(八)薄壳结构
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。
浅谈薄壳结构
折板结构可认为是薄壳结构的一种，它是由若干狭长的薄板以一定角度相交连成折线形的空间薄壁体系。我国常用为预应力混凝土V形折板，具有制作简单、安装方便与节省材料等优点，最大跨度可达24m。折板结构的折现形状横截面，大大增加了空间结构刚度，既能做梁受弯，又能作拱受压，且便于预制，因而得到广泛的发展。近年来在园林建筑中运用尤为广泛，在我国园林建筑中也起到不容忽视的作用, 深受园林建筑师的重视。以薄壳结构在我国园林建筑中的应用所取得的成就意义来看主要有三个方面: 1) 在园林建筑中应用新材料代替了木材、砖、石; 2)在结构上趋于计算更合理的利用空间; 3) 适用于形态多样的造型, 结构稳定强度大, 能塑造大型空间建筑, 节省物力、财力。这些薄壳结构所具有的优越性在园林建筑应用发展中具有十分重要的意义。
2.3 组合式壳体
A.圆柱面壳体沿对角线切开后重组(见图9)。
B. 双曲抛物面切割重组( 见图10)。
图9 圆柱面壳体沿对角线切开后重组示意图 图10 双曲抛物面切割重组示意图
3 薄壳结构所采用的材料
从经济上考虑, 优先考虑采用钢筋混凝土作为材料, 为改进其抗裂性能差的缺点, 可采用钢丝网加高标号水泥砂浆作粘结剂, 使其达到较高的力学性能, 由此还可减少壳体的厚度。如进一步采用现代材料科学的成果, 使用高强度钢丝或其他高强度纤维组织物, 并在水泥中添加高分子聚合物, 其性能尚可进一步提高。采用薄钢板作为薄壳结构材料或用玻璃钢材料, 这些材料的各项力学性能好, 而且耐大气的侵蚀, 外形呈多种曲面的壳体, 以弥补材料弹性模量的不足。
薄壳结构
薄壳结构受力特点及天津博物馆案例分析班级：土木N073 学号：2007456791432 姓名：周峰近几年来，建筑师又在蛋壳的启示下，设计了小到自行车棚大到现代化的大型薄壳结构的建筑物。
这种建筑物既坚固又节省材料。
我国北京火车站大厅房顶就是采用这种薄壳结构，屋顶那么薄，跨度那么大，整个大厅显得格外宽敞明亮，舒适美观。
举世闻名的悉尼歌剧院也是一座典型而新颖的薄壳建筑。
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。
1．筒壳（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。
2．圆顶薄壳：是正高斯曲率的旋转曲面壳，由壳面与支座环组成，壳面厚度做得很薄，一般为曲率半径的1／600，跨度可以很大。
支座环对圆顶壳起箍的作用，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。
3．双曲扁壳（微弯平板）：一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面，其顶点处矢高f 与底面短边边长之比不应超过1／5。
双曲扁壳由壳身及周边四个横隔组成，横隔为带拉杆的拱或变高度的梁。
适用于覆盖跨度为20～50米的方形或矩形平面（其长短边之比不宜超过2）的建筑物。
4．双曲抛物面壳：一竖向抛物线（母线）沿另一凸向与之相反的抛物线（导线）平行移动所形成的曲面。
此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线，故称为双曲抛物面壳。
工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型，因薄壳结构容易制作，稳定性好，容易适应建筑功能和造型需要，所以应用较为广泛。
蛋壳就是利用了薄壳结构原理，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。
8,9第八章拱结构第九章薄壳结构
(3)利用拉杆来承受水平推力 利用拉杆来承受水平推力 在拱脚处设置钢杆， 在拱脚处设置钢杆，利用钢杆受拉从而抵抗拱 的推力(图 的推力 图8—5a、b)。这种解决办法传力路线最 、 。 简短， 简短，在拱结构的范围内直接解决推力问题面不致 将推力传给支承拱的结构构件上。钢杆因为受拉、 将推力传给支承拱的结构构件上。钢杆因为受拉、 这样处理的拱故也称“拉杆拱” 这样处理的拱故也称“拉杆拱”。拉杆拱因为推力 问题可在拱本身独立解决， 问题可在拱本身独立解决，故拉杆拱普遍用于屋盖 结构上。 结构上。 为了避免拉杆在自重作用下严重下垂，通常设 为了避免拉杆在自重作用下严重下垂， 置吊杆以维持拉杆的水平依置(图 置吊杆以维持拉杆的水平依置 图8—5a、b)。 、 。
