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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。
壳体结构应用场合壳体结构是一种具有广泛应用的结构形式，其独特的特点使其在各个领域得到了广泛的应用。
壳体结构是指在外部加载力的作用下，通过表面的曲率而将力传递到结构材料内部的结构形式。
它不仅能够有效地承受外部力的作用，还具有较高的刚度和稳定性。
下面将从建筑领域、航天领域和工业领域等多个方面详细阐述壳体结构的应用场合。
首先，在建筑领域，壳体结构被广泛应用于大型体育场馆、会展中心和剧院等场所。
由于壳体结构的特点使其能够实现较大跨度、较高自由度的设计，因此能够满足大型建筑的需求。
例如，中国的国家体育场（鸟巢）就采用了壳体结构设计，其特殊的造型和稳定性给人留下了深刻的印象。
此外，壳体结构还能够在建筑中实现较大的空间自由度，创造出独特的室内环境。
因此，在建筑设计中，壳体结构常常被用于创造独特的建筑形象和空间体验。
其次，在航天领域，壳体结构也扮演着重要的角色。
航天器在进入宇宙空间时需要承受极高的压力和温度变化，而壳体结构能够提供出色的强度和稳定性，使得航天器能够安全地执行任务。
例如，航天飞机的外壳就采用了壳体结构设计，以保证其在高速飞行和大气层进出时的结构稳定性。
此外，壳体结构还能够提供较大的有效载荷空间，使得航天器能够携带更多的设备和工具，完成更复杂的任务。
再次，在工业领域，壳体结构被广泛应用于储罐和压力容器等设备中。
储罐是储存液体或气体的容器，而压力容器是用于承受压力的设备。
壳体结构的高强度和刚度使其能够承受储罐和压力容器内部的高压力和剪切力，确保设备的安全运行。
此外，壳体结构还能够提供较大的容积，使得储罐和压力容器能够储存更多的物质，提高生产效率。
除了以上几个领域，壳体结构还被广泛应用于桥梁、塔楼和舞台等结构中。
桥梁是连接两个地点的重要交通设施，而壳体结构能够提供较大的跨度和稳定性，使得桥梁能够承载更大的车流量和荷载。
塔楼是高层建筑中的一种特殊结构形式，壳体结构的高度和刚度能够使得塔楼具有更好的抗风和抗震能力。
技术与设计2——教材问题及部分习题参考答案第一单元结构与设计第一节常见结构的认识1．本节重要概念：结构、构件、实体结构、框架结构、壳体结构。
2.教材第2页中的几幅图生动、形象地说明结构广泛存在于自然界中。
3.教材第3页“案例分析”中的三个实例，均说明自然界动物、植物中存在的各种各样的结构可以用来为人类服务，人类可以从中获取感悟而解决某些技术问题，实现一些发明创造。
4.教材第3页“马上行动”受自然界事物结构的启发而产生的产品有船桨（鱼鳍）、人工冷光（萤火虫）、风筝（鹰）、锯（蝗螂臂或锯齿草）、车轮（随风旋转的飞蓬草）、潜水艇（海豚）、声呐（蝙蝠）、潜水用的脚蹼（鸭子）、潜水艇的流线型设计（鱼类）等。
本栏目的设置目的是让学生内化“自然界结构对技术领域的启发”，要养成对日常生活细心观察的意识和创新意识，知道解决技术问题不仅需要正确的方法，更要有持久的恒心和毅力。
5.无论是自然界的结构现象的举例，还是技术领域中的结构现象的举例，教材都注重了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的统一。
6.教材第4页“阅读”1907年的魁北克大桥坍塌，被列为20世纪十大技术失误之一。
这里用反面例子来说明合理结构的重要性，给人以心灵的震撼，引起人们对结构的重视。
“阅读”为选学内容。
7.教材第4页“马上行动”自然界：地球的结构、金刚石的结构、树的结构……技术领域：汽车的结构、自行车的结构,2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”的结构……社会领域：教育管理系统的结构、家庭的结构、企业的管理结构……8.从力学角度理解结构是一个难点，建议教师查阅有关结构力学和理论力学书籍，研究结构构件的受力以及基本受力形式。
应注意结构概念不能只局限于建筑结构的理解上。
9.教材第5页的插图，形象地说明了构件的受力形式。
10.教材第5页“马上行动”11．教材第6页“案例分析”这里侧重分析简易桥梁桥面的静态受力。
12.教材第6页“马上行动”吊兰的支撑架承受吊兰的拉力；桥墩承受来自桥面、桥上负载的压力，两端被托住的梁受到支撑力等。
筒壳结构是一种双向承荷与传力的空间结构，其受力特点如下：
筒壳在横向的作用与拱相似，壳身内产生环向的压力，而在纵向则同时发挥着梁的作用，把上部竖向荷载通过纵向梁的作用传递给横隔。
因此它是横向梁的作用与纵向梁的作用的综合。
此外，根据筒壳结构的跨度与波长之间比例的不同，其受力状态也有所差异。
当跨度与波长的比值增加到一定程度时，筒壳就会像弧形截面梁一样受力；当跨长与波长的比值减小时，筒壳的空间工作性能（拱的作用）就愈来愈明显，这主要反映了横隔对空间工作的影响。
因此，工程中按跨度与波长的比值将筒壳分为三类：当跨度/波长大于等于3时，称为长壳；当跨度/波长小于等于1/2时，称为短壳；当跨度/波长大于1/2小于3时，称为中长壳。
