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基于不同算法的单层球面网壳稳定性及可靠度分析

侯靖  
【摘要】:网壳结构是应用得最为普遍的空间结构形式之一,各类大型公共建筑中都有应用:如机场、火车站、体育馆等。其刚度大、重量轻、结构形式变化多样的特点,满足了人们对大跨度高性能空间结构的要求,然而稳定性问题是单层球面网壳设计中最关键的问题。目前针对网壳结构的研究大多数仅考虑几何非线性的影响,且截面形式单一,缺少双非线性和开、闭口两种不同截面形式下对单层球壳稳定性影响的对比;在研究单层球壳稳定性方面可参考国家《网壳结构技术规程》(JGJ61_2003)和上海市《空间网格结构技术规程》(DG/TJ08-52-2004),这两种规程的差异也缺少相关的研究。 本文以老山自行车馆球面网壳结构为例,在仅考虑几何非线性和考虑双非线性两种情况下对网壳稳定性的影响作对比分析。通过将原H型钢截面杆件换成圆钢管截面,保证用钢量相等的情况下,评价这两种截面形式对网壳稳定承载力的影响。另外,分别采用两种规程方法进行稳定性计算,并通过可靠度分析,评价两种不同算法的优劣性。 研究表明:球面网壳弹塑性稳定设计中的极限承载力与弹性网壳相比平均降低幅度约为50%,说明在进行单层球面网壳稳定性设计时,考虑材料非线性是十分必要的;在保证用钢量一定情况下,圆钢管截面的承载力与H型钢截面相比,平均高出1.3倍;随着矢跨比和跨度的增加,单层球面网壳的可靠度逐渐降低,但国家《网壳结构技术规程》(JGJ61_2003)计算得到的可靠度始终高于上海市《空间网格结构技术规程》(DG/TJ08-52-2004)所得的可靠度。


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