文档介绍：第九章薄壳结构
水建学院土木工程系
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。
薄壳结构的优点:
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。
第一节薄壳结构的受力
特点与优缺点
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。
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
一直线沿二固定曲线移动形成的曲面。常见的有:
(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。

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。

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
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。