chap5薄壁空间结构

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1、Chap5薄壁空间结构n本章主要内容：n1、概述n2、圆顶n3、筒壳n4、折板n5、双曲扁壳n6、双曲抛物面扭壳n7、薄壁空间结构的其他形式1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cnn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、

2、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般为薄壳结构。1/1000≤t/R≤1/502PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cnn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

3、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的钢筋混凝土双向板，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3PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.

4、fineprint.com.cnn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。n不过，薄壳结构也又其自身的不足之处，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

5、适宜。4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn5.1概述n1、薄壳结构的概念back5PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建暙www.fineprint.com.cnback6PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建暙www.fineprint.com.cnf/a≤1/5－－扁壳结构back7PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cnn2、薄壳结构的曲面

6、形式由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成的曲n旋转曲面面，称为旋转曲面。back8PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建暙www.fineprint.com.cnn平移曲面一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。在工程中常见的平移曲面有椭圆抛物面和双曲抛物面。椭圆抛物面----以一竖向抛物线作母线沿另一凸向相同的抛物线作导线平移而成的曲面。9PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn双曲抛物面－－－以一竖向抛

7、物线作母线沿另一凸向相反的抛物线作导线平移而成的曲面。10PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cnn直纹曲面一根直线的两端沿二固定曲线移动而成的曲面称为直纹曲面。柱面是由直母线沿二竖向曲导线移动而成的曲面。11PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn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成。12PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ww

8、w.fineprint.com.cn锥面与锥状面锥面是一直线沿一竖向曲导线移动，并始终通过一定点而成的曲面。工程中的锥面壳就由锥面构成的。锥状面是由一直线一端沿一根直线另一端沿另一根曲线，与一指向平面平行移动而成的曲面。工程中的劈锥壳就是由锥状面构成的。13PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn扭曲面是用一根直母线沿两根相互倾斜且不相交的直导线平行移动而成的曲面。扭曲面也可以是从双曲抛物面中沿直纹方向截取的一部