海音乐厅星海音乐厅位于广州二沙岛，造型奇特的外观，富于现代感，犹如江边欲飞的一只天鹅，与蓝天碧水浑然一体，形成一道瑰丽的风景线。
薄壳结构的建筑特点有哪些
薄壳结构的建筑特点有哪些薄壳结构的建筑特点有哪些薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
下面是店铺给大家整理薄壳结构的建筑特点有哪些的简介，希望能帮到大家!薄壳结构的建筑特点壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。
因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。
除以上几种空间结构外，尚有组合网架结构、预应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用空间结构，都有自身的特点和实用范围。
比如点连接式玻璃幕墙支承结构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间的沟通和融合，人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整个结构系统，使这种结构系统不仅起到支承作用，而且具有很强的结构表现功能;索穹顶结构则完全体现了fuller关于“压杆的孤岛存在于拉杆的海洋中”的思想，是由连续的拉索和不连续的压杆组成的一各受力合理、结构效率极高的结构体系。
薄壳结构的简介建筑学上的术语。
壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。
薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分，减少受到的压力。
许多建筑物屋顶都运用了薄壳结构的'原理。
薄壳结构的分类1.柱面薄壳：是单向有曲率的薄壳，由壳身、侧边缘构件和横隔组成。
横隔间的距离为壳体的跨度l 1，侧边构件间距离为壳体的波长l 2。
当l 1/l 2≥1时为长壳，l 1/l 22<1为短壳。
薄壳就是利用了蛋壳结构原理
薄壳就是利用了蛋壳结构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。
龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。
虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。
建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。
这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。
薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群薄壳结构:一种曲面构件，可以承受各种强大的力。
“悉尼歌剧院又称海中歌剧院。
它矗立在……”望着电视上造型奇特，举世闻名的悉尼歌剧院，我不禁有些好奇，造型如此奇特的悉尼歌剧院，是靠什么原理成功建成的呢？我上网查找了一番，“薄壳原理”这几个陌生的字眼映入我的眼帘，什么叫“薄壳原理”呢？带着这个疑问，我继续向下看。
一行行密密麻麻的小字，全都是专业术语，从没有接触过物理学的我，一句也看不懂，好不容易看完了介绍，我对薄壳原理还是似懂非懂。
但我好像记得，上面介绍了一个关于薄壳原理的有趣的实验，为了彻底明白薄壳原理的奥秘，我决定动手做这个实验。
我找来了两个蛋壳，放在桌子上，一个让蛋壳的拱形面朝上，另一个则让蛋壳的凹陷面朝上。
我又拿来了一支笔，按照上面介绍的要求用力向第一个蛋壳捅去。
我心想，这个蛋壳一定会被捅碎，笔尖落下去之后，蛋壳却没有一点裂纹，我以为是用力不够，又用力再捅了一次，结果还是一样，蛋壳丝毫没有破裂的迹象，我不由的睁大了眼睛，我又反复试了好几次，可蛋壳像个骄傲的士兵一般，笔直的立在桌子上，向我示威。
我无奈的叹了口气，只好把笔尖对准第二个蛋壳，我本以为它也会像第一个蛋壳一样顽固不化，没想到它竟如此的不堪一击，我只用笔轻轻一捅，它便“四分五裂”了。
我面对着这个令人惊奇的结果，和这两个蛋壳，思索了很久。
难道这就是薄壳原理？我实在难以想象，在我眼中如此神秘的薄壳原理，竟会和两个小小的蛋壳有着密切的关联。
