由曲面形板與邊緣構件(梁、拱或桁架)組成的空間結構。殼體結構具有很好的空間傳力性能,能以較小的構件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結構,能覆蓋或圍護大跨度的空間而不需中間支柱,能兼承重結構和圍護結構的雙重作用,從而節約結構材料。殼體結構可做成各種形狀,以適應工程造形的需要,因而廣泛應用於工程結構中,如大跨度建築物頂蓋、中小跨度屋面板、工程結構與襯砌、各種工業用管道(見管道結構)、壓力容器(見容器結構)與冷卻塔、反應堆安全殼、無線電塔、貯液罐等。工程結構中采采用的殼體多由鋼筋混凝土做成,也可用鋼、木、石、磚或玻璃鋼做成。

  中國自50年代以來,用殼體結構建成許多實用、經濟、美觀的房屋建築,如烏魯木齊市某金工車間直徑60米的橢球面殼,北京火車站大廳35×35米雙曲扁殼,大連港倉庫屋蓋16個23×23米組合型扭殼。1959年國際上跨度最大的殼體是法國巴黎國傢工業與技術中心陳列大廳218米邊跨的雙層多波雙曲薄殼。

  殼體的曲面,可由直線或曲線旋轉而形成,或由直線或曲線平移而形成,也可根據特殊情況而形成復雜曲面。曲面的形狀根據使用要求和受力性能選定。殼體兩表面之間的中間曲面稱為中面,殼體的中面、厚度及邊緣形狀決定殼體的全部幾何特性。

  分類 殼體結構的種類很多,多根據曲面的幾何特性(即兩個方向主曲率k1k2的乘積K,稱為高斯曲率)進行分類。當k1k2同號時,K為正值,稱正高斯曲率殼;當k1k2異號時,K為負值,稱負高斯曲率殼;當k1k2中有一個為零時,K為零,稱零高斯曲率殼;此外,尚有混合型曲率殼,即一個殼體內兼有正、負高斯曲率部分。

  正高斯曲率殼體 有旋轉成形的圓球面殼、橢球面殼、拋物面殼;有平移成形的橢圓拋物面扁殼(圖c),簡稱雙曲扁殼。

  負高斯曲率殼體 有旋轉成形的雙曲面殼(圖b);平移成形的雙曲拋物面扭殼(包括單塊扭殼和四塊組合型扭殼)、雙曲拋物面鞍形殼。

  零高斯曲率殼體 有旋轉成形的圓柱面殼、錐面殼;平移成形的開口圓柱面殼、橢圓柱面殼、拋物線柱面殼(圖d)。

  混合型曲率殼體 如膜型扁殼,也稱無筋扁殼。這種殼在給定荷載作用下隻產生均勻相等的薄膜壓力,其大部分是正高斯曲率,隻在角隅區是負高斯曲率。鋸齒形變曲率雙曲扁殼(圖a)有時也屬此類。

  殼體按殼的厚度與最小曲率半徑的比值,分為薄殼、中厚殼和厚殼。比值小於1/20的一般稱薄殼,多用於房屋的屋蓋;中厚殼及厚殼多用於地下結構、防護結構。

  計算要點 殼體的內力和變形計算比較復雜。為瞭簡化,薄殼通常采用下述假設:材料是彈性的、均勻的,按彈性理論計算;殼體各點的位移比殼體厚度小得多,按照小撓度理論計算;殼體中面的法線在變形後仍為直線且垂直於中面;殼體垂直於中面方向的應力極小,可以忽略不計。這樣就可以把三維的彈性理論問題簡化成二維問題進行計算。在考慮喪失穩定的問題時,需要采用大撓度理論並求解非線性方程。厚殼結構的計算則不能忽略垂直於中面方向的應力變化,並按三維問題進行分析(見殼的計算)。