结构选型薄壳结构PPT课件
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第五章 薄壁空间结构(一)PPT课件
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35
（3）下部支承结构：
•支承在竖向承重构件上 •支承在斜柱或斜拱上
•支承在框架上
斜拱
•直接落地并支承在基础上
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三 、圆顶的受力特点
1.圆顶的破坏
2.圆顶的薄膜内力
壳面单元体的主要内力
经向应力状态
环向应力状态 精选ppt课件2021
37
3.支座环的受力
小体育宫——支
承在斜拱或斜柱
上
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40
▪ 2、罗马小体育宫大阪市中央体育馆
▪ 所在地：大阪市港区田中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：大阪市都市整备局营运部 ▪ 施工企业：大林.西松.浅沼建设共同体 ▪ 结构类别：基础是现场灌注混凝土柱，现场
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二 、薄壁结构的曲面形式
➢直纹曲面
由一段直线（母线）的两端分别沿着二固定曲线（导线） 移动所形成的曲面
扭曲面
柱面
扭面也可认为是从双曲
抛物面中沿直纹方向截
取的一部分
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二 、薄壁结构的曲面形式
➢直纹曲面
•锥面:
由一段直线（母线）沿一竖向曲线（导线）移动并始终通过 一定点形成的曲面
第五章 空间薄壁结构
▪ 第一节 概述
▪ 一、发展简况
▪ 广泛存在于自然中— —种子，果壳，蛋壳， 贝壳等。
▪ 广泛存在于日常生活 中——锅，碗，帽， 灯泡，乒乓球。
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1
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6《蛋壳与薄壳结构》 课件(11张ppt)+公开课一等奖创新教案.pptx
拱形）
.教师利用谈话法引导学生设计研究拱形桥和平桥的承重能力的实验。
.教师总结：通过同学们的回答，我们应当同时保证两类桥的质量、宽窄、高度、以及重物等，只改变两者的形 状，那么，我们用A4纸当作两种桥的桥面，并将实验结果写在记录单上。
.组织学生汇报结论，小结：重物放在平桥，平桥很快塌陷，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大 的力。拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量 更重。（板书：承重强）
第二环节：通过蛋壳结构认识拱形，并设计方案探究拱形的承重能力。此环节共包含两个活动，一是通过在鸡 蛋上画线的方式，认识拱形结构；二是通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形结构也具有抗压能力强的特点。
第三环节：通过阅读资料，进一步拓展知识面，了解到人类受蛋壳启发发明了薄壳结构，并在建筑上广泛应用 。
二、学情分析
，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米 ，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。
•苏教版小学科学五年级下册课件系列•
https：///help/help_extract.php6,《蛋壳与薄壳结构》教学设计
.教师提问：同学们有哪些方法来研究蛋壳？（预设：看一看、摸一摸、戳一戳、握一握，压一压等） .教师小结：看来同学们有很多好办法，那么我们今天就用大家刚刚说的方法，依次用看一看、握一握、戳一戳 、
压一压四种方法对鸡蛋壳的外形、承重能力进行研究，那么，我们在用四种方法研究时应该注意什么？（预设 ：握一握应当放在手掌中间、压一压保证鸡蛋能够固定在桌面上、戳一戳保证鸡蛋壳在同一高度，戳一戳用鸡蛋壳 ，其他三种用生鸡蛋等），教师引导学生用四种方法依次对鸡蛋壳进行研究并完成实验记录单。
.教师利用谈话法引导学生设计研究拱形桥和平桥的承重能力的实验。
.教师总结：通过同学们的回答，我们应当同时保证两类桥的质量、宽窄、高度、以及重物等，只改变两者的形 状，那么，我们用A4纸当作两种桥的桥面，并将实验结果写在记录单上。
.组织学生汇报结论，小结：重物放在平桥，平桥很快塌陷，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大 的力。拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量 更重。（板书：承重强）