尽管做了这个实验，但我依然不能明白具体的薄壳原理到底是什么，于是我翻开了厚厚的资料书，继续探索着薄壳原理的奥秘。
小学科学26《蛋壳与薄壳结构》教案
小学科学26《蛋壳与薄壳结构》教案蛋壳与薄壳结构的教学案例引言：《蛋壳与薄壳结构》是小学科学的一部分，旨在帮助学生了解蛋壳和薄壳结构的特点、作用和应用。
通过实际观察和体验，培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
一、教学目标：1. 了解蛋壳和薄壳结构的特点和作用；2. 培养学生观察、分析和解决问题的能力；3. 培养学生动手能力和团队合作精神。
二、教学重点：1. 蛋壳和薄壳结构的特点和作用；2. 通过实际观察和体验，培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
三、教学过程：1. 导入：首先，教师可以向学生提问，让学生回顾一下之前学习过的有关结构的知识。
例如：什么是结构？结构的作用是什么？请举一个例子。
接着，教师介绍本课的主题：《蛋壳与薄壳结构》。
告诉学生我们将要学习和探索蛋壳和薄壳结构的特点和作用。
2. 学习蛋壳结构：首先，教师向学生展示一颗鸡蛋，并请学生观察和描述鸡蛋的外观特点。
然后，教师鼓励学生轻轻用手指按压鸡蛋壳并找出它的特点。
让学生判断鸡蛋壳是属于薄壳结构还是厚壳结构。
接着，教师可以示范用一个壳比较薄的鸡蛋和一个壳比较厚的鸡蛋之间的差别。
让学生观察并回答问题：为什么厚壳的鸡蛋比薄壳的鸡蛋更结实？3. 探索薄壳结构：在这一部分，教师可以给每个小组分发若干张纸，要求学生将纸用不同的方法折叠成不同的形状。
然后，教师可以把球状的纸球放在一个台子上，并让学生将一些物体放在纸球上观察。
通过观察和分析，学生可以发现球状结构的纸球相对稳定，接着，由学生自己发现和总结球状结构对物体有较好的支撑作用。
4. 总结：在学生完成薄壳结构的探索后，教师可以引导学生进行总结并回答以下问题：什么是薄壳结构？薄壳结构的特点有哪些？薄壳结构有哪些应用？五、延伸活动：1. 学生可以选择一种薄壳结构，例如杯子、花瓶等，进行拆解，并观察其结构和特点。
2. 学生可以以小组为单位设计一个新的薄壳结构，并通过实际搭建展示给全班同学。
六、教学反思：在本节课中，学生通过观察和实验的方式了解了蛋壳和薄壳结构的特点和作用。
第六章 薄壁空间结构
横隔（跨度）－－ 功能：承受顺剪力，将内力传到下部结构 型式：5种
l1 / l2 ≥ 3
6.3.2 筒壳的受力特点
1. 当 l1 / l 2 ≥ 3 2. 当 l1 / l 2 ≤ 2 时；为长壳：按梁理论计算 时；为短壳：按照薄膜理论计算
3.当 2 < l1 / l 2 < 3 时；为中长壳：薄壳，半弯矩理论计算 4.横隔：按偏心受拉构件设计
6.6 双曲抛物面扭壳
双曲抛物面扭壳是双曲抛物面截取的直纹曲面 。
双曲抛物面扭壳
6.6.1 结构的组成
壳板 1.双倾单块 2.单倾单块 3.组合型 边缘构件 形式：1.三角形桁架 2. 拉杆人字架
l1 / l2 ≥ 3
6.6.2 双曲抛物面扭壳的受力特点
四坡屋顶 ：三角形桁架受力 单块扭壳：对角线方向的推力 落地扭壳：边框推力
6.3.3 筒壳的结构构造
f 1.短壳： > 1 / 8l 2 ，t 与配筋按构造 2.长壳：f > 1 / 8l 2 ，h ≈ 1 / 10 ~ 1 / 12l 2 ； 可取 1 / 300 ~ 1 / 500l 2 ， t
配筋按计算确定 3.天窗孔的布置 4.装配整体式圆柱面筒壳
6.3.4 结构实例
大坂市中央体育馆
所 在 地：大坂市港区田中3丁目 设计时间：1992年8月～1993年5月 施工时间：1993年6月～1996年5月 设计监理：大坂市都市整备局营运部
m 施工企业：大林·西松·浅沼建设共同体
2
结构类别：基础：现场灌注混凝土桩，现场 灌注混凝土连续墙 上部结构：预应力混凝土球形壳体 建筑面积：38425m2
6.2 圆顶
圆顶是正高斯曲率的旋转曲面壳。根据建筑设计的要求， 圆顶的形式可采用球面壳、椭球面及旋转抛物面壳等。
《薄壁空间结构》
（二）筒壳的分类及受力特点
1. 长筒壳
当跨长 l1 与波长 l 2 的比值 l1 / l2 ≥3时，称为长筒壳。
对于较长的壳体，因横隔的间距很大，纵向支承的柔性很大，壳体的变形 与梁一致。这时长筒壳结构中的应力状态和曲线截面梁的应力状态相似， 可以按照材料力学中梁的理论来计算。
长筒壳的受力特点
