單層球面網殼結構考慮不同初始缺陷和溫度等因素影響的非線性穩(wěn)定分析.pdf

1、網殼結構由于自重輕，外形美觀，可以塑造的空間大的優(yōu)勢往往是國內和國外建筑師優(yōu)先選擇的結構形式?？墒蔷W殼結構由于其跨度越來越大，受力中的穩(wěn)定性問題逐漸成為工程設計人員必須要考慮的問題，單層球面網殼結構的穩(wěn)定性要求更為突出。
　　本文作者采用了國際先進的通用大型有限元分析軟件ANSYS，編制了一套分析網殼結構穩(wěn)定性能的命令流，對單層球面網殼結構的模型建立和有限元分析進行了系統(tǒng)的研究，從而研究出了該網殼結構在初始缺陷、溫度等影響因子作用

2、下的全過程荷載-位移曲線，從而可以進一步研究出網殼結構的承載力、強度、剛度和全過程的受力特性。
　　然后，在不同初始缺陷分布載荷都加以考慮的情況下，通過改變分析參數（如跨度、溫度），進行單層球面網殼結構的非線性穩(wěn)定性分析，總結出了上述因子對網殼屈曲形態(tài)、極限承載力、破壞模式等分析結果的影響。研究發(fā)現：（1）初始缺陷對單層球面網殼結構的穩(wěn)定性有重要影響；（2）在考慮材料非線性這一條件后，網殼結構的穩(wěn)定承載力出現了明顯的下降，說明材料

3、非線性是很有必要加以考慮的；（3）不對稱荷載這一因子對單層球面網殼結構的彈塑性穩(wěn)定承載力并沒有造成顯著影響；（4）在對網殼結構屈曲形態(tài)進行系統(tǒng)分析后發(fā)現，主肋節(jié)點的穩(wěn)定性無論是理想結構還是缺陷結構都比較差。對理想結構來說，破壞點通常發(fā)生在從圈外算起的第二到第四環(huán)上。對缺陷結構來說，其破壞點往往發(fā)生在從網殼中心算起的第一和第二環(huán)上。此外，網格密度對單層網殼結構的模態(tài)分析結果的影響并不明顯。
　　本文還考慮了溫度因素對單層球面網殼結構

4、穩(wěn)定性的影響。在考慮了不同負溫差條件下對網殼結構進行靜力分析，彈性穩(wěn)定性分析和彈塑性穩(wěn)定性分析。得到的研究結果如下：（1）溫度變化這一因子的影響主要集中在靠近支座位置的單層球面網殼結構桿件的軸力。對于越是遠離支座的網殼桿件，溫度變化的影響往往越弱；（2）負溫差的增大會降低單層球面網殼結構穩(wěn)定承載力；（3）在材料非線性的條件下，單層球面網殼結構的彈塑性穩(wěn)定性承載能力與彈性穩(wěn)定性承載能力會降低。說明實際問題中必須考慮材料非線性對單層球面網殼

5、的影響，否則網殼結構的設計結果偏不安全；（4）由于負溫差絕對值逐漸增大，對于考慮彈性和彈塑性的單層球面網殼結構的分析結果，都會出現承載力小于零的情況，并且由于負溫差進一步增大，該網殼承載力對應的絕對值也會越來越大。造成這一結果的原因是，在溫度的影響下，單層球面網殼結構會在局部位置發(fā)生向下的位移。所以，在出現負溫差較大的天氣時，建議工程人員通過適當方法在單層球面網殼結構的主要節(jié)點處施加一定的向上的力（需要通過結構計算得出），以抵消負溫差產