第二环节：通过蛋壳结构认识拱形，并设计方案探究拱形的承重能力。此环节共包含两个活动，一是通过在鸡 蛋上画线的方式，认识拱形结构；二是通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形结构也具有抗压能力强的特点。
第三环节：通过阅读资料，进一步拓展知识面，了解到人类受蛋壳启发发明了薄壳结构，并在建筑上广泛应用 。
二、学情分析
，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米 ，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。
•苏教版小学科学五年级下册课件系列•
https：///help/help_extract.php6,《蛋壳与薄壳结构》教学设计
.教师提问：同学们有哪些方法来研究蛋壳？（预设：看一看、摸一摸、戳一戳、握一握，压一压等） .教师小结：看来同学们有很多好办法，那么我们今天就用大家刚刚说的方法，依次用看一看、握一握、戳一戳 、
压一压四种方法对鸡蛋壳的外形、承重能力进行研究，那么，我们在用四种方法研究时应该注意什么？（预设 ：握一握应当放在手掌中间、压一压保证鸡蛋能够固定在桌面上、戳一戳保证鸡蛋壳在同一高度，戳一戳用鸡蛋壳 ，其他三种用生鸡蛋等），教师引导学生用四种方法依次对鸡蛋壳进行研究并完成实验记录单。
6《蛋壳与薄壳结构》课件(31张)+公开课一等奖创新教案+练习.pptx
2、受蛋壳启示发明的具有优越的受力性能，且轻便省
料。
二、判断题，对的打错的打。
1、鸡蛋呈椭球形，外表粗糙。（
）
2、蛋壳曲面可看成由无数的拱形拼接而成。（ ）
3、拱桥的承重能力大于平桥。（（ ）
5、建筑物没有横梁一定不安全。（ ）
6、安全帽很薄，偷工减料。（ ）
三、选择题，将正确的序号填在括号内。
四、综合题
蛋壳和仿生建筑，近些年来，建筑师在蛋壳的启示下，设计了许多现代化的大型薄壳结构的建筑，这些建筑中 最著名的当属澳大利亚的悉尼歌剧院，它由10个大小各异，但形状相同的壳体组成，远眺似片片白帆，近看像重叠 的贝壳，它雄踞海滨，搏击风浪，那碧水、蓝天、白帆带给人们许多美妙的遐想。因此它又被国际公认为世界建筑 奇迹。
注意：铅笔要从同一高度下落，蛋壳无裂纹。 凸形不容易被戳破 凹形容易被戳破 新知讲解 解释：为什么凹面朝上容易被戳破，凸面朝上不易戳破？ 凸面朝上，受力均匀，蛋壳没破； 凹面朝上，受力不均，蛋壳破裂。 新知讲解 3）4枚鸡蛋能支撑多重的物体？ 将4枚鸡蛋立在桌面上（每枚鸡蛋的上下两端用塑料瓶盖固定）,在上面放一块平板，再在平板上逐个加放重物 。 注意：重物要轻放，逐步放，越往后重物越要小心轻放。 新知讲解 实验现象 从外部给蛋壳施压，蛋壳具有较大的承重力。
1、中国国家大剧院和悉尼歌剧院一样也采用了薄壳形结构，它们有一个共同的特点是内部空间 （填“很大”或“ 很小”），
但是（填“有"或“没有”）柱子。
2、如图所示，北京大兴国际机场，其部分结构也是薄壳结构，请你说说这样设计的优点:。
3、薄壳结构除了运用在大型建筑上之外，还运用在一些物品上，举2例说明。
参考答案
1、下列说法正确的是（
建筑结构选型(ppt 62页)
梁的交叉点处不设置柱，可以形成较大的使用空间； 节省材料，造价较低 外型美观
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2.1.2 井式楼盖
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2.1.1 肋梁结构
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2.1.3 密肋楼盖
▪ 密肋楼盖是由薄板和间距较小（肋距≦1.5 m）的肋梁组成。分单向 密肋楼盖和双向密肋楼盖两种。
▪ 密肋楼盖的优点： 适用范围广 材料省、造价低 性能好、外型新颖美观 施工简便，速度快 降低层高和建筑自重。
▪ 楼盖的分类：
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2.1 楼盖结构
楼盖是在房屋楼层间用以承受各种楼面作用的楼板、次梁和 主梁等组成的部件总称，是房屋重要的水平承重结构体系。
▪ 楼盖的作用： 1）将竖向荷载传递给竖向构件 2）将风荷载、水平地震作用等传递到各抗侧力
构件，并且与竖向构件连接成为整体的空间结构 ▪ 设计要求：
1）水平推力由拉杆直接承担 2）水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆 3）水平推力由竖向承重结构承担 4）水平推力直接作用在基础上 • 常用于建造较大跨度的建筑物或桥梁
