双斜杆施威德勒型球面网壳结构的稳定性分析

摘要

球面网壳结构是一种典型以杆件为基础的空间结构，能够有效将所承受外力均匀的分散到各构件，而且建筑造型十分优美，工程计算也很容易实现，在建筑领域中应用越来越广。网壳结构发展的趋势是具有更大覆盖空间和更加轻盈壳体，但随之而来的结构稳定性问题也变得愈发突出。本文针对双斜杆施威德勒型球面网壳结构，通过有限元分析软件ANSYS，对其自振特性及稳定性的相关问题做了全面地分析。
　　1、根据结构球面外形的几何特征，通过ANSYS自带的二次开发语言APDL编写了参数化的用户程序，完成了结构建模和后处理；对结构的自振频率分布特性进行了全面的研究，将结构预应力考虑在内，对比分析了不同的跨度、矢跨比、杆件截面积、整个壳体的面荷载及支座数目等模型几何参数条件，对结构自振频率的影响。
　　2、分析了结构失稳特性的相关问题，介绍了其失稳破坏的三种情况；对网壳结构的线性屈曲与非线性屈曲状态做了对比分析；分析了模型参数条件的改变对结构非线性失稳时理论荷载能力的影响。
　　3、在简单动力荷载作用时结构动力稳定性的相关问题进行了全面的分析，对比分析了结构在承受垂直和水平方向阶跃荷载作用时动力稳定性的区别；分析了结构在承受不同方向阶跃荷载作用时，有无初始缺陷对结构动力稳定性造成的不同影响；通过谐响应分析，分析了结构在承受水平和垂直方向的简谐荷载时动力稳定性的区别，确定了其共振频率；对比分析了简谐荷载激励在结构共振区与非共振区时临界荷载能力的不同。
　　4、对结构在复杂地震荷载作用时动力稳定性相关问题进行了全过程分析，研究了结构在承受水平方向与三向地震荷载时结构临界荷载能力的不同，并分析了结构在考虑初始缺陷前后其动力响应结果的区别；分析了结构的不同矢跨比、杆件截面积及支座数目等模型参数条件，对其在三向地震荷载作用时动力响应结果的影响。

目录

声明

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2稳定性理论的发展与研究现状

1.3本文的主要工作

第二章 双斜杆施威德勒型球面网壳的参数化建模及自振特性分析

2.1网壳的参数化建模

2.2网壳自振特性分析的基本理论

2.3网壳自振特性分析

2.4本章小结

第三章 双斜杆施威德勒型球面网壳的屈曲特性分析

3.1屈曲分析概述

3.2网壳的线性屈曲分析

3.3网壳的非线性屈曲分析

3.4模型几何参数对网壳屈曲的影响

3.5本章小结

第四章 双斜杆施威德勒型球面网壳在简单荷载下的动力稳定性分析

4.1网壳在阶跃荷载下的动力稳定性分析

4.2网壳在简谐荷载下的动力稳定性分析

4.3本章小结

第五章 双斜杆施威德勒型球面网壳在地震荷载下的动力稳定性分析

5.1地震荷载的动力稳定性分析理论

5.2水平地震荷载下网壳的动力稳定性分析

5.3三向地震荷载下网壳的动力稳定性分析

5.4初始几何缺陷对网壳动力稳定性的影响

5.5模型参数对网壳动力稳定性的影响

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文工作总结

6.2研究工作展望

参考文献

致谢

作者简介