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三、钢筋混凝土大拱的施工方案
出于拱的外表面 出于拱的外表面是空间曲面，所以大拱施工时的模板 间曲面， 放样、 位和控制的难度大；拱的总重达 总重达3000t以上。 以上。 放样、定位和控制的难度大；拱的总重达 以上 如果用常规搭架的方法浇筑混凝土， 如果用常规搭架的方法浇筑混凝土，搭架材料的消耗和 其他费用很大；施工要求很高． 其他费用很大；施工要求很高．质量与安全问题也难于 保证。 保证。 因此，在结构设计阶段，就对施工方法、 因此，在结构设计阶段，就对施工方法、施工阶段 应力变形的控制与监测、安全等方面作了系统的研究， 应力变形的控制与监测、安全等方面作了系统的研究， 构思了一个“钢管混凝土半刚性骨架 钢管混凝土半刚性骨架”的无支架施工空间 构思了一个 钢管混凝土半刚性骨架 的无支架施工空间 大拱的方法。 大拱的方法。 这一方法的要点是：先制作一个钢管混凝土 这一方法的要点是：先制作一个钢管混凝土拱形骨 作为施工期间的承重支架． 架．作为施工期间的承重支架．大拱的模板就直接悬挂 在这个骨架上 大拱的混凝土浇筑完毕后， 在这个骨架上；大拱的混凝土浇筑完毕后，这个骨架就 久留在混凝土内，作为大拱的劲性配筋，如图8—20 永久留在混凝土内，作为大拱的劲性配筋，如图 图8—21所示。 所
建筑结构：薄壳结构
3. 几种主要薄壳结构的受力特点
• 薄壳主要是承受由于各种作用而产生的中 面内力（薄膜力），即受到平行于表面作 用的应力，有时也存在面外作用的弯矩、 剪力和扭矩等其他内力。
3.1球壳
• 球壳为旋转曲面壳，可以是圆球面壳、椭球面壳或旋转抛物面 壳等多种形式，为正高斯曲面，通常被称为穹顶。由于它在水 平面上的投影为圆，非常适合于平面为圆形以及正多边形的集 中式大跨建筑，自古以来，从古典建筑中的神庙、教堂，到近、 现代建筑中的天文馆、杂技场等，都有广泛的应用。 • 过去，人们对球壳中的内力分布并不十分清楚，许多传统建筑 中的穹顶经常发生开裂现象。以圆球形壳体为例，壳体中，沿 经向德薄膜力总是压力，而沿纬向的薄膜力并不都是压力，压 力自上而下逐渐减小，越过一个分界线后便成为拉力，且逐渐 增大。对于等厚度圆球形薄壳，在自重作用下，这一分界线位 于幅角为51?49′处。因此，对于幅角较大的穹顶式壳体，在支 座处设置抗拉环，并且在壳体适当部位增设方向抗拉构件是非 常必要的。特别是在支座环附近，往往内力分布较为复杂，构 造上还要做特殊处理，以抵御局部弯矩作用。 • 球壳经过裁切，并增加边梁或其他边缘构件，可以用于正方形、 正多边形和其他平面形式断面可以为圆、椭圆或抛物线等曲线形式， 是一种零高斯曲面，适用于矩形平面建筑。可采用单波或多波形式。 由于其形态简单，对于钢筋混凝土筒壳来说，模板制作简便，并可重 复使用，非常便于连续施工。 • 由于筒壳为单曲面，其空间刚度较双曲面差，所以，筒壳通常离不开 边梁和横隔。横隔是筒壳的端部支撑构件，可以为板、桁架、框架、 拉杆拱或有一定刚度的拱形曲梁。边梁与横隔对保持筒壳的形态稳定、 承接壳体内力并顺利传至支座起了重要的作用。 • 筒壳横隔间的距离为I1两个边梁间距离I2位波长。跨度和波长的比值 不同，对筒壳的受力特性有着很大影响，一般是根据跨度和波长比， 将筒壳分为长壳和短壳两类。 • I1/ I2>1的筒壳为长壳。长壳的受力状态与曲线截面梁相似。特别是 当I1/ I2>3时，计算中可以不考虑空间作用效用，梁的弯曲理论可以 完全适用。为适应建筑平面，工程应用时，多采用多波形式。 • I1/ I2<1的筒壳为短壳。通常I1/ I2<0.5。用于屋盖结构时，板壳矢高f 应不小于I1/8。由于短壳的横隔间距较小，与肋形拱相似，壳体内部 以薄膜力为主，弯矩很小，拱的作用十分明显。
薄壳结构1
0
K k1 k2
0
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零高斯曲率 正高斯曲率 负高斯曲率
零高斯曲率
正高斯曲率
负高斯曲率
二 、薄壳结构的曲面形式
➢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
