不规则划分的大矢跨比单层球面网壳结构性能及稳定性分析

摘要

本文以大跨度、大矢跨比、网格不规则划分的某单层球面网壳结构为背景，研究了此类网壳的动静力性能，并重点研究了该类结构的稳定性能。 首先，本文采用空间梁柱单元模拟杆件，分析了各种工况下结构的内力分布、位移分布和地震作用效应。结果表明：该结构底部受力最大，顶部受力最小；结构的动力反应频谱密集，各振型参与系数小，水平地震效应远大于竖向地震效应且不可忽略。 然后，本文采用了一致缺陷法模拟结构的缺陷，对结构进行了全过程几何非线性分析，并考虑了不同网格划分方式、不同矢跨比以及缺陷对该类单层球面网壳稳定性的影响，得到了如下结果：网格划分形式对该类单层球面网壳的稳定性影响较小；在一定矢跨比范围内，该类单层球面网壳的稳定性随矢跨比的增大而降低；结构的稳定性随缺陷值的增大而显著降低。在对以上分析结果总结后发现，现行《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)中的单层球面网壳稳定承载力计算公式对小矢跨比的单层球面网壳偏于保守，而对本文研究的大跨度、大矢跨比的单层球面网壳偏于不安全。 再后，根据该网壳结构的受力与施工要求，对该单层球面网壳的节点进行了优化设计：采用了铸钢双销节点，并进行了有限元分析，得到了一些有价值的结果；同时对在施工阶段的不完整结构进行的分析表明，不完整的结构是不稳定的，需要设置可靠的临时支撑系统。 最后，对本文的研究作出总结并指出需要进一步研究的工作。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.1.1单层球面网壳结构的历史

1.1.2单层球面网壳的计算方法的发展过程

1.1.3单层球面网壳的研究现状和存在的问题

1.2本文主要研究内容及工程背景

1.2.1本文的主要内容

1.2.1背景工程简介

1.3二阶弹性/弹塑性分析设计软件NIDA简介[37][38][39][40]

本章参考文献

第二章单层网壳结构的非线性计算原理简介

2.1空间梁－柱单元计算理论

2.1.1基本假定

2.1.2弹性梁－柱单元在随动局部坐标系中的切线刚度矩阵

2.1.3弹性梁－柱单元在单元局部坐标系中的切线刚度矩阵

2.1.4结构总的切线刚度矩阵

2.2网壳的全过程分析理论简介

2.2.1全过程分析的计算方法和迭代策略

2.2.2网壳临界荷载的判别

2.2.3网壳缺陷的模拟

本章参考文献

第三章大矢跨比单层网壳结构性能分析

3.1背景工程荷载

3.1.1背景工程承受的风荷载

3.1.2 背景工程承受的雪荷载

3.1.3 背景工程的其它荷载作用及荷载组合

3.2大矢跨比单层网壳在静力作用下的性能

3.2.1计算假定和模型简介

3.2.2三个模型的静力性能比较

3.3大矢跨比单层网壳在地震作用下的性能

3.3.1结构自振特征

3.3.2结构地震效应计算

3.4本章小节

本章参考文献

第四草大矢跨比单层网壳稳定性分析

4.1现阶段单层网壳容许承载力计算方法

4.1.1一般情况下的单层网壳容许承载力公式

4.1.2影响大矢跨比单层网壳稳定承载力的因素及本节进行的分析工作

4.2凯威特型网壳的稳定承载力

4.3短程线型单层球面网壳的稳定承载力

4.4无规则划分型单层球面网壳的稳定承载力

4.5大矢跨比单层球面网壳的稳定承载力计算初步探索

4.5.1三种大矢跨比单层网壳的稳定承载力

4.5.2全过程分析的结果和公式计算结果的比较

4.6背景工程的稳定性分析

4.6.1背景工程的特征值屈曲分析

4.6.2背景工程的全过程分析

4.6.3施工阶段不完整壳体的稳定计算

4.7本章小结

本章参考文献

第五章背景工程的节点分析

5.1节点的形式和材料

5.2节点的大样图

5.3节点的ansys分析

本章参考文献

第六章结论与建议

6.1结论

6.2展望与建议

致谢