五心圆柱面网壳工程实例的性态分析

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1、五心圆柱面网壳工程实例的性态分析.L.编辑。　　摘要:文章采用数值分析方法,以江西丰城电厂二期干煤棚网壳为研究对象,分析了该结构的动力特性及其在自重、地震、风载作用下的最大位移响应,从而找出该结构的控制荷载,可为相关设计和研究提供参考。　　关键词:五心圆网壳;动力特性;静力响应;动力响应　　Abstract:Thisarticleusesthenumericalanalysismethod,taketheJiangxiFengchengpoicperformanceandinthedeadentresponds,thusd

2、iscoversthisstructurethecontrolload,mayprovidesthereferencefortherelateddesignandtheresearch.　　Keyoldshell;dynamicperformance;staticresponse;po,长度111m,高度29m,投影单位面积用钢量为27kg,基础采用上下弦独立短弦支撑,柱距7.4m。采用五心圆网壳结构,该体型的跨向断面比圆柱面体型更能充分利用内部空间,降低结构单位空间用钢量。中国作为多地震国家,80%以上大中城市处于地震区

3、,而五心圆网壳作为一种大跨空间结构,研究其动力特性和对不同荷载的响应具有重要实际意义。　　1基本参数和计算模型　　1.1基本参数　　以真实工程82m的网壳为研究对象,跨向剖面为五心圆柱面,基础采用上弦独立短弦支撑,柱距7.4m。网壳网格尺寸为3.7m×3.7m,网壳厚度为2.8m,支座向上两个网格垂直地面,第3~5个网格形成的圆弧半径为12.056m,圆心角为52.9618°;中间21个网格形成的圆弧半径为60.108m,圆心角为74.0764°。网壳围护结构为轻型檩条和单层压型钢板。钢管的弹性模量为E=2.06×102G

4、Pa,泊松比为?滋=0.3,密度?籽=7850kg/m3,用有限元建立模型。　　材料选用Q235钢,材料见表1,考虑Ⅱ类场地,8度设防烈度。　　1.2计算模型　　有限元分析中,杆件选用LINK8杆单元,节点集中质量采用MASS21单元,上弦每个节点单元质量为698kg(恒荷),桁架两端为三向不动铰。有限元模型见图1。　　2动力特性分析　　结构的自振特性是其本身的固有特性,只与结构的自重、刚度及质量分布等因素有关,是衡量结构质量和刚度是否匹配、刚度是否合理的重要指标。此外,准确把握结构的自振特性还能避免与动力荷载发生共振的危

5、险。因此,对结构进行自振特性分析具有重要的意义。　　下文列出结构的前50阶自振频率(见自振频率表2)及结构的第一阶到第八阶振型,见图2。　　双层圆柱面网壳的自振特性:　　(1)结构振型在前50阶变化基本呈线性递增,前6阶模态频率变化相对较大。随着频率的增加,网壳面的波形逐渐复杂,双向的波峰数量增多。　　(2)频率相当密集,说明结构复杂,各组成单元相互联系紧密,有利于结构受力。.L.编辑。　　(3)双层圆柱面网壳的振型分为水平振型和竖向振型,并且两者交叉出现。　　3网壳在恒荷、风载、地震作用下的最大位移响应　　本节主要从位移

6、效应了解各种荷载对结构的影响。由于实际情况比较复杂,文章篇幅有限,文章只研究一些普遍情况的受力。　　(1)结构在恒荷、地震、风荷作用下,受力情况由规范计算并做适当假设得出数值为:①恒荷:质量除了自重荷载以外,屋面结构自重集中在上弦节点上,每个节点单元质量为698kg。②谱分析的地震荷载:按横向水平地震作用,8度设防设计。③风荷载:假设左侧水平方向风载作用,由规范可知2　　图3为结构依次在恒荷、地震、风荷作用下的受力示意图。　　(2)结构在恒荷、地震、风荷作用下,变形情况为:①恒荷:最大位移出现在跨中,最大位移为0.0384

7、m。②地震荷载:最大位移出现在1/3跨处,最大位移0.097m。③风荷:最大位移出现在跨中偏右约10m处,最大位移0.202m。　　　4结论　　由以上分析可得出结论:　　(1)在各种荷载中,风荷载起控制作用,自重荷载、地震荷载相对比较小。　　(2)比较大的自重可以抵消风荷载的作用效应,对结构稳定有利。　　(3)由于网壳结构自重轻,结构合理,使得自重作用对网壳的影响只是风荷载影响的1/5,地震作用对网壳的影响是风荷载影响的1/2。