薄壳结构是什么意思?有什么好处?都有哪些应用?

Question

如题所述

Answer 1

1. 定义：薄壳结构是指由曲面构成的薄壁结构，根据曲面生成的形式，可分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。这些结构通常使用钢筋混凝土作为材料。
2. 优势：薄壳结构能够充分利用材料的强度，同时将承重和围护功能集成在一起。在实际工程中，通过切割和组合空间曲面，可以创造出既独特又新颖的建筑物，同时也能适应各种平面布局。尽管如此，这种结构的施工和模板使用相对较为昂贵。
3. 应用：
1) 筒壳（柱面薄壳）：由壳身、侧边缘构件和横隔组成，是一种单向有曲率的薄壳。横隔的间距等于壳体的跨度，而侧边缘构件的间距则是壳体波长的长度。当壳体跨度与波长的比例大于或等于1时，称为长壳；比例小于1时，则为短壳。
2) 圆顶薄壳：是一种具有高斯曲率的旋转曲面壳，由壳面和支座环组成。壳面非常薄，通常为曲率半径的1/600，跨度可以非常大。支座环起到箍的作用，并通过它将薄壳放置在支撑结构上。
3) 双曲扁壳（微弯平板）：是由一条抛物线沿着另一条正交的抛物线移动形成的曲面。顶点处的矢高与底面短边长度的比例不应超过1/5。双曲扁壳由壳身和周边四个横隔组成，横隔通常是带拉杆的拱或变高度的梁。这种结构适用于覆盖跨度为20至50米的方形或矩形平面（长边与短边之比不应超过2）的建筑物。
4) 双曲抛物面壳：是由一条垂直抛物线（母线）沿着一条凸向相反的抛物线（导线）平行移动形成的曲面。这种曲面与水平面相交的曲线是双曲线，因此被称为双曲抛物面壳。工程中常见的扭曲壳体也是一种类型，由于其易于制造、稳定性好，并能适应建筑功能和造型的需求，因此在实际应用中较为广泛。