结构选型薄壳结构
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。
建筑结构选型------ 薄壁空间结构
C.框架支承
D.落地支承
圆顶
• 结构构造
1.壳板厚度
t=R/600，且现浇时≥40mm， 装配整体式时≥30mm 。
3.支座环附近构造及配筋
支座环约束附 近的局部弯矩 支座环附近壳板应 加厚并双层配筋 增加厚度≥t
长壳与曲线截面梁的应力状 态相似，可按梁理论计算
筒壳
• 筒壳的受力特点
3.筒壳的传力模式
当横隔为实体梁时， 梁应按偏拉构件计算 并非将荷载竖 向地传给横隔
而是通过壳面内的顺 剪力将荷载传给横隔
当横隔为桁架时，应将顺剪力换 算成节点上的集中荷载再计算
筒壳
• 筒壳的结构构造
1.短壳（L1/L2≤2）
果壳
蜗牛壳
蛋壳
蚌壳
脑壳
种子
概述
• 薄壳结构的概念
4.壳体结构实例
B.生活中的壳体结构
灯泡
乒乓球
飞机
罐
安全帽
轮船
概述
• 薄壳结构的曲面形式
1.旋转曲面
旋转曲面： 由一条平面曲线绕着该 平面内某一给定直线旋 转一周所形成的曲面。 旋转壳： 以旋转曲面为中曲面的 壳体。 母线： 即绕旋转曲转动的曲线。 旋转轴： 旋转时不动的直线。 抛物球壳 椭球壳 双曲球壳
概述
• 薄壳结构的概念
2.描述壳体结构的相关概念
I.高斯曲率 —曲面上某点两个主曲率乘积
J.壳顶 —在曲面以上 的中曲面的最 高点，如下图 的 o点 K.矢高 —壳顶到底面 的距离，如右 图的f L.矢率 —矢高与底面 短边之比，即 右图中的f/a M.扁壳与陡壳 —矢率较小者为扁壳，较 大者为陡壳，工程上常 以f/a=1/5为界限
结构选型
1.薄壳结构：由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构，两个曲面之间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L等）小的多时，一般要求δ/R≤1/20（鸡蛋壳的δ/R≈1/50）称为薄壳结构。
特点：a.优越的受力性能和丰富多变的造型。
b.为双向受力的空间结构，在竖向均匀荷载作用下，壳体主要承受曲面内的轴向力和顺剪力作用。
c.壳体强度高，刚度大，用料省，自重轻，覆盖大面积，无需中柱，造型多变，曲观优美，表现力强。
d.采用现浇结构时，模板制作难度大，费模费工，施工难度大，隔热保温效果不好，易产生回声现象。
2.筒壳与筒拱结构的区别及特点是什么？筒壳与筒拱外形相似，但力学性能不同，对支撑结构的要求和构造处理不同。
筒壳两端是有横隔支承的，而筒拱没有。
因而两者在承荷和传力上有本质的区别。
筒拱是横向以拱的形式单向承荷和传力的，纵向不传力，是平面结构。
筒壳在横向以拱的形式承荷和传力，在曲面内产生横向压力，在纵向以纵梁的形式把荷载传给横隔。
因此，筒壳是横向拱和纵向梁共同作用的空间结构。
3.论述折板结构与圆顶薄壳的组成及区别，并画示意图。
折板结构的组成折板结构是由许多薄平板，以一定角度相互整体联结而成的空间结构体系。
折板结构与筒壳相似，一般由折板、边梁和横隔三部分组成。
边梁的间距l2为折板的波长；横隔的间距l1为折板的跨度。
3.国家大剧院主体建筑外部围护结构是半椭球形钢结构壳体，自然的贝壳造型保证了它的坚固度。
181.膜结构的应用范围：大量用于滨海旅游、博览会、收费站等公共建筑上。
特点：a.形状的多样性，曲面存在的无限的可能性。
b.具有造型优美活泼，富有时代气息，自重轻，适合大跨度的建筑，充分利用自然光，减少能源消耗，价格相对低廉，施工速度快，抗震性能好。
191.叙述预应力结构的原理，并绘简图说明。
在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加压应力，造成人为的应力状态，当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区混凝土产生拉应力。
薄壳结构的受力分析与计算
薄壳结构的受力分析与计算薄壳结构是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
薄壳结构的设计和施工需要进行受力分析与计算，以确保结构的稳定性和安全性。
本文将介绍薄壳结构的受力分析及相关计算方法。
1. 薄壳结构的定义及分类薄壳结构是指厚度相对较小、形状符合一定几何规律的结构。
根据结构的形状和受力特点，薄壳结构可以分为平面薄壳、旋转薄壳和非旋转薄壳等多种类型。
2. 薄壳结构的受力特点薄壳结构主要受到包括弯曲、剪切和膜力在内的多种力的作用。
在设计和计算过程中，需要分析结构的内力分布、变形情况以及应力状态，以确保结构的强度和刚度满足使用要求。
3. 薄壳结构的受力分析方法薄壳结构的受力分析可以采用经典理论和现代有限元分析方法。
经典理论方法包括薄壳的弯曲理论、剪切变形理论和膜力理论。
这些理论通常基于结构的几何形状和受力特点，通过假设和推导得到结构的内力分布和应力状态。
其中比较典型的理论方法有Kirchhoff理论、Love理论和Reissner-Mindlin理论等。
现代有限元分析方法是一种计算机辅助的数值计算方法，能够更精确地模拟薄壳结构的受力分析。
该方法将结构离散成有限个小单元，在每个单元上建立数学模型，通过计算机计算得到结构的内力分布和应力状态。
有限元分析方法可以对复杂的薄壳结构进行全面的受力分析，但需要考虑材料性质、边界条件和加载方式等因素。
4. 薄壳结构的受力计算薄壳结构的受力计算是在受力分析的基础上，根据结构的几何形状、材料性质和加载情况，确定结构的强度和稳定性。
在进行受力计算时，需要先确定结构的边界条件，包括支撑条件和约束条件。
然后根据受力分析的结果，计算结构的内力和应力。
根据材料的强度和稳定性要求，可以进行强度验证和稳定性分析，以确定结构的合理性和安全性。