二 、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
顺剪力使拱方向的支座受推力 拉杆 锚于地下的斜 拉杆
➢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
三、双曲抛物面扭壳的工程实例 ➢大连海港转运仓库
平面图
透视图
钢筋混凝土组合型双曲 抛物面扭壳屋盖
边缘构件为人字形拉杆 拱
➢壳体稳定性好 上凸——薄拱（受压）
下凹——索网（受拉）
避免屈曲失稳，提高稳定性。 壳板可以很薄
➢双曲抛物面是直纹曲面，配筋和模板制作简单
➢扭壳——从双曲抛物面中沿直纹曲面切取的一部分
扭壳单块作屋面或组合
一 、扭壳的结构组成和型式
➢组成：壳板和边缘构件 ➢形式
双倾单块扭壳
单倾单块扭壳
组合型扭壳
屋顶四边采光， 排水方便。
边缘构件为人字形拉杆 拱，壳体及边拱围现浇 刚筋混凝土结构
扭壳的几何图形
曲面的切割与组合
双曲扁壳 柱壳
两柱壳相贯 两双曲抛物面 壳相贯
锯齿形状 （柱状） 劈锥壳
锥形壳
扭壳 锥形壳
锥形壳
鸟瞰图 室外透视
➢美国圣路易航空港候机室
由三组壳体组成 每组有两个圆柱形曲面正交形成 建筑平面为四边形 每组壳面切割成八角形的覆盖平面丰富了建筑造型 两个柱形曲面的交线为十字形交叉拱，加强壳体， 并将荷载传至支座 拱的断面突出壳面使室内形成光滑简洁的曲面 壳体边缘有加劲肋 三组壳体的相交处为采光带
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。
薄壳结构名词解释
薄壳结构名词解释
薄壳结构是一种特殊的工程结构,广泛应用于建筑、汽车、航天等领域。
这种结构的特点是采用一种非常薄的材料,如金属或塑料,在结构内部形成一个壳体,从而将结构保护和支撑起来。
本文将对薄壳结构进行解释,以帮助大家更好地了解这种结构。
薄壳结构的应用非常广泛。
例如,在汽车制造业中,薄壳结构可以用于制造汽车的外壳,具有轻量化、高强度、耐冲击等特点。
在航天领域中,薄壳结构可以用于制造航天器的壳体,用于保护内部设备和维持其形状。
此外,在建筑和桥梁等领域中,薄壳结构也可以发挥重要作用。
薄壳结构的优点在于它能够提供出色的支撑和保护性能,同时占用较少的材料。
这种结构可以减轻重量,提高生产效率和节省成本。
此外,由于薄壳结构采用非常薄的材料,因此其结构轻巧,便于安装和移动。
尽管薄壳结构在许多领域都有应用,但它们并不是一种万能的结构。
例如,由于它采用非常薄的材料,因此可能会存在一些安全隐患。
例如,在汽车领域中,薄壳结构可能会在遭受撞击时产生严重的变形和损坏。
此外,由于薄壳结构相对复杂,因此在设计和制造过程中需要非常谨慎,以避免出现错误。
薄壳结构是一种非常有趣的工程结构,可以提供出色的支撑和保护性能。
尽管它们存在一些安全隐患,但只要正确使用,薄壳结构仍然是一种非常有价值的结构。
薄壳结构
壳结构的演变
1. 两边支承的单向板只有一个方向受弯，另一个方向的抗弯 能力根本没有利用； 2.如果把做成四边支承的双向板，那么，双向受弯，两向共同 受荷，则材料的抗弯潜力得到较充分的发挥。 3.在相同荷载作用下，双向板比单向板的跨度可以大1.3~1.8倍。 4.双向板虽然是四边支承而起双向受力的作用，但还是平面结 构，它的内力还是弯矩。
边缘构件主要承受壳板边缘传来的顺剪力
三 、工程实例
北京火车站
中央大厅顶盖、检票口通廊——双曲扁壳 ——双曲扁壳 中央大厅顶盖、检票口通廊—— 中央大厅顶盖：四周有拱形高窗， 中央大厅顶盖：四周有拱形高窗，采光充分 检票口通廊： 五个双曲扁壳， 检票口通廊： 五个双曲扁壳， 每个顶盖均可采光
薄壳的切割与组合实例
室外透视
壳体组合顶视图
室内透视
两圆柱正交几何图
墨西哥霍奇米洛科餐厅
立面
平面 几何形体
建筑由八瓣鞍壳交叉组成， 建筑由八瓣鞍壳交叉组成，相交处加厚形成刚度极大 的拱肋， 的拱肋，直接支承在八个基础上 建筑平面为30m*30m的正方形，壳厚40mm 的正方形，壳厚 建筑平面为 的正方形 壳体的外围八个立面是倾斜的， 壳体的外围八个立面是倾斜的，整个建筑犹如一朵覆 地莲花，造型别致室内采光、 地莲花，造型别致室内采光、通风效果好
薄壳的特点
薄壳必须具备两个条件：
1.曲面 2.刚性 1.理解为四边支承的曲板。 2.主要依靠曲面内的双向轴力和顺剪力承重。 3.强度和刚度主要依靠几何形状的合理性，而不是结构截 面尺寸得到。 4.空间整体工作性能良好，内力均匀，结构自重小； 5.强度高、刚度大、材料省、经济合理。 6.曲面多样化，丰富建筑造型。