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2.2 拱式结构——实例1
庆元木拱廊桥
庆元木拱廊桥历史沿革最具连贯性，宋、元、明、清各朝代建造的木拱桥庆元
境内均有分布，目前庆元境内现存各类廊桥100多座。
2.2 拱式结构
拱是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。拱 结构是以受压为主的结构，拱截面有一定的刚度，不能自由变形。
• 特点 1）拱结构在竖向荷载下会产生水平推力，并因
此，拱截面的弯矩较同跨度、同荷载的梁的弯矩小 得多，并且主要承受压力
2）拱截面上的应力分布较均匀，更能发挥耐压 材料的作用，可充分发挥他们的抗压性能且避免抗 拉强度低的缺点 • 拱结构水平推力的处理
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2.1.2 井式楼盖
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2.1.1 肋梁结构
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2.1.3 密肋楼盖
▪ 密肋楼盖是由薄板和间距较小（肋距≦1.5 m）的肋梁组成。分单向 密肋楼盖和双向密肋楼盖两种。
▪ 密肋楼盖的优点： 适用范围广 材料省、造价低 性能好、外型新颖美观 施工简便，速度快 降低层高和建筑自重。
▪ 楼盖的分类：
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2.1 楼盖结构
楼盖是在房屋楼层间用以承受各种楼面作用的楼板、次梁和 主梁等组成的部件总称，是房屋重要的水平承重结构体系。
▪ 楼盖的作用： 1）将竖向荷载传递给竖向构件 2）将风荷载、水平地震作用等传递到各抗侧力
构件，并且与竖向构件连接成为整体的空间结构 ▪ 设计要求：
1）水平推力由拉杆直接承担 2）水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆 3）水平推力由竖向承重结构承担 4）水平推力直接作用在基础上 • 常用于建造较大跨度的建筑物或桥梁
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2.2 拱式结构——实例1
庆元木拱廊桥
庆元木拱廊桥历史沿革最具连贯性，宋、元、明、清各朝代建造的木拱桥庆元
境内均有分布，目前庆元境内现存各类廊桥100多座。
2.2 拱式结构
拱是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。拱 结构是以受压为主的结构，拱截面有一定的刚度，不能自由变形。
• 特点 1）拱结构在竖向荷载下会产生水平推力，并因
此，拱截面的弯矩较同跨度、同荷载的梁的弯矩小 得多，并且主要承受压力
2）拱截面上的应力分布较均匀，更能发挥耐压 材料的作用，可充分发挥他们的抗压性能且避免抗 拉强度低的缺点 • 拱结构水平推力的处理
建筑结构选型17_薄壳结构
建筑结构选型
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
2
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。
2013年6月14日星期五
李广军
11
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。
2013年6月14日星期五
李广军
5
2013年6月14日星期五
建筑实例：
2013年6月14日星期五
李广军
13
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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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
2
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。
2013年6月14日星期五
李广军
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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。
2013年6月14日星期五
李广军
5
2013年6月14日星期五
建筑实例：
2013年6月14日星期五
李广军
13
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)ppt课件
体可按照薄壳理论进行计算，所得结果与按厚壳理论计算 所得结果比较起来，误差一般不超过通常工程上所容许的 计算误差（5％）。 • 根据上述不等式而将壳体划分成薄壳与厚壳两类。 • 实际应用的壳体通常是很薄的，多数在下列范围内： 1/1000＜t/R＜l/50。