5. 受力分析与计算的案例以一个球面薄壳为例，对其进行受力分析与计算。
首先，根据球面薄壳的几何形状和受力特点，采用适当的受力分析方法，比如Reissner-Mindlin理论。
简述大跨度薄壳结构的优缺点及受力特点
简述大跨度薄壳结构的优缺点及受力特点
大跨度薄壳结构是一种采用薄壳材料进行建造的结构,具有很多优点,同时也存在一些缺点。
优点:
1. 大跨度:大跨度薄壳结构可以轻松实现超过100米的跨度,非常适合大型建筑和桥梁。
2. 轻量:由于薄壳结构使用的材料是轻质的混凝土或陶瓷纤维等材料,因此其重量非常轻,可以使建筑更加节能和环保。
3. 灵活性:大跨度薄壳结构可以根据需要调整其应力状态,以适应不同的使用要求,例如在不同的地震和风载荷下。
4. 防火性:由于薄壳结构的建筑材料是可燃的,因此其具有良好的防火性能。
缺点:
1. 施工难度:大跨度薄壳结构需要进行复杂的施工过程,包括切割、钻孔、涂层等,因此需要较高的技术和管理能力。
2. 耐久性:由于薄壳结构的建筑材料较为脆弱,因此需要采用一系列措施来提高其耐久性,如加强涂层和表面保护等。
3. 材料成本:由于大跨度薄壳结构需要使用高档材料,因此其材料成本相对较高。
大跨度薄壳结构的优缺点及受力特点主要体现在以下几个方面:
1. 受力特点:大跨度薄壳结构的主要受力特点是地震力、风载荷和重力等三种不同的力。
由于材料轻、大跨度等特点,这种结构可以承受较高的地震力和风载荷。
2. 施工特点:大跨度薄壳结构需要进行复杂的施工过程,包括切割、钻孔、涂层等,因此需要较高的技术和管理能力。
3. 材料特点:大跨度薄壳结构需要使用高档材料,因此其具有较好的耐久性和防火性能。
薄壳结构的受力性能分析及优化设计
薄壳结构的受力性能分析及优化设计薄壳结构是指在相对较大的尺寸下，厚度相比其它两个维度很小的结构，通常包括圆形、方形、矩形、菱形等。
薄壳结构通常被用于桥梁、建筑、船舶、飞机等领域。
薄壳结构的设计和分析一直是结构领域的热门话题，其稳定性、受力性能和优化设计都是需要考虑的问题。
薄壳结构的受力分析需要考虑其内部和外部载荷，并分析其力学特性。
对于圆形、方形、矩形、菱形和梯形等形状的薄壳结构，通常采用两个维度的坐标系和三维空间中的向量分析来处理。
薄壳结构由许多小块构成，每个小块的法向量和剪切力都是不同的，这需要将薄壳结构分为许多小块，进行微元法分析。
在微元法分析中，对每个微元进行应力和应变分析，找出薄壳结构中的最大应力和应变，这有助于确定结构的受力性能。
稳定性分析是薄壳结构设计的重要组成部分。
如果各个部分受力不均衡，整个结构就会失去稳定性。
因此，在薄壳结构的设计中，保持结构稳定是非常关键的。
稳定性分析中通常采用欧拉公式、能量法等方法，来分析结构失稳的条件。
最常用的稳定性分析方法是线性稳定性分析和非线性稳定性分析。
线性稳定性分析通常根据结构的初值来计算临界载荷，而非线性稳定性分析则考虑了结构的实际受力情况，更加准确地反映了结构的稳定性。
优化设计是薄壳结构设计的另一个重要组成部分。
在优化设计中，相对复杂的薄壳结构设计可以被简化为一组参数，这些参数可以被优化算法处理。
经过优化算法的处理，可以得出使结构性能最优化的参数值，从而实现优化设计。
优化算法有多种，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火等。
这些算法被广泛应用于优化设计领域，对于复杂的薄壳结构优化设计非常有效。
在薄壳结构的设计过程中，受力性能分析和优化设计是两个不可分割的组成部分。
受力性能分析有助于提前发现结构中可能存在的问题，而优化设计则可以进一步提高结构的可靠性和效率。
所有这些分析方法都需要使用现代计算机进行计算和模拟。
现如今的计算机技术日新月异，为薄壳结构的分析和优化设计提供了更加高效和准确的手段。
结构选型薄壳结构
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
美国麻省理工学院礼堂
立面图 屋顶为球面薄壳，三角落地 薄壳曲面由1/8球面构成，从 球面上切割出来的 平面形状为曲边三角形 脚点处理 薄壳的三个边为向上卷起的边 梁，并通过它将壳面荷载传至 三个支座。 支座为铰接
平面图
剖面图
第六节 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 。
顺剪力
合力R作用于A、B的基础上 当地基抗侧移能力不足时， 在基础之间设臵拉杆
三、双曲抛物面扭壳的工程实例
大连海港转运仓库
钢筋混凝土组合型双曲 抛物面扭壳屋盖
透视图
边缘构件为人字形拉杆 拱
平面图
扭壳的几何图形
曲面的切割与组合
双曲扁壳
锯齿形状 （柱状）
扭壳
柱壳 劈锥壳 锥形壳
锥形壳
锥形壳
鸟瞰图
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。
建筑结构选型案例分析(优选.)
1 混合结构体系1.1混合结构体系概述混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。
如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。
由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。
混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆.特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。
分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构1.2 实例工程项目概况金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。
