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切割单层球面网壳和立式单层筒壳稳定性能研究

薛飞  
【摘要】:稳定性能往往是单层网壳结构设计的控制因素,《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010(以下简称“规程”)要求单层网壳结构设计时,必须进行稳定分析且满足规定的安全系数要求。“规程”中安全系数取值是基于规则单层球面网壳和平放筒壳结构稳定分析确定的,其是否适用于非规则单层网壳结构还有待于研究。本文以切割单层球面网壳和立式单层筒壳结构为研究对象,对其进行大量的稳定参数影响分析,建议其稳定“安全系数”取值,主要内容如下:(1)切割单层球面网壳结构稳定性能研究。基于Rhinoceros软件平台,编写了切割单层球面网壳结构参数化建模程序;考虑几何初始缺陷、荷载不均匀分布、支座布置方式和支座侧向刚度等因素的影响,对96个切割单层球面网壳模型稳定极限承载力进行分析;建议采用弹性分析方法计算切割单层球面网壳稳定容许承载力时,安全系数K_e取3.20。(2)立式单层筒壳结构稳定性能研究。基于Rhinoceros软件平台,编写了立式单层筒壳结构参数化建模程序;考虑几何初始缺陷、材料非线性等因素的影响,对18个立式单层筒壳模型稳定极限承载力分析。结果表明,立式单层筒壳结构对缺陷不敏感;建议采用弹性分析方法计算立式单层筒壳稳定容许承载力,筒壳高度为0~30m时安全系数Ke取5.50,高度为30~60m时Ke取9.50,高度为60~90m时K_e取13.50;立式单层螺旋筒壳结构稳定性能较差。(3)切割单层球面网壳和立式单层筒壳稳定性能提升措施建议。建议了两种类型网壳结构在适当位置设置加劲肋的稳定性能提升措施,算例分析表明,在适当位置添加加劲肋后切割单层球面网壳稳定极限承载力增大20%以上,立式单层筒壳结构稳定极限承载力增大65%以上。对一立式单层螺旋筒壳工程实例,采用增设环向加劲肋的方式,显著提升该网壳结构的稳定性能,使其达到规范要求。


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