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10
薄壳的特点
薄壳必须具备两个条件：
• 若球壳边缘全部落地，则基础同时作为受拉支座环梁。
• 若是割球壳，只有几个脚延伸入地，则基础必须能够承受水平椎力，
或在各基础之间设拉杆以平衡精该选课水件平PPT力
24
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
• 受力
– 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。由此，圆 顶结构可以充分利用材料的强度。
• 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。
• 框架结构必须具有足够的刚度，以保证壳身的稳定性。
• 圆顶结构直接落地并支承在基础上
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5
发展
• 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。
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薄壳的特点
薄壳必须具备两个条件：
• 若球壳边缘全部落地，则基础同时作为受拉支座环梁。
• 若是割球壳，只有几个脚延伸入地，则基础必须能够承受水平椎力，
或在各基础之间设拉杆以平衡精该选课水件平PPT力
24
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
• 受力
– 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。由此，圆 顶结构可以充分利用材料的强度。
• 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。
• 框架结构必须具有足够的刚度，以保证壳身的稳定性。
• 圆顶结构直接落地并支承在基础上
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5
发展
• 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。
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结构选型薄壳结构
3 四角区： 主要承受顺剪力， 主应力为拉力——配45度斜筋 主应力为压力——局部增大混凝土厚度
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 中央大厅顶盖：35m*35m，f=7m，厚度80mm； 四周有拱形高窗，采光充分
检票口通廊： 五个双曲扁壳，中间的为21.5m*21.5m，其余16.5m*16.5m
按高斯曲率分类
0 0 0
零高斯曲率 正高斯曲率 负高斯曲率
K k1 k2
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
•劈锥曲面 由一段直线（母线）沿一直导线和一根竖向曲导线移动并始 终平行于一导平面形成的曲面
劈锥曲面
锥面
曲面的组合
双曲扁壳
扭壳
柱壳
劈锥壳
锥形壳
三、薄壳结构的内力
薄膜内力：
Nx
Ny
S xy S yx
薄膜内力
双轴力 顺剪力
弯曲内力：
Mx
壳体结构的内力
My
M xy M yx Vx
Vy
双弯矩 扭矩 横向剪力
是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别 筒壳 横向 纵向 与拱类似 与梁类似 壳身产生环向压力 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 中长壳 1 / 2 l1 / l2 3
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一 、薄壳结构的概念
➢按高斯曲率分类
0
Kk1k2
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0
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
四周有拱形高窗，采光充分 检票口通廊： 五个双曲扁壳，中间的为21.5m*21.5m，其余16.5m*16.5m
矢高3.3m，厚度60mm，每个顶盖均可采光
三 、工程实例
➢北京网球馆
扁壳中央隆起，适应网球在空中弧形轨迹，空间充分利用
第五节 双曲抛物面扭壳
扭面也可以认为是从双 曲抛物面中沿直纹方向 截取的一部分，如abcd