一 、双曲扁壳的组成
边缘构件
薄壳结构 PPT
大家好
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• 壳体用于建筑结构虽为时较早，但工程界 开始研究、分析、试验已是19世纪，到20 世纪初叶壳体结构的发展一直缓慢
• 二战期间及战后壳体结构发展才迅速起来。
• 只有空间受力的结构体系才能够很好地解 决大跨度屋盖的问题，而且只有空间体系 的结构才能组成富有造型特点的屋盖形式。
大家好
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壳结构的演变
组长：冯帅 组员：韩昆昊，顾帅，国航，郭伟昊，刘松洋
大家好
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薄壳结构
1.概述 2.薄壳的曲面形式 3.圆顶结构 4.筒壳结构 5.双曲扁壳结构
大家好
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起源与发展
起源:
• 人类远在数千年前早已找出了各式各样的 日用壳体，如锅、碗、坛、罐……以后工业 逐渐发达，造出了灯泡、钢盔、木舟、机壳 等不胜枚举。
环向应力状态26
支座环的受力
大家好
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圆顶的工程实例 罗马小体育宫
钢筋混凝土网肋形扁球壳结构
壳肋——葵花图案 具有装饰性
球壳采用预制钢丝网水泥菱形构件作模板， 采用36根Y字型斜柱支承 结构明朗 轻快 富
与壳板现浇成整体的肋形球壳
有表现力
大家好
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大家好
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第三节 筒 壳
一 、筒壳的结构组成
推力的竖向分力。圆顶的跨度较大时由于经向推力很大，要求支座环
的尺寸很大。
• 斜柱或斜拱
• 通过壳体四周沿着切线方向的直线形、Y形或叉形斜柱，把推力传给 基础；
• 或通过沿壳缘切线方向的单式或复式斜拱，把经向推力集中起来传给 基础
• 框架
• 利用圆顶下四周的围廊或圆顶周围的低层附属建筑的框架结构，把水 平推力传给基础。
薄壳结构10140501张冲
薄壳结构姓名：张冲班级：建筑学1101405学号：110104501指导老师：彭懿建筑学上的术语。
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。
新德里荷花教堂新德里荷花教堂这座大教堂外观十分复杂，造型上由一系列半圆球、圆柱体、圆锥和圆环组成，每一部分在设计中都需要进行单独的结构计算，并绘制出一系列相应的浇铸模板图。
在设计这座建筑物之前，据说，它的设计者走遍了整个印度，研究了过去的巴哈教派的建筑风格，最终依据巴哈教派的教义，依据对于崇高和圣洁的象征，设计了这样一座前无古人的新式教堂。
“大荷花”以现代的构思和技术建造了起来，但它同古代的思想却有着千丝万缕的联系。
它被圣徒们所接受，并成为印度新德里的又一处景观。
“大荷花”共由3层花瓣组成，每层9瓣。
外层处有9个入口，被称为入口瓣；中间层向中部弯曲，覆盖着外厅；而内部的9瓣高高耸起，聚成闭合状，仅在中部稍分开，用玻璃钢屋面覆盖形成采光天窗。
当圣徒们走进中央大厅，一片天光分成9条线奔泻而下，整个大厅沐浴在柔和的光线之中，高高的天花板仿佛与天相接，大厅内气氛静穆高洁，形成一派穆斯林世界。
这座教堂于1987年年底完工，被人们称为20世纪的泰姬陵。
白色的花瓣很像悉尼歌剧院的薄壳，所以也有人称它为“悉尼歌剧院第二”。
北京火车站北京火车站北京站占地面积25万平方米。
总建筑面积8万平方米。
车站布局为纵列式，分为到发场、交接场、调车场。
北京站站舍大楼坐南朝北，东西宽218米，南北最大进深124米，建筑面积71054平方米。
薄壳结构文档
薄壳结构概述薄壳结构是一种在工程和建筑中常见的结构形式，它由一张或多张薄而平面的结构单元组成。
薄壳结构在不同领域由于其优越的性能和美观的外观而得到广泛应用。
本文将介绍薄壳结构的定义、分类、设计原理和应用领域。
定义和分类薄壳结构是由薄板材料制成的，与厚实结构相比，其高度相对较小。
