[分享]壳体结构简介
壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、贝壳等。常用于各类工业设计领域。壳体结构是由空间曲面型板或加边缘构件组成的空间曲面结构。壳体的厚度远小于壳体的其他尺寸，因此壳体结构具有很好的空间传力性能，能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，能覆盖或维护大跨度的空间而不需要空间支柱，能兼承重结构和围护结构的双重作用，从而节约结构材料.
壳体具有很好的抗压性，即能承受很大的压力，但是抗拉性却较差，即经不起较大的拉力。
用壳体结构可做成各种形状，以适应工程造形的需要，因而广泛应用于工程结构中，如大跨度建筑物顶盖、中小跨度屋面板、工程结构与衬砌、各种工业用管道压力容器与冷却塔、反应堆安全壳、无线电塔、贮液罐等。工程结构中采用的壳体多由钢筋混凝土做成，也可用钢、木、石、砖或玻璃钢做成。
壳体的曲面，可由直线或曲线旋转而形成，其大部分是正高斯曲率，或由直线或曲线平移而形成，也可根据特殊情况而形成复杂曲面。也称无筋扁壳。曲面的形状根据使用要求和受力性能选定。壳体两表面之间的中间曲面称为中面，壳体的中面、厚度及边缘形状决定壳体的全部几何特性。
圆顶薄壳
圆顶是正高斯曲率的旋转曲面壳。圆顶薄壳结构具有良好的空间工作性能，能以很薄的圆顶覆盖很大的跨度，广泛用于大型公共建筑如天文馆、展览馆、剧院等。
一、圆顶薄壳的组成及结构型式
一般由壳身、支座环、下部支承结构组成。
1、壳身结构
按构造的不同，可分为平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶。
当建筑上由于采光要求需将圆顶表面划分成若干区格;或当壳体承受集中荷载时;或当壳身厚度太小、不能保证壳体的稳定;或采用整体式结构时用肋形圆顶。当建筑平面为正多边形时，可采用多面圆顶结构。
当有通风采光要求时，一般可在圆顶顶部开设圆形空洞。
壳体：开口壳和闭口壳。
2、支座环
保证圆顶几何不变。其作用和拱结构拉杆一样。可有效的阻止圆顶在竖向荷载作用下的裂缝开展和破坏，保证壳体基本上处于受压的状态，实现空间平衡。
3、支承结构
1)圆顶结构通过支座环支承在房屋的竖向承重构件上(如砖墙、钢筋混凝土柱)
优点：受力明确，构造简单。
缺点：跨度大时，推力大，因此支座环尺寸大。表现力不够丰富活跃。
2)圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上。
3)圆顶结构支承在框架上
4)圆顶结构直接落地并支承在基础上。
筒壳
筒壳的壳板为柱形曲面，也称柱面壳。它是单向有曲率的薄壳，是零高斯曲率壳。
特点：几何形状简单，模板制作方便，易于施工，应用广泛
一、筒壳的结构组成
筒壳由壳身、边梁及横隔组成。两个横隔之间的距离称为跨度L1;两个边梁之间的距离为波长L2。
L1/L2>=1,长壳;一般为多波形。
L1/L2<1,短壳;一般为单波多跨。
壳身包括边梁在内的高度称为截面高度h，h=(1/10-1/15)L1,不包括边梁在内的高度称为矢高f。(f》1/8L2)
壳板的厚度一般为50-80mm，一般不宜小于35mm;壳板与边梁连接处可以局部加厚，以抵抗局部的横向弯矩。
边梁与壳板共同受力，截面形式对壳板内力分布有很大影响，并且也是屋面排水关键。
横隔是筒壳的横向支承，没有它，就不是筒壳结构，而是筒拱结构。
功能是承受壳身传来的顺剪力并将内力传到下部结构。
二、筒壳的受力特点
筒壳两端是有横隔支承的，而筒拱没有。因而两者在承荷和传力上有本质的区别。
筒拱是横向以拱的形式单向承荷和传力的，纵向不传力，是平面结构。而筒壳在横向以拱的形式承荷和传力，在曲面内产生横向压力，在纵向以纵梁的形式把荷载传给横隔。因此，筒壳是横向拱和纵向梁共同作用的空间结构。
当筒壳的跨波比L1/L2不同时，筒壳的受力状态存在很大区别。一般，筒壳的受力特点分三类：
1) L1/L2》3时
由于筒壳的跨度较长，横向拱的作用明显变小，横向压力较小，二纵向梁传力作用显著。筒壳近似梁的作用。
2)当L1/L2《0.5时
由于筒壳的跨度较小，筒壳横向的拱作用明显，而纵向梁的传力作用很小，因此近似拱的作用。而且壳体内力主要是薄膜内力，可按薄膜理论计算。
3)当0.5<L1/L2<3时
跨度不长也不短，在受力时拱和梁的作用都明显，壳体即存在薄膜内力，有存在弯曲内力，可用弯矩理论或半弯矩理论计算。
边梁是壳板的边框，与壳板共同作用，整体受力，一般边梁主要承受纵向拉力，因此需集中布置纵向受拉钢筋，可大大减小壳板的纵向和水平位移。
横隔作为筒壳纵向支承，主要承受壳板传来的顺剪力。