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/l21/2 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。 以蛋壳为例，由于工程中结构自重是以均布荷载的形式存在， 在蛋壳上施加均布力，一般认为在蛋壳中部为最脆弱的部位， 但实际情况结构产生应力均匀，而在两端较大。通常情况，如 果一枚鸡蛋的横径在4厘米左右，那么蛋壳厚度就只有0.38毫米 ，二者的比值接近1：105。这么薄的蛋壳，简直不堪一击。然 而，蛋壳的形状可以影响它的受力，凸出向外的曲面能把力均 匀散开。特别是当它均匀受力时，抗压性就更大了，远不是看 上去的那么脆弱。可见薄壳结构运用到大跨度建筑中，能够达 到满应力设计准则的要求。人们从这些天然壳体中受到启发， 利用混凝土以及其他合金材料的可塑性，创造出各种形式的薄 壳结构。建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构（学术上把满足
➢壳体稳定性好 上凸——薄拱（受压）
下凹——索网（受拉）
t/R≤1/20的壳体定义为薄壳）。
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
Kk1k2
1 1 R1 R2
(1)
法
截
线
肋形圆顶
多面圆顶
第二节 圆 顶
一 、圆顶的结构组成及结构形式
2.支座环
作用： 阻止裂缝开展 保证壳体处于受压工作状态 实现结构的空间平衡
支座环
一 、圆顶的结构组成及结构形式
3.支承结构的类型
•支承在竖向承重构件上 •支承在斜柱或斜拱上
•支承在框架上
斜拱
•象落地拱直接落地并支承在基础上
二 、圆顶的受力特点
2 边缘区： 壳体越高越薄，弯矩越小，弯矩作用区越小
3 四角区：
主要承受顺剪力， 主应力为拉力——配45度斜筋
主应力为压力——局部增大混凝土厚度
➢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 中央大厅顶盖：35m*35m，f=7m，厚度80mm；
椭圆抛物面
双曲抛物面
二 、薄壳结构的曲面形式
➢平移曲面
椭圆抛物面
双曲抛物面
二 、薄壁结构的曲面形式
➢直纹曲面
由一段直线（母线）的两端分别沿着二固定曲线（导线） 移动所形成的曲面
扭曲面
柱面
扭面也可认为是从双曲 抛物面中沿直纹方向截 取的一部分
二 、薄壁结构的曲面形式
➢直纹曲面
•锥面:
由一段直线（母线）沿一竖向曲线（导线）移动并始终通过 一定点形成的曲面
➢中长壳 1/2l1/l23 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
三、工程实例
我国许多纺织厂采用锯齿形的长筒壳，有利于采光
某礼堂
某飞机场
哥伦比亚塔基纳运动场的雨蓬
第四节 双曲扁壳
扁壳： f /l 1/5（微弯平板） 优点：
矢高小，结构空间小，屋面面积相应减小，比较经济； 平面多变，适用于圆形、正多边形、矩形等建筑平面。
1.圆顶的破坏
2.圆顶的薄膜内力
壳面单元体的主要内力
经向应力状态
环向应力状态
二 、圆顶的受力特点
3.支座环的受力
支座环
三、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 球壳采用预制钢丝网水泥菱形构件作模板，与壳板现浇成整体的肋形球壳 壳肋——葵花图案 具有装饰性 采用36根Y字型斜柱支承 结构明朗 轻快 富有表现力 施工时起重机安装在中央天窗处 十分合理
一 、双曲扁壳的组成 ——椭圆抛物面扁壳
➢边缘构件
•种类： 带拉杆的拱，拱形桁架，薄腹梁， 拱形刚架
•要求： 具有较大的刚度 在四角交接处应有可靠连接构造措施
二 、双曲扁壳的受力特点
➢薄膜内力为主 ➢三个受力区
1 中央区： 主要承受双向轴压力 按构造配筋 洞口开在此区
主要承受正弯矩 壳体下表面受拉，布置钢筋
•劈锥曲面 由一段直线（母线）沿一直导线和一根竖向曲导线移动并始 终平行于一导平面形成的曲面
劈锥曲面
锥面
曲面的组合
双曲扁壳 柱壳
扭壳
劈锥壳
锥形壳
三、薄壳结构的内力
壳体结构的内力
薄膜内力：
N x N y Sxy Syx
双轴力 顺剪力
弯曲内力：
薄膜内力
M x M y Mxy Myx V x V y
第三节 筒 壳
一 、筒壳的结构组成
➢边梁(侧边构件)： ➢横隔板
是否有横隔板是筒壳和筒拱的区别
第三节 筒 壳
一 、筒壳的结构组成
➢边梁的型式
a 最经济
b 适用于边梁下有墙或中间支承的建筑 c 适用于小型筒壳
d 边梁可兼作排水沟
一 、筒壳的结构组成
➢横隔板的型式
框架横隔
空腹桁架横隔
二 、筒壳的受力特点
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 ➢装配整体式叠合壳体 ➢采用柔膜喷涂成壳
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