使圆顶与斜拱形式协调，风格统一
圆顶结构由壳身、支座环、下部支承构件 三部分组成。
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（三）圆顶的受力特点 一般情况下壳面的径向和环向弯矩较小可以忽略，壳面内可按无弯矩理论计算。 在轴向（旋转轴）对称荷载作用下，圆顶径向受压，环向上部受压，下部可能 受压也可能受拉，这是圆顶壳面中的主内力, 从此可以看出，圆顶结构可以充分 利用材料的强度。
（a）平滑圆顶 （b）肋形圆顶 （c）（d）多面圆顶 在实际工程中，平滑圆顶应用较多。当建筑平面不完全是圆形，或由于采光 要求需要将圆顶表面分成独立区格时，可采用肋形圆顶。肋形圆顶是由径向 肋系、环向肋系与壳板组成，与壳板整体连接。多面圆顶结构是由数个拱形 薄壳相交而成。有时为了建筑造型上的要求，也可将多面圆顶稍作修改。 多面圆顶结构与圆形圆顶结构相比，其优点主要是支座距离可以较大，同时 建筑外形活泼。多面圆顶结构比肋形圆顶结构经济，自重较轻。
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2. 短筒壳
当跨长 l1 与波长 l 2 的比值 l1 / l2 ≤1/2时，称为短筒壳。
对于短筒壳，因为横隔的间距很小，所以纵向支承的刚度很大。 这时壳体的弯曲内力很小，可以忽略不计，壳体内力主要是薄膜内力， 故可按照薄膜理论来计算。
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3.中长筒壳
当跨长l1 与波长 l 2 的比值 1/2<l1 / l2 <3 时，称为中长筒壳。
薄壳结构在工程中的应用
空间结构在工程中的应用摘要：随着科技的日新月异的发展，空间结构在工程中的应用也越来越多，占着很重要的位置。
空间结构指结构构件三向受力的大跨度的，中间不放柱子，用特殊结构解决的叫做空间结构。
有以下五种类型：网架结构、悬索结构、壳体结构、管桁架结构、膜结构。
下面让我们看一看空间结构在工程中的应用。
关键词：空间结构；应用；发展1、研究空间结构在工程中的应用的意义1.1空间结构在国内外科技创新发展概况和最新发展趋势当今国际新型空间结构发展的热点当属张拉整体结构体系、膜结构、玻璃采光顶钢网壳等轻型体系。
1.1.1张拉体结构体系1962年美国著名建筑大师R.B.Fuller提出张拉整体概念，并创造了Tensegrity 一词。
Fuller将此形象地定义为使压杆成为拉杆海洋中的孤岛。
1984年美国D．H．Geiger利用此概念构造了连续受拉索和不连续的压杆组成的预应力空间结构索穹顶，1988年用于汉城奥运会体育场馆与击剑馆以来，世界上已建索穹项十余幢。
美M．ELevy和T．EJing设计的1996年亚特兰大奥运会主场馆，平面尺寸240×192m，更是得到了世界各国的瞩目。
IASS--2004大会共有20多篇与此相关的论文。
主要研究开拓新的结构型式、结构体系的判定、找型分析的运动学和静力学方法、预应力模态和优化设计、温度效应分析、稳定问题、施工成形技术全过程分析等。
IASS委员会执委法国R．Morro经过十年研究，于2003年出版了索穹顶的专著，认为该类体系为结构的未来；2002年日本K．Kawaquchi等在Chiba建造了一对张拉整体框架，上有薄膜屋面，用以研究温度变化对结构的影响。
1.1.2 模结构膜结构以其造型千姿百态、施工安装快速、自重轻、透明度较好等优点受到建筑界的青睐，近十余年来在国内外得到较迅速发展。
IASS--2004大会就有12位教授应大会邀请作了“膜结构在中国的发展与现状”的报告。
什么是薄壳结构 壳,是一种曲面构件,主要承受各种作用产生的中
什么是薄壳结构壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢·什么是薄壳结构壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构为曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大多采用钢筋混凝土。
壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中...·什么是薄壳结构壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构为曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大多采用钢筋混凝土。
壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中...·关于薄壳结构的形式薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳；按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。
...·关于薄壳结构的形式薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳；按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。
...·请介绍一下薄壳结构的特点壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。
因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式...·请介绍一下薄壳结构的特点壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。
因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式...·请介绍一下地下结构按结构形状划分地下空间结构可按结构形状划分为矩形框架结构、圆形结构、拱与直墙拱结构、薄壳结构、敞开式结构等，如图所示。
11薄壳
通风采光
在顶部开设圆形孔洞
11.3.1 圆顶结构组成和形式
支座环
是圆顶结构保持几何不变的保证； 作用类似于拱式结构中的拉杆； 对圆顶壳面起箍的作用，阻止圆顶结构在竖 向荷载作用下的裂缝开展与破坏； 主要承受环向拉力和弯矩 保证壳体基本上处于受压状态；并实现结构 的空间平衡。
11.3.1 圆顶结构组成和形式
锥面 锥状面
11.2 薄壳的曲面形式
复杂曲面
在上述的基本几何曲面上任意切取一部分或 将曲面进行不同组合。
交叉圆柱壳， 由锥扇形曲面形成的扇贝形圆屋顶。
11.3 圆顶薄壳
圆顶薄壳的特点
旋转曲面、正高斯曲率；
球面壳、椭球面壳、旋转抛物面；
适用于平面形状为圆型的建筑；
杂技院、剧院、展览馆、天文馆、圆形水池顶盖
11.3.3 圆顶薄壳的构造
局部处理
由于支座环对壳板边缘变形的约束作用，壳 板的边缘附近将会产生经向的局部弯矩。 将壳板靠近边缘部分局部加厚，并配置双层 钢筋。边缘加厚部分须做成曲线过渡。加厚 范围一般不小于壳体直径的1/12~l/10，增加 的厚度不小于壳体中间部分的厚度。 加厚区域内的钢筋宜径为4~10mm，间距不 大于200mm。须注意上层钢筋受拉，应保证 其有足够的锚固长度。 大跨度时，支座环宜采用预应力钢筋混凝土
11.1 概述
薄壳的特点
体型复杂； 现浇结构时费工费模板材料，施工不便； 板厚太小，结构厚度和保温隔热都靠这几公 分厚的材料，隔热效果不好； 长期日晒雨淋容易开裂； 壳板的曲面容易引起室内声音反射和混响， 对声音效果要求高的大会堂、体育馆、影剧 院等不宜采用。
11.1 概述
薄壳的曲面构成
11 薄壳结构
壳结构的演变
薄壳结构
4、复杂曲面
在上述基本几何曲面上任意切取一 部分，或将曲面进行不同的组合，便可 得到各种各样的复杂曲面。
三、薄壳结构内力
1）薄膜内力（中曲面内）：正向力、顺剪力 2）弯曲内力（中曲面外）：横剪力、弯距、扭距 理论上，当t/R《1/20且能满足下列条件时： 壳体具有均匀连续变化的曲面； 壳体上的荷载是均匀连续分布的； 壳体的各边界能够沿着曲面的法线方向自由移动， 支座只产生阻止曲面切线方向位移的反力。薄膜 内力是壳体结构的主要内力。
二、薄壳结构曲面形式
（一）按高斯曲率分类： 设曲 面在P点处 的两个主曲率为 k1，k2，它们的乘积k＝k1· k2称为曲面 于该点的总曲率或高斯曲率。它反映了 曲面的一股弯曲程度。
• 按高斯曲率的符号划分： 1）正高斯曲率的曲面 K>0 2）零高斯曲率的曲面K=0 3）负高斯曲率的曲面K<0
1、旋转曲面 定义：由一平面曲线作母线绕其平面内 的轴旋转而成的曲面。 该平面可有不同形状，如球形曲面，旋 转双曲面，圆顶结构。
人们从这些天然壳体中受到启发利用混凝土的可塑性创造出各种形式的薄壳结薄壳结构是一种新型薄壁空间结构可充分利用钢筋混凝土的可塑性形成各种形状如筒壳折板波形壳双曲壳半球形壳等