薄壳结构具有较大的自由度，可以采用一系列不同的形状和构造，如圆形、抛物形、双曲形等。
根据结构的形状和材料的不同，薄壳结构可分为以下几类：1.圆形薄壳：由圆盘形状的薄壳构成，常用于天幕结构、舞台盖顶等场合。
2.球面薄壳：由球面形状的薄壳构成，常用于建筑物的顶部、体育场馆等场合。
3.抛物面薄壳：由抛物面形状的薄壳构成，常用于大跨度建筑、教堂拱顶等场合。
4.双曲面薄壳：由双曲面形状的薄壳构成，常用于空中展览中心、会议厅等场合。
设计原理薄壳结构的设计需要考虑以下几个主要原理：1.材料强度：薄壳结构的材料应具备足够的强度以承受外部荷载。
常见的薄壳结构材料包括钢、混凝土和玻璃纤维增强塑料等。
2.几何形态：薄壳结构的几何形态是决定其性能的关键因素，不同的形态会影响结构的刚度和承载能力。
设计师需要根据具体情况选择合适的形态，并进行优化设计。
3.接缝和连接：薄壳结构通常由多个结构单元组成，接缝和连接的设计需要考虑结构的整体性能和稳定性。
合理的接缝和连接设计可以提高结构的抗震和承载能力。
4.荷载分布：薄壳结构的荷载分布是指外部力在结构表面上的分布情况。
合理的荷载分布可以提高结构的承载能力和稳定性。
应用领域薄壳结构由于其独特的设计和美观的外观，在各个领域都得到了广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1.建筑领域：薄壳结构常用于建筑物的屋顶、门厅、展览馆等部位。
其具有较大的跨度和较小的重量，能够提供开放、透明和自由的空间体验。
2.体育场馆：薄壳结构在体育场馆的设计中得到了广泛应用，例如奥林匹克体育场和溜冰场等。
其特点是能够提供大跨度的无柱空间，满足观众需求，并具有良好的视野和声学性能。
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平移曲面
4. 切割或组合曲面
由上述三类曲面切割组合形成的曲面，建筑师根据平面及空间的需要， 通过对曲面的切割或组合，形成千姿百态的建筑造型。
三、薄壳结构的内力
对于一般的壳体结构，中曲面单位长度上的内力一共有8对，它们是轴向力 Nx、Ny；顺剪力Sxy=Syx;横剪力Vx、Vy；弯矩Mx、My以及扭矩Mxy=Myx
侧边构件（边梁）与壳身共同工作，整体受力。 它一方面作为壳体的受拉区集中布置纵向受拉钢筋， 另一方面可提供较大的刚度，减少壳身的竖向位移 及水平位移，并对壳身的内力分布产生影响。
常见的筒壳横隔型式 横隔是筒壳的横向支承，缺少它，壳身的形体就要破坏。横隔的功能是承受 壳身传来的顺剪力并将内力传到下部结构上去。
a)壳体结构的内力
b）薄膜内力
内力可以分为两类，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。理想的薄膜在荷载作用下只能产生轴向力Nx、Ny和顺剪力 Sxy=Syx，因此，这三对内力通称为薄膜内力。
弯曲内力是由于中曲面的曲率和扭率的改变而产生的，它包括有横剪力Vx、 Vy；弯矩Mx、My以及扭矩Mxy=Myx。理论分析表明：当曲面结构的壁厚t 于其最小主曲率半径R的二十分之一并能满足下列条件时，薄膜内力是壳体 结构中的主要内力： （1）壳体具有均匀连续变化的曲面； （2）壳体上的荷载是均匀连续分布的； （3）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。
圆顶 筒壳 壳 体 折板 双曲扁壳
薄壳结构
双曲抛物面壳
一、薄壳结构的概念
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。这两个曲面之间 的距离称为壳体的厚度t。当厚度t远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。 一般在建筑工程中所遇到的壳体，常属于薄壳结构的范畴。
建筑结构选型17_薄壳结构
第17章（1）
薄壳结构
17（1） 薄壳结构
2013年6月14日星期五
李广军
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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。
