壳体施工定义

在自然界里，鸟类的蛋壳和植物种子的外壳都具有良好的空间受力性能。在外力作用下，它们主要以壳体的曲面内力（即薄膜内力）保持平衡，构成结实的保护层。把这种构造形式引用到建筑上，可形成承载能力和刚度都很好的空间屋盖结构，用来覆盖较大的空间，不需要设中间支柱。又因这种结构形式兼有承重和围护的双重功能，也适用于建造筒仓、冷却塔、贮液罐、压力容器等，形成坚固的薄壁结构。

远在新石器时代，地中海塞浦路斯岛上的人已懂得用石块和土坯修建蛋形民居（见图）。在今土耳其伊斯坦布尔尚存公元 567年重建的圣索菲亚教堂系古代砖砌穹顶建筑。18世纪新疆喀什地方修筑的阿巴伙迦陵（香妃墓），其圆形屋盖便是以石膏为胶结材料，用方砖叠砌的。自从出现了钢筋混凝土，壳体的应用有了新途径。1924年德国耶拿城建造的蔡斯玻璃厂便是用钢筋混凝土灌筑的球形壳体，屋盖直径为40米而壳面厚度仅6厘米。50年代以来,中国在一些大跨间的建筑上也采用了壳体结构，取得很好效果。例如,1956年修建了直径为25米、壳厚6厘米的半球形面壳的北京天文馆天象厅；1959年修建了跨间为35×35米的双曲面扁壳的北京火车站中央大厅；大连港仓库是由16个23×23米钢筋混凝土扭壳组成的；1983年建造的淮南洛河电厂双曲面冷却塔的底面直径为102.9米，高130米。 　施工 　壳体是曲面薄壁结构，伸展的空间较大，因此采取必要措施以保持壳体的几何形状便成为施工的关键。根据不同的构造形式，一般有下列几种施工方法：

固定模架施工 　在壳体覆盖的空间，对整个曲面架设模架。模架应具有一定的刚度并能承担全部施工荷载。砌筑或灌筑混凝土时，应按照壳体类型，均匀对称地从周边向中心进行，防止模架发生偏移或变形。这种施工法不仅适用于旋转式壳体（圆柱面和双曲面壳体除外），也适用于双曲扁壳和各种扭壳。这种模架不能重复利用，成本较高。1972年波多黎各的70×84米庞斯大厅是用固定模架建造的钢筋混凝土扭壳结构。

活动模架施工 　壳体结构如能分割为若干个形状相同又能单独承受荷载的区段时，如柱面壳（筒壳），多波柱面壳，多波双曲扁壳及各种旋转壳等，可采用能挪动的模架,分段架设，按施工顺序逐段转移重复使用,以节省模架费用。架设这种模架时应安装螺旋丝杠或千斤顶等起重装置并铺设滑轨。以利升降移动。常用的活动方式有平移、旋转和提升三种。①平移式。壳体的一个区段完成后，模架按直线方向作水平移动。此法一般用于建造长形仓库、厂房、站台等。广州火车站台筒壳雨篷共长600米,是用此法施工的。②旋转式。主要用于旋转型壳体结构。采用这种模架方式时，模架要按壳体的中轴线相对方向成双地设置。铺设环形滑轨作对称旋转以保持壳体的几何尺寸。1976年美国西雅图金郡体育馆双曲抛物面带肋壳顶,直径201.6米,矢高33.5米,采用旋转式钢架木模施工。③提升式。是利用千斤顶等起重设备将模架逐节向上提升或滑升的方法，主要用于建造筒仓、水箱、油罐、冷却塔等竖向壳体结构。施工中，各千斤顶的顶升进程要保持匀速同步,采用滑升方式时,模板的滑升速度必须与混凝土的凝固速度相适应（见滑升模板）。

无模架施工 　一般为整体安装和壳面拼装两种。整体安装系在地面灌筑壳体或将预制壳板拼成整体，然后采用起重设施通过吊装（见结构构件吊装）、提升或顶升到设计高程进行就位。壳面拼装是将预制壳板或拱壳砖直接在壳体位置上进行拼装。拼装时通常利用壳边圈梁作支点。设扒杆缆索悬吊壳板。由外向内，逐圈安装就位，并逐圈校正壳体的弧度。核算因施工而开口的壳的应力，以策安全。

除上述外，也可采用架设壳模作为壳体的组成部分，然后在壳模上绑扎钢筋、灌筑混凝土的方法。但此法须用喷射混凝土（见混凝土现浇施工技术）。工艺较复杂。

壳体设计要同时考虑施工方案并核算施工荷载。设计与施工有着互相依赖的关系，因此，只有两者密切配合，经过多方案比较，才能求得最佳的设计与施工方案。2100433B

环管和环形燃烧室的内、外壳体是薄壁零件，通常都是发动机的主要承力构件，承受有轴向力、径向力、横向力、扭矩、振动载荷和热应力等，受力非常复杂。因此在结构设计中，必须保证壳体具有足够的强度和刚性。

由于外壳体直径很大，抗横向弯曲的刚度一般较强，所以考虑刚度时要注意保证径向刚度，防止由于壳体被压扁，变成椭圆而失去稳定。

对于壁特别薄的内壳体，要特别注意保证径向刚度。因为受压的壳体更容易失稳，实践中就曾发生过轴承机匣被压扁造成的严重故障。

除了在选择壳体材料和确定适当的壳体厚度方面的保证以外，还要对壳体中刚性差的部位采用加强措施，采用径向加强筋是一种常用的有效方法。如一些发动机燃烧室内机匣的径向加强筋实例，这些加强筋主要是径向加强刚度，因而用在圆柱段上。

若需要在径向和轴向都有加强作用时，可采用封闭式的加强筋。这种类型的加强筋可用在同时受轴向力和内压力的曲线形壳体的转接段上，但封闭腔须加通气小孔，以均衡腔内外气体压力。加强筋通常用饭材焊接在燃烧室内机匣的内表面。在加强筋腹板上开的孔，是为了减轻质量。许多发动机燃烧室的内、外壳体的前、后端都有安装边，用专门的连接件联接起来，组成盒状结构，对保证刚性也有很好的作用。另外。对高温部位还应采取隔热和散热措施 。