自然界某些动植物的种子外壳、蛋壳、贝壳 ，可以说是天然的薄壳结构，它们的外形符合力 学原理，以最少的材料获得坚硬的外壳，以抵御 外界的侵袭。人们从这些天然壳体中受到启发， 利用混凝土的可塑性，创造出各种形式的薄壳结 构。
• 优点：强度高，刚度大，用料省，自重 轻，覆盖大面积，无需中柱，造型多变， 曲线优美，表现力强。 • 缺点：体形复杂，当采用现浇结构时， 模板制作难度大，费模费工；壳体太薄， 隔热保温差；某些壳体易产生回声现象。
薄壳结构1
➢扭壳的边缘构件 •落地拱单块扭壳屋盖
顺剪力
落地拱扭壳屋盖边框推力的平衡
合力R作用于A、B的基础上
当地基抗侧移能力不足时， 在基础之间设置拉杆
薄壁空间结构
第一节 概 述
一 、薄壳结构的概念 ➢概念 • 壳体结构
➢比较
• 等厚度壳
• 薄壳
双轴力 顺剪力
平板
双弯矩 扭矩
➢优点
壳体
空间受力 薄膜内力
薄膜内力
很大的强度、刚度 材料强度充分利用
一 、薄壳结构的概念
➢中曲面
➢高斯曲率
K
k1
k2
1 R1
1 R2
(1)
法 截
线
一 、薄壳结构的概念
是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别 筒壳 横向 与拱类似 壳身产生环向压力
纵向 与梁类似 把上部竖向荷载传递给横隔
➢长壳 l1 / l2 3 横向拱的作用小；纵向梁传力显著。近似梁作用 按梁理论计算
➢短壳 l1 / l2 1/ 2 横向拱的作用明显；纵向梁传力作用很小。近似拱作用 内力主要为薄膜内力，按薄膜理论计算
双弯矩 扭矩 横向剪力
➢薄膜内力为主要内力的情况：
四、薄壳结构的施工方法
➢现浇混凝土壳体 ➢预制单元、高空装配成整体壳体 ➢地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升 ➢装配整体叠合壳
北京天文馆
第二节 圆 顶
一 、圆顶的结构组成及结构型式
壳身 支座环
1.壳身结构
下部支承
平滑圆顶
肋形圆顶
多面圆顶
第二节 圆 顶
➢中长壳 1/ 2 l1 / l2 3 拱和梁的作用都明显。 存在薄膜内力和弯曲内力，按弯矩理论或半弯矩理论计算
第5章薄壳结构
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.3 筒壳与锥壳 5.3.1 筒壳的结构组成及结构型式
跨度l1：两个横隔之间的距离 波长l2：两个侧边构件之间的距离 （筒壳的纵向） （筒壳的横向）
边梁(侧边构件)Biblioteka 横隔板 是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.3 筒壳与锥壳 5.3.1 筒壳的结构组成及结构型式 侧边构件截面形式筒壳 边梁的型式
大圆从球面上切割的
2.平面形状为48m*41.5m的曲 边三角形
3.壳面荷载通过薄壳的三个边 传至支座。
割球壳屋顶实例
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.2 圆顶 5.2.1 圆顶的结构组成及结构型式 组成
壳 身
支座环 下部支承
1）壳身结构
圆顶的壳身结构
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.2 圆顶 5.2.1 圆顶的结构组成及结构型式
旋转曲面
由一条平面曲线绕着该平面内某 一指定的直线旋转一周所形成的 曲面
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.1 概述 5.1.2 薄壳结构的曲面形式
平移曲面
由一条竖向曲线做母线沿着另一条竖向曲线（导线）平行 移动所形成的曲面
椭圆抛物面
双曲抛物面
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.1 概述 5.1.2 薄壳结构的曲面形式
壳体结构的强度和刚度主要是利用其几何 形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取 得的，这是薄壳结构与拱式结构相似之处。
第5章 钢筋混凝土空间薄壁结构 5.1概述
梁式结构 排架结构 刚架结构 拱式结构
面外:需设支撑体系保证安 全及稳定 平面受力结构
面内:承受屋面板传来的竖 向荷载