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教堂结构为了采光及明确表现结构起见，四片 曲面完全分离，类似倒置船底，其上小下大的形状 给人一种稳定的感觉，在对抗风力与地震力时甚为 有力。 由于屋脊部份分开，便有天窗出现，具有“一
线天”的涵意。中部边窗逸入的光线，给教堂添增
了一份神秘感。 其后为使前后曲面会于屋脊部份之结构易于处 理起见，于是后部二曲面高于前部，呈重叠状，后 部高出之部份亦恰为内部教堂之地位，外观适足以 表彰其内部的重要性。
、省材料、跨度大、外形多样的优点，可用来覆盖各
种平面形状的建筑屋顶。
2013年6月14日星期五 李广军 4
但大多数薄壳结构的形式较复杂，多采用现 浇施工，费工、费时、费模板，且结构计算较复 杂，不宜承受集中荷载,这些缺点在一定程度上 影响了它的推广使用。
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建筑实例：
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意大利都灵展览馆(1950，
意大利．奈尔维，波形装 配式薄壳屋顶) 2013年6月14日星期五
李广军
美国圣路易斯城的航空站 （1953～1955，设计者：雅 马萨奇，交叉拱形的薄壳顶）
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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
(八)薄壳结构
• • 圆顶薄壳的曲面是球形曲面，故也称“球面薄壳”。 圆顶薄壳是最早出现的一种古老型式，它的受力简单。壳板的径向和环向 弯矩极小，可以忽略。所以，壳体主要承受压力，压力沿整个球面扩散均 匀分布，可以充分利用材料的强度。边缘构件为一圆环，对圆顶壳面起箍 的作用，圆顶通过它搁在支承构件上，边缘构件主要承受环向拉力和弯矩。 根据壳板构造，圆顶薄壳可以分为：平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。
（二）长壳受力特点和内力计算简介
薄壳是空间结构，在荷载作用下产生的内力与普通梁板结构不 同，内力的计算也比普通梁板结构复杂得多。
二、短壳
短壳一般也是由壳板、边梁和横隔构件三部分组成，其跨度与波长的比值l1/ l2<1，通常等于或小于0.5。短壳一般是多跨的。 （一）壳板 壳板的矢高f1不应小于1/8l2。壳板内的应力不大，通常不必计算，可按跨度及 施工条件决定其厚度。对普通跨度（l1＝6～12 m， l2＝18～30 m）的屋盖，当矢 高不小于1/8l2时，厚度可按表9－1选定。 （二）边梁 边梁宜采用矩形截面，其高度一般为（1/15-1/10）l1，而不应小于1/15 l1，宽 度为高度的1/5-2/5。
现代建筑结构欣赏
薄壳结构
嘉庚学院土木工程系 许云燕
第一节
薄壳结构的受力特点与优缺点
• 薄壳结构概念:曲板的内力改变为受压为主，受压比受弯有利得多，尤其 • 薄壳结构的优点：
是多向受压，处于空间工作状态更加有利薄壳必须具备两个条件：一是“曲面 的”，二是“刚性的”。所以，薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。薄壳的结 构组成一般包括：曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。
3.锥面与锥状面 锥面是一直母线沿一竖向曲导线移动，并始终通过一定点而 形成的曲面，如锥面壳。锥状面是由直母线沿一根直导线和一根竖 向曲导线移动，并始终平行于一导平面而形成的曲面。
薄壳结构
(二)按其形成的特点分：
2、平移曲面
一竖向曲线作母线沿另一竖向曲线平移所 成的曲面。 常见的椭圆抛物面、双曲抛物面。
3、直纹曲面 一段直线的两端沿二固定曲线移动而成的 曲面。 1）双曲抛物面 以一根直母线在两根相互倾斜但又不相交 的直导线上平行移动而形成的曲面。也 称扭面。
• 2）柱面与柱状面
• 薄壳结构为双向受力的空间结构，在竖 向荷载作用下，壳体主要承受曲面内的 轴向力和顺剪力的作用。这两种力都作 用在曲面内，又称为薄膜内力。而只有 在非对称荷载作用下，壳体才承受较小 的弯距和扭距。
壳体主要承受薄膜内力，且该内力沿 壳体厚度方向均匀分布，所以材料强 薄壳结构能实现以最少的材料构成最坚 固结构的理想。
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。
