以构形易损理论为基础的单层网壳结构静力稳定性研究

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1、以构形易损理论为基础的单层网壳结构静力稳定性研究石瑛莉翟耀忠蔡睿常泰建设集团有限公司摘要：单层网壳结构是现代建筑屮比较常见的一种结构，本身的静力稳定性直接关系着结构整体的稳定性与可靠性，而其静力稳定性受结构初始构形度、荷载以及约束等因素的影响。论文结合江苏昆山长江南路吾悦广场商业综合体中央采光顶工程，参照构形易损理论，对单层网壳结构的静力稳定性进行了研宄和讨论。关键词：构形易损理论;单层网克结构;静力稳定性;作者简介：石瑛莉（1979~），女，湖北宜昌人，高级工程师，从事钢结构研究。收稿日期：2017-07-19StudyontheStaticStabilityofSing

2、leLayerLatticedShellBasedontheTheoryofStructuralFragilitySHIHng-liZHAIYao-zhongCAIRuiChangtaiConstructionGroupCo.Ltd.;Abstract：Thesingle-layerreticulatedshellstructureisacommonstructureinmodernarchitecture,itsstaticstabilitydirectlyaffectsthestabilityandreliabilityofthewholestructure,andit

3、isaffectedbythestructureoftheinitialconfiguration,load,constraintandortherfactors.ThispapercombiningwiththecentrallightingroofprojectofWuyueSquareCommercialBuildinginSouthChangjiangroadofKunshancityinJiangsuProvince,basedonthetheoryofstructuralfragility,paperanalyzesanddiscussesthestaticst

4、abilityofsinglelayerlatticedshell.Keyword：theoryofstructuralfragility;single-layerlatticedshell;staticstability;Received：2017-07-191工程概况江苏昆山长江南路吾悦广场商业综合体屮央采光顶工程，由于建筑采光通风的需求，采光顶平面尺寸为28mX22m，为椭圆型，矢高4.5m，外饰（6+0.75+6）mm双层夹胶玻璃，主结构采用单层网壳结构体系，项目外观图如图1所示。横梁釆用200mmX100mmX6mm方管，立柱和立柱顶环箍釆用釆用300mmX250

5、mmXl（hnm箱形梁，环梁下方对应下部混凝土位置采用土建翻边梁环箍，钢柱柱与混凝土之间采用固定铰支座。图1模型外观下载原图2构形易损和单层壳整体稳定理论区别构形易损理论是由Blockley于1991年提出的，指部分结构的损坏会导致整体结构不同程度的损坏。构形易损理论的最基本受力单元为结构球（结构环），结构球（结构环）通过相互连接形成基础结构，其中连接能力最大的结构球（结构环）称之为基簇，按照集簇规则和连接能力大小组成剩余的杆件，最终形成整个结构，连接能力是集簇的关键参数之一，连接能力的大小直接关系到结构承受各种作用的能力。解簇是集簇的逆过程，解簇具有一定的规则，在解簇时会

6、形成和关的参数，例如，易损性指数、和对损坏需求以及结构分离度等，上述参数是判断结构是否失效的主要指标。解簇能够获得相应的失效事件，由众多失效事件组成结构。结构常用的失效模式主要包括:特定失效模式、最小/最人失效模式、最易发生失效模式以及整体倒塌失效模式m。构形易损理论主要是针对结构本身几何关系而与可能承受的荷载关系不大，最终得到的可能失效模式和易损构件只与结构本儿何关系有关，具有普遍性。单层壳体的整体稳定理论主要是考虑结构整体稳定的可靠性，《空间网格结构设计技术规程》（JGJ7-2010）中给出了可靠性指标的安全系数K=4.2（弹性计算），可靠性是针对特定荷载作用下结构的安

7、全程度，除了与结构儿何拓扑有影响，还与荷载作用密切相关。易损性分析是使用简单逻辑方法找到结构的关键部位（潜在易损部位），并结合荷载对结构的可靠性进行综合评估，考虑高风险杆件失效后对结构的可靠性进行论证，对风险进行有效的规避措施。3椭圆网壳结构静力稳定性实例分析按照构形易损理论来对木项目进行性解簇计算，会发现构件中拓扑关系运算量大，参照参考文献［2］中提出易损性大的构件与应力较大杆件有对应关系，按照特征值屈曲分析理论找到理论应力较大杆件，按照易损性理论假设其失效，再进行结构整体屈曲分析判断其可靠性指标是否满足要求。计