平面受力结构体系的特点: 优点:荷载为单向传递，计算分析方便，结构施工吊装方便。 缺点:结构内力较大，材料强度得不到充分发挥，随着结构材料用量
建筑结构的基本类型
建筑结构的基本类型建筑结构是指建筑物内部或外部为了承受重力、风力、地震力等外力作用而形成的一种持久平衡的构造系统。
建筑结构的基本类型包括框架结构、壳体结构、拱结构、悬挑结构等。
1.框架结构：框架结构是由柱、梁、墙等构件组成的框架，这些构件按照一定的规则和角度连接在一起。
框架结构一般用于多层建筑或大跨度建筑中，能够有效地承受和传递重力和水平力。
常见的框架结构包括钢结构、混凝土框架和木结构等。
2.壳体结构：壳体结构是通过曲线、曲面或曲面组合而成的薄壳结构，它能够利用图形的整体性来承受和传递外力。
壳体结构一般用于跨度较大、高度较低的建筑中，如体育馆、机场候机楼等。
常见的壳体结构有穹顶、抛物面和双曲面等。
3.拱结构：拱结构是由拱和基座组成的一种纵向受力构造，能够通过按照一定的几何形态传递垂直力和水平力。
拱结构一般用于跨度较大的建筑中，如桥梁、穹顶等。
常见的拱结构包括圆拱、扁拱和多孔拱等。
4.悬挑结构：悬挑结构是建筑物的一部分伸出主体结构范围之外，通过支撑装置而悬挑在空中的结构。
悬挑结构一般用于创造开放的、无遮拦的空间，如露天剧场、走廊等。
常见的悬挑结构包括悬挑梁、悬挑板和悬挑柱等。
除了这些基本类型，还有一些其他的建筑结构类型，如斜拉结构、网壳结构等。
斜拉结构是由斜拉索和基座组成的结构，能够通过拉弦传递力。
网壳结构是由网状构件相互连接而成的结构，它能够通过构件的刚性来承受外力。
这些结构类型常常与基本结构类型相结合，形成复杂的建筑结构，提供了更多的设计选择和创造性的可能。
总之，建筑结构的基本类型是框架结构、壳体结构、拱结构和悬挑结构。
这些结构类型在不同的场景中应用广泛，为建筑物提供了稳定性和美观性。
同时，各种结构类型也可以相互组合，实现复杂、独特的建筑结构，满足人们对于美和功能的不同需求。
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薄壳结构的作用是什么
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稳定性好，由壳面与支座环组成，故称为双曲抛物面壳：一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面，因其容易制作：一竖向抛物线沿另一凸向与之相反的抛物线平行移动所形成的曲面.好处。
工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型，但较为费工和费模板、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。
双曲扁壳由壳身及周边四个横隔组成，l↓1／l↓22＜1为短壳。
此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线，壳面厚度做得很薄、圆顶薄壳。
4）双曲抛物面壳。
薄壳结构适用于覆盖跨度为20～50米的方形或矩形平面的建筑物，横隔为带拉杆的拱或变高度的梁：薄壳结构为曲面的薄壁结构：1）筒壳，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑：壳体能充分利用材料强度，跨度
可以很大，容易适应建筑功能和造型需要。
3）双曲扁壳，一般为曲率半径的1／600，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上.应用，侧边构件间距离为壳体的波长l↓2。
横隔间的距离为壳体的跨度l↓1。
支座环对圆顶壳起箍的作用。
2：是正高斯曲率的旋转曲面壳，按曲面生成的形式分筒壳、侧边缘构件和横隔组成。
3。
2）圆顶薄壳。
当l↓1／l↓2≥1时为长壳，材料大多采用钢筋混凝土，由壳身：是单向有曲率的薄壳.含义。
薄壳结构实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，其顶点处矢高f与底面短边边长之比不应超过1／51，故应用较广泛，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
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