北京天文馆－－直径25m的圆顶薄壳，壳 厚仅为60mm。
花之圣母教堂 欧洲
布鲁涅内斯基
一、圆顶薄壳的组成及结构型式
一般由壳身、支座环、下部支承结构组成。 1、壳身结构
按构造的不同，可分为平滑圆顶、肋形圆 顶和多面圆顶。
• 当建筑上由于采光要求需将圆顶表面划 分成若干区格；或当壳体承受集中荷载 时；或当壳身厚度太小、不能保证壳体 的稳定；或采用整体式结构时用肋形圆 顶。
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。薄壳结构特点 是壁薄、自重轻、应力分布均匀，能充分发挥材料 的最大力学效能，并可获得较大的刚度。
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（三）横隔构件 横隔构件的间距一般采用6～ 12m。
三、圆柱壳的开洞处理
圆柱壳建筑的通风采光可以采用锯齿形屋盖的办法来解决，也可以采用 天窗孔的做法来处理。
四、工程实例
• 圆柱壳由于适用跨度大，平面进深也大，支承结构可以多样化，可 根据建筑空间和造型的不同需要去选择，所以，这种薄壳广泛用于 单层工业厂房和各种公共建筑如展览馆上。 • 圆柱壳还可根据建筑的使用需要，可以做成单波单跨、单波多跨、 多波单跨及多波多跨等各种形式。我国许多纺织厂采用锯齿形的长 筒壳。
薄壳突出一个“薄”字，故其优点是：材料省、很经济；自重小，为大跨度提供 有利条件；曲板的曲面多样化，为建筑造型提供丰富多采的创造条件。
壳结构的缺点：
体型复杂，现浇结构时费工费模料 ，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 ，隔热效果不够好，长期日晒雨淋 容易开裂；壳板天棚的曲面容易引 起室内声音反射和混响，对音响效 果要求高的大会堂、体育馆、影剧 院等建筑不适宜采用。
• 圆顶薄壳的支承结构，一般有以下几种：
• • • • (1)通过支座环支承在房屋的竖向承重构件上。 (2)支承在斜柱或斜拱上。 (3)支承在框架上。 (4)圆顶结构直接落地并支承在基础上。
第四节
建筑屋盖上。
圆柱形薄壳
圆柱形薄壳的曲面呈单曲外形，故也称为“筒壳”。筒壳因其 几何形状简单，模板制作容易，施工简单，故广泛用于工业与民用 筒壳一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。
（二）长壳受力特点和内力计算简介
薄壳是空间结构，在荷载作用下产生的内力与普通梁板结构不 同，内力的计算也比普通梁板结构复杂得多。
二、短壳
短壳一般也是由壳板、边梁和横隔构件三部分组成，其跨度与波长的比值l1/ l2<1，通常等于或小于0.5。短壳一般是多跨的。 （一）壳板 壳板的矢高f1不应小于1/8l2。壳板内的应力不大，通常不必计算，可按跨度及 施工条件决定其厚度。对普通跨度（l1＝6～12 m， l2＝18～30 m）的屋盖，当矢 高不小于1/8l2时，厚度可按表9－1选定。 （二）边梁 边梁宜采用矩形截面，其高度一般为（1/15-1/10）l1，而不应小于1/15 l1，宽 度为高度的1/5-2/5。
一直线沿二固定曲线移动形成的曲面。常见的有： 1.双曲抛物面(鞍壳、扭壳) 如上图(b)所示的双曲抛物面，也可按直纹曲面的方式形成，即工程 中的鞍壳。 工程中扭壳是由扭曲面构成的。
2．柱面与柱状面 柱面是由直母线沿一竖向曲导线移动而形成的，如筒壳。 柱状面是由一直母线沿着两根曲率不同的竖向曲导线移动，并始 终平行于一导平面而形成，如柱状面壳。
薄壳基本曲面形式几何形成的类型:
一、旋转曲面
由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成的曲面，称为旋转曲面。常见
的有：球形曲面、旋转抛物面和旋转双曲面。
二、平移曲面
竖向曲母线沿另一竖向曲导线平移而成的曲面称为平 移曲面。工程中常见的有椭圆抛物面双曲扁壳和双曲抛物面。注意 区别。
三、直纹曲面
第七节 折板结构
一、折板的特点
同是一块板的截面，如果把折叠起来成折板，惯性矩就可增大许 多；同是一块板的材料，折叠后等于把材料从中和轴位置远离拉开， 即可收到大大的结构效益了 。
二、折板受力特点
折板结构的波长l2一般不宜 太大。实际工程中，跨度l1 经常是波长l2的好几倍长， 尤其是预制预应力V形折板， l1 /l2一般都在5以上。因此， 折板结构大多是长折板，它 的受力性能与长筒壳类似。 边梁下无中间支撑且l1 /l2 》 3的长折极可按梁理论计算。 • （1）板的横向计算 • （2）折板的纵向计算 • （3）横隔框架的计算
