薄壳模板论文

科学家根据鸡蛋结构 采用仿生学原理发明薄壳结构 蛋壳呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。 在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。

分子构成

一个人握住一个鸡蛋使劲地捏，可是无论怎样用力，也不能把鸡蛋捏碎。薄薄的鸡蛋壳怎么这样坚固呢？科学家怀着极大的兴趣研究了这个问题，终于发现薄薄的蛋壳之所以能承受这么大的压力，是因为它能够把受到的压力均匀（yún）地分散到蛋壳的各个部分。建筑师根据这种“薄壳结构”的特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。人民大会堂和北京火车站以及其他很多著名建筑，屋顶都是这种“薄壳结构”。

薄壳结构是建筑学上的术语。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。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分，减少受到的压力。许多建筑物屋顶都运用了薄壳结构的原理。

要造出像鸡蛋那样的建筑确实不简单呀！人类在蛋形建筑史上经历过相 当艰辛的过程。在文艺复兴时期建造的意大利佛罗伦萨主教堂，其跨度达到42.2 米，主高度接近 91 米，当时的传记作家和建筑师瓦萨里热情地歌颂它 与四周的山峰一样高，连老天爷看了也嫉妒。但它的厚度却只在 61～78.6 厘米之间，厚度与跨度之比为 1∶60，它并不是薄壳结构而是厚壳结构，而 且它仅是由八瓣组合成的并非球形的建筑。在文艺复兴末期，意大利罗马建 成了圣彼得大教堂，圆圆的球形建筑，像竖放的鸡蛋，圆顶直径 41.9 米，内部高 123.4 米，但厚度竟达 1～3 米，厚度与跨度之比为 1∶40。直到 1924 年，德国的蔡斯工厂天文馆才建成第一个半圆球形的薄壳结构。1925 年德国 耶拿斯切夫玻璃厂厂房采用了球形薄壳，直径为 40 米，壳厚只有 60 毫米， 采用钢筋混凝土为建筑材料，厚度与跨度之比为 l∶667。 现在，像鸡蛋那样的仿蛋建筑已经很普遍了。美国通用汽车公司技术中 心水塔，法国吐鲁士电于加速器实验站，我国新疆某机械厂的金工车间里像 水珠似的储罐，它们都是绝好的仿蛋建筑。

简单解释一下： 壳就是封闭或半封闭的板，薄壳就是相对这个封闭的空间来说，壳的厚度很小 类似这样的结构就是薄壳结构 壳：发音qiao，四声

鸡蛋只是薄壳结构而已 筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳 只是建筑学上根据鸡蛋的结构的建筑结构分类

巴黎工业展览馆、日本东京的代代木体育馆、北京火车站、人民大会堂

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。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分，减少受到的压力。 薄壳结构设计许多建筑物屋顶都运用了薄壳结构的原理。 一个人握住一个鸡蛋使劲地捏，无论怎样用力也不能把鸡蛋捏碎。薄薄的鸡蛋壳之所以能承受这么大的压力，是因为它能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分。建筑师根据这种“薄壳结构”特点，设计出了许多既轻便又省料的建筑物。人民大会堂、北京火车站以及其他很多著名建筑，屋顶都采用了这种“薄壳结构”。 薄壳结构分类4类： 1．柱面薄壳： 2．圆顶薄壳： 3．双曲扁壳（微弯平板）： 4．双曲抛物面壳：

薄壳就是利用了蛋壳结构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群薄壳结构:一种曲面构件，可以承受各种强大的力。

薄壳就是利用了龟壳结构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆 。从它的受力特点来说，模仿“鸡蛋”更确切一些，因为蛋壳很薄，但是一个人握住一个鸡蛋使劲地捏，不易将鸡蛋捏碎，反之从蛋壳内部用力会很容易碎。薄薄的鸡蛋壳之所以能承受这么大的压力，是因为它的弧形能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分。

