单层球面网壳非均匀荷载作用下的动力稳定性研究

摘要

几十年来，随着人民生活水平的不断提高，社会大踏步的发展以及科学技术的革新与进步，空间结构也得到了更快速的发展与更广泛的应用。现阶段，空间结构越来越多地应用于大型体育场馆、会展中心、机场机库、大型娱乐场所等公共建筑，并且跨度不断增大，结构形式也不断创新。而空间网壳结构更是以其独特的结构优势及良好的视觉效果受到人们的青睐。
　　网壳结构作为空间网格结构的一种，其外表面是曲面的，所以其既具有薄壳结构的受力合理的特点，又具有杆系结构构造简单、制作方便的特点，同时还能形成天然的排水面。由于网壳结构承受的的大部分荷载都通过其杆件的轴向力传递，加上其类似“薄膜”作用的受力特征，所以网壳结构也存在稳定问题。现阶段，网壳结构的静力稳定研究已经相对比较成熟，然而其动力稳定方面的研究还不够全面，再考虑到网壳结构在日常使用中遭受的荷载很可能是非均匀的，所以本文就着重研究单层球面网壳非均匀荷载作用下的动力稳定问题。
　　为了研究单层球面网壳在均匀和非均匀荷载作用下的动力稳定性，本文基于全过程非线性动力反应时程分析方法，运用实用的动力稳定性判定准则，以联方型单层球面网壳结构为研究对象，采用有限元分析软件ANSYS进行模型建立，考虑满跨均布荷载、满跨不对称荷载和半跨不对称荷载三种荷载工况，以不同地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)、不同地震输入维数（水平、竖向、三向）、矢跨比、杆件截面面积和初始几何缺陷为参数，系统分析了其在地震作用下的动力稳定性，得出了一些有意义的结论，为网壳结构的实际工程设计提供参考。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2空间网壳结构的形式

1.3空间网壳结构的特点

1.4空间网壳结构的应用与发展

1.5国内外网壳结构动力稳定性的研究现状

1.6本文研究的目的

1.7本文研究的主要内容

第二章 网壳结构的动力稳定理论

2.1网壳结构的稳定

2.2影响网壳结构动力稳定的直接因素

2.3网壳结构非线性动力稳定增量方程的引入

2.4网壳结构非线性动力稳定平衡路径跟踪的迭代算方法

2.5网壳结构动力稳定判别准则

2.6网壳结构动力非线性分析中的动力稳定判别方法

2.7本章小结

第三章 单层球面网壳有限元模型的建立

3.1单层球面网壳的选型、跨度、矢跨比和杆件截面尺寸

3.2单层球面网壳的单元选择、材料参数和支撑条件

3.3单层球面网壳的参数化建模

3.4屋面荷载的处理

3.5单层球面网壳结构有限元模型

3.6本章小结

第四章 单层球面网壳非均匀荷载作用下的动力稳定性分析

4.1荷载工况的选择和结构分区

4.2地震波的选取与调整

4.3阻尼的选取

4.4初始几何缺陷的引入

4.5不同地震输入维数对网壳结构动力稳定的影响

4.6 EL-Centro地震波作用下网壳结构的动力稳定性分析

4.7 Taft地震波作用下网壳结构的动力稳定性分析

4.8天津地震波作用下网壳结构的动力稳定性分析

4.9不同矢跨比对网壳结构动力稳定性的影响

4.10不同杆件截面对网壳结构动力稳定性的影响

4.11不同荷载工况对网壳结构动力稳定性的影响

4.12不同地震波对网壳结构动力稳定性的影响

4.13初始几何缺陷对网壳结构动力稳定性的影响

4.14本章小结

结论与展望

结论

不足与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