有边梁的折板结构由折板、边梁和横隔构件三部分组成，是现浇结构。
四、现代建筑中，折板的应用与演变
由于折板建筑具有波浪起伏的轮廓和丰富多变的阴影，大大丰富 了建筑的造型艺术和个性表现。所以，折板不仅用于建筑物主体的屋 盖上。而且，近代建筑中，折板常常用在门廊雨罩或一些建筑小品上 面，很具特色。
• 雁形板：梁板合一的构件，实质为折板。有普通型、 加肋型、拉杆型。
第二节 薄壳的型式与曲面关系
薄壳结构是一种薄得不致于产生明显的弯曲应力，但厚度是以承受压力、 拉力和剪力的形抵抗结构。所谓“形抵抗结构”就是将材料造成一定的形式从 而获得强度去承受荷载的结构。薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是曲面， 薄壳的结构效能就是归功于曲面的曲率和几何特征。 薄壳的型式很多，诸如球面壳、圆柱壳、双曲扁壳、幕结构、折结构等， 都是由曲面变化而创造出的各种型式。
三、折板结构的型式
（一）无边梁的折板——预制V形板 波长——一般2m和3m；跨度——一般6～15m（预应力时可达21m）；倾角—— 板与水平面的倾角一般为30～45度；折板高度——为了保证折板的刚度，折板高 度不宜小于1/20跨度。 （二）有边梁的折板——筒壳式折板结构
（二）有边梁的折板——筒壳式折板结构
第五节 双曲扁壳
一、双曲扁壳的结构组成
包括二部分：壳身和竖直边缘构件，因它在壳体的两个互相垂直 的平面上都有曲率，且f/L《1/5，顾名思义称之为双曲扁壳。
二、双曲扁壳的受力特点
可将平板理论中的某些公式直接应用到双曲扁壳结构的计算中。
三、双曲扁壳的结构构造
矢高与底面短边之比不能大于l／5。 曲率比及底面长边与短边之比均不宜超过2。 节点构造及配筋形式
3.锥面与锥状面 锥面是一直母线沿一竖向曲导线移动，并始终通过一定点而 形成的曲面，如锥面壳。锥状面是由直母线沿一根直导线和一根竖 向曲导线移动，并始终平行于一导平面而形成的曲面。
四、复杂曲面
在上述的基本几何曲面上任意切取一部分，或将曲面进行不同的 组合，便可得到各种各样复杂的曲面。
第三节 圆顶薄壳
二、圆顶薄壳的内力状态
一般情况下，壳面的径向和环向弯矩较小可以忽略，壳面内力 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 壳面中的主要内力。 从此可以看出，圆顶结构可以充分利用材料的强度。
支座对圆顶壳面起箍的作用，所以支座环承 受壳面边缘传来的推力，其截面内力主要为拉力。 由于支座环对壳面边缘变形的约束作用，壳面的边 缘附近产生径向的局部弯矩。
一、圆顶薄壳型式
• • 圆顶薄壳的曲面是球形曲面，故也称“球面薄壳”。 圆顶薄壳是最早出现的一种古老型式，它的受力简单。壳板的径向和环向 弯矩极小，可以忽略。所以，壳体主要承受压力，压力沿整个球面扩散均 匀分布，可以充分利用材料的强度。边缘构件为一圆环，对圆顶壳面起箍 的作用，圆顶通过它搁在支承构件上，边缘构件主要承受环向拉力和弯矩。 根据壳板构造，圆顶薄壳可以分为：平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶三种。
一、长薄壳
• （一）形式和尺寸 • 当l1/ l2≥l时，称为长薄壳。此时，由于l1/ l2的比值较大，筒壳的受力 情况像曲线截面的梁一样，其计算理论与曲线截面梁相仿。 • 长薄壳的l1/ l2的比值一般为l.5～2.5，最大可达3～4。长薄壳的跨长 最大可达30m。 • 壳体截面的总高度f不应小于（ 1／10～ 1／15）l1；矢高f1不应小于1 ／8 l2。 • 壳板的厚度一般为3～8cm。
现代建筑结构欣赏
薄壳结构
嘉庚学院土木工程系 许云燕
第一节
薄壳结构的受力特点与优缺点
• 薄壳结构概念:曲板的内力改变为受压为主，受压比受弯有利得多，尤其 • 薄壳结构的优点：
是多向受压，处于空间工作状态更加有利薄壳必须具备两个条件：一是“曲面 的”，二是“刚性的”。所以，薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。薄壳的结 构组成一般包括：曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。