大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。
因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。
1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。
这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。
这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。
2框架结构体系2.1框架结构体系概述框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的纯框架结构。
其主要优点是建筑平面布置灵活，能够较大程度地满足建筑使用的要求。
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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。
二 、扭壳的受力特点
扭壳的壳板 •只有顺剪力 平行于直纹方向
顺剪力产生的主拉或主压应力， 下凹——受拉 “索”
•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
锥形壳
锥形壳
鸟瞰图
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 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 三组壳体的相交处为采光带
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，相交处加厚形成刚度极大 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 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、通风效果好
上凸——受压 “拱”
•整个扭壳看成一系列受拉索与一系 列受压拱组成的曲面组合结构
二 、扭壳的受力特点 扭壳的边缘构件 •四坡屋顶
边缘构件轴力图
边缘构件——顺剪力
上弦杆受压，下弦杆件受拉
•单块扭壳屋盖
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
落地拱扭壳屋盖边框推力的平衡
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
1.圆顶的破坏 2.圆顶的薄膜内力
美国麻省理工学院礼堂
立面图 屋顶为球面薄壳，三角落地 薄壳曲面由1/8球面构成，从 球面上切割出来的 平面形状为曲边三角形 脚点处理 薄壳的三个边为向上卷起的边 梁，并通过它将壳面荷载传至 三个支座。 支座为铰接
平面图
剖面图
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
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
某飞机场 某礼堂 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。
一 、双曲扁壳的组成
边缘构件
——椭圆抛物面扁壳
•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 2 边缘区： 壳体越高越薄，弯矩越小，弯矩作用区越小
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
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 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
顺剪力
合力R作用于A、B的基础上 当地基抗侧移能力不足时， 在基础之间设臵拉杆
三、双曲抛物面扭壳的工程实例
大连海港转运仓库
钢筋混凝土组合型双曲 抛物面扭壳屋盖
透视图
边缘构件为人字形拉杆 拱
平面图
扭壳的几何图形
曲面的切割与组合
双曲扁壳
锯齿形状 （柱状）
扭壳
柱壳 劈锥壳 锥形壳
两柱壳相贯
两双曲抛物面 壳相贯
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
第一节 概 述
一 、薄壳结构的概念 概念 • 壳体结构
比较
双轴力 顺剪力
薄膜内力
• 等厚度壳
• 薄壳
平板
双弯矩 扭矩
壳体
空间受力 薄膜内力
很大的强度、刚度 材料强度充分利用
优点
一 、薄壳结构的概念
中曲面 高斯曲率
1 1 K k1 k 2 R1 R2 (1)
法 截 线
一 、薄壳结构的概念
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
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
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
薄壁空间结构
启发
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 t/R≤1/20的壳体定义为薄壳）。
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
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
下部支承
1.壳身结构
平滑圆顶
肋形圆顶
多面圆顶
第二节 圆 顶