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。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。1．筒壳（柱面薄壳）：是单向有曲率的薄壳，由壳身、侧边缘构件和横隔组成。横隔间的距离为壳体的跨度l↓1，侧边构件间距离为壳体的波长l↓2。当l↓1／l↓2≥1时为长壳，l↓1／l↓22＜1为短壳。2．圆顶薄壳：是正高斯曲率的旋转曲面壳，由壳面与支座环组成，壳面厚度做得很薄，一般为曲率半径的1／600，跨度可以很大。支座环对圆顶壳起箍的作用，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。3．双曲扁壳（微弯平板）：一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面，其顶点处矢高f与底面短边边长之比不应超过1／5。双曲扁壳由壳身及周边四个横隔组成，横隔为带拉杆的拱或变高度的梁。适用于覆盖跨度为20～50米的方形或矩形平面（其长短边之比不宜超过2）的建筑物。4．双曲抛物面壳：一竖向抛物线（母线）沿另一凸向与之相反的抛物线（导线）平行移动所形成的曲面。此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线，故称为双曲抛物面壳。工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型，因薄壳结构容易制作，稳定性好，容易适应建筑功能和造型需要，所以应用较为广泛。生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。模仿它们壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。日本东京的代代木体育馆则活像一只巨大的海螺，其外观曲线流畅、轻快、形态动人，被认为是当代最成功的体育建筑之一 车前子的叶子一般呈螺旋状排列，夹角为137º30´30"。只有这样，每片叶子方能得到最多的阳光。设计师们向车前子借鉴了调节日光辐射的原理，匠心独具地建造一座呈螺旋状排列的13层楼房，每个房间都可以得到最充足的阳光。 “薄壳结构”是有的，不过应该说贝壳和叶子的共同特征就是叶子有叶脉，贝壳上也有类似结构，这就好比人的骨架，起支撑作用，所以贝壳和叶子能在外壁很薄的情况下保持很高的强度。 许多科学家发现，在上百万年的生物进化过程中，树总是有一些巧妙的办法来解决生存中遇到的问题。人们可以从树身上得到一些启示。 一个种群生存下来的关键，往往体现在日常的细微现象中。在空间狭小的情况下，生物为生存就产生了折叠结构。 日本的折纸工艺，小纸片不仅看起来赏心悦目，还给人们许多启迪，这张纸团皱之后，出现一个个菱形。这种褶皱形状在这张被团皱的纸上到处都是。这种褶皱结构也可以在任何一种薄质物体上存在。如在我们的衬衫上看到它们。所有薄质结构的物体都遵循这个原理。 在这美丽的折叠结构中，还包含着数学上的正确性。因此，菱形结构上建立起来的锯齿形折叠结构理论是正确的。由此理论而设计的锯齿形折叠太阳能吸收器节省空间，又经久耐用。 一个伸展开有3米长的飞行器触角，被收缩在一个只有2厘米高的盒子里。这个构想来源于设计者对植物的观察。 易拉罐不会破碎，在挤压中产生压力的同时也吸收了能量。 汽车设计者们据此演绎出“屈服获救法”，现在问题是能量怎样被吸收的更好？办法是，将车体巧妙的折叠。 通过观察减震器可以清楚地看到，没有折断而是像易拉罐一样被挤压变形，通过这种方法，它吸收了碰撞的能量。 叶子的折叠结构是天才的设计，贴近观察一片叶子，可以看到每个细胞都是一个复杂的单位。一层细胞膜包裹着的水状物，但这个像水一样简单的结构，却已经存在了几十亿年。 放射虫这些细小的原生物，它们的外层细胞膜上嵌有一层氧化硅骨架，这种如珠宝镶嵌式的结构使其坚固又漂亮。 巴塞罗那纪念教堂与自然界的细胞结构很相似，因为都遵循了同一个法则，即坚固又尽可能的轻。 再也没有其他的结构能像贝壳能用如此少的材料跨越这么广阔的区域，理想的造型是半球形贝壳结构，它的重量被均分到整个结构上，因 此不会发生危险的弯曲折断的现象。 这就是瑞士设计师海因茨伊斯勒设计的建筑不需要任何支撑，它同贝壳的构造一样，坚固又有吸引力。 在自然界中壳状结构是最普遍的结构。弯曲的圆形形状给他们最大的力量，蜗牛壳、坚果壳、各种各样的甲壳类动物，这些壳都极薄，但因为他们的形状，使它们难以想象的坚固，可以提供最大的保护。还有一些质地柔软的物质如蘑茹也是壳形，还有花瓣，大多数的叶片都是壳形结构。 海因茨伊斯勒的花园为他的设计提供了灵感。 它的壳状结构的最初模型被用来测试持久性和忍耐力。在他的实验中，打破了传统的构造上的设计，大自然按照用最少的材料承受最大的压力的法则，不同计算机也能设计出不计其数的各种形状。建筑学就是应用生物形状的传统领域，而贝壳就是最原始而且自然的住所。也许未来，圆形可以代替建筑学中的稳定直线形，这样在任何地方都可以住在舒适而又安全的建筑构造中。

薄壳结构的特点壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。除以上几种空间结构外，尚有组合网架结构、预应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用空间结构，都有自身的特点和实用范围。比如点连接式玻璃幕墙支承结构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间的沟通和融合，人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整个结构系统，使这种结构系统不仅起到支承作用，而且具有很强的结构表现功能；索穹顶结构则完全体现了fuller关于“压杆的孤岛存在于拉杆的海洋中”的思想，是由连续的拉索和不连续的压杆组成的一各受力合理、结构效率极高的结构体系。

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。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分，减少受到的压力。许多建筑物屋顶都运用了薄壳结构的原理。