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Chap 5 薄壁空间结构 n 本章主要内容： n 1、概述 n 2、圆顶 n 3、筒壳 n 4、折板 n 5、双曲扁壳 n 6、双曲抛物面扭壳 n 7、薄壁空间结构的其他形式 1 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 n 自然界中存在着丰富多彩的壳体结构，如植物的果壳、 种子、茎杆等等，以及动物界的蛋壳、蚌壳、蜗牛、脑 壳等等。它们的形态变化万千，曲线优美，且厚度之 薄，用料之少，而结构之坚，着实让人惊叹！万灵之首 的人类仿生于自然界，又造出了各种各样的壳体结构为 自所用，如锅、碗、杯、瓶、坛、罐，以及灯泡、安全 帽、轮船、飞机等。 n 以上所列种种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。两个曲面之间的距离即为壳体的厚度 （δ），当δ比壳体其它尺寸（如曲率半径R，跨度l 等）小得多时，称为薄壳结构。现代建筑工程中所采用 的壳体一 为薄壳结构。 1/1000 t/R 1/50 2 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ÿ n 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，壳体采承受较小的弯矩和扭 矩。 n 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 体为曲面，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。例如6m×6m 的钢筋混凝 双向板，最小厚度需130mm，而35m×35m的双向 扁壳屋盖，壳板厚度仅需80mm。 n薄壳的薄膜内力 3 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 n 由于壳体强度高，刚度大，用料省， 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。 n 不过，薄壳结构也又其 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 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。 4 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5. 1 概述 n 1、薄壳结构的概念