薄壳结构—仿生建筑

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1、薄壳结构,各种各样的贝壳,自然界生物的神奇来自于亿万年的选择进化、优胜劣汰。 贝壳的形貌包含着许多的几何曲线，成为现代建筑设计模仿的重要目标。,自然界某些动植物的种子外壳、蛋壳、贝壳，可以说是天然的薄壳结构，它们的外形符合力学原理，以最少的材料获得坚硬的外壳，以抵御外界的侵袭。以蛋壳为例，由于工程中结构自重是以均布荷载的形式存在，在蛋壳上施加均布力，一般认为在蛋壳中部为最脆弱的部位，但实际情况结构产生应力均匀，而在两端较大。通常情况，如果一枚鸡蛋的横径在4厘米左右，那么蛋壳厚度就只有0.38毫米，二者的比值接近1：105。这么薄的蛋壳，简直不堪一击。然而，蛋壳的形状可以影响它的受力，凸出向外的

2、曲面能把力均匀散开。特别是当它均匀受力时，抗压性就更大了，远不是看上去的那么脆弱。可见薄壳结构运用到大跨度建筑中，能够达到满应力设计准则的要求。人们从这些天然壳体中受到启发，利用混凝土以及其他合金材料的可塑性，创造出各种形式的薄壳结构。建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构。,启发,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。,薄壳建筑悉尼歌剧院,薄壳建筑晨曦中的“青蛤 ”,薄壳建筑夜

3、幕中的“海螺”,生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳都是一种曲度均匀、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。 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，把受到的压力均匀地分散到壳体的各个部分，以很小的厚度承受很大的重量，这就是“薄壳结构”的特点。,薄壳结构的特点,薄壳结构的类型,一、球壳,二、筒壳,薄壳结构的类型,三、扁壳,四、扭壳,薄壳结构的应用与发展,日本代代木体育馆,中国国家大剧院,薄壳结构的优点较多，因为它很薄，相比较而言，同样跨度的其他结构的重量要比它重得多，也就可以节约很多材料。薄壳是曲面壳体，比同样厚度的平面板刚度要大很多，而且能把自身所受的压力，均匀地扩散到整个曲面上，因而荷载也很大。这就如同很薄的蛋壳，可以承受相对体重很大的母禽，而在孵化过程中不被压破。同时，薄壳是整体连续的屋盖结构，比用小块材料砌成的拱券结构整体性要强的多，防震性也大得多。,优点,在提倡节能环保的今天，薄壳结构的仿生建筑是新时代的一种潮流，我相信，在不久的将来，在世界的各个角落，一定会矗立起一座座形态各异、坚固耐用、美轮美奂的薄壳结构仿生建筑。,薄壳结构仿生建筑的发展,谢谢,