干煤棚柱面网壳结构的设计的几点建议

《干煤棚柱面网壳结构的设计的几点建议》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、干煤棚柱面网壳结构的设计聂国隽钱若军（同济大学）«-1/^—1—1前吕由于环保要求和建设用地的严格控制，煤炭的散堆方式必须被封闭储装方式所収代，所以干煤棚的建设近年來在我国蓬勃发展起来。干煤棚的建筑功能主要是大型的储存库房，所以它必须具有一定的储存和作业空间，即结构必须能满足一定的净空要求,而且它的有效使用空间的截面形状是梯形，作业空间的包络线接近弧形。干煤棚结构的长度和宽度是根据装机容量的需要来确定的，而其结构的高度则由堆煤和斗轮机的作业要求来确定［1］0因此,干煤棚结构的特点是跨度大、高度高、且覆盖面积广。

2、针对结构的这些特点，双层柱面网壳结构成了首选的结构形式。然而在这种功能特殊的结构中，双层柱面网壳结构的设计应注意哪些问题呢?本文就这一情况做了以下分析和比较。2结构儿何外形和拓扑的选择和比较回国双层柱面网壳结构的分析和设计包括结构儿何外形的拓扑的设计，结构的儿何外形或拓扑是影响结构特性的一个极为敏感的因素，结构设计的过程应是寻求合理的结构外形和拓扑、合理的内力和内力分布、合理的刚度和刚度分布，且符合某种准则的过程［3］。如结构外形曲面选择不当，则结构的静力性状不佳且耗钢量增加。另外，结构曲面的展开面积过大，势必

3、增加结构用钢量、屋面覆盖材料的用暈及整个结构的耗能。通常，结构儿何外形的选择服从于空间的需要且受到结构模数的制约干煤棚柱血网壳结构常用的几何外形如图1所示。在结构几何外形选择吋，一般是根据实际工程中的主要外荷及其作用的效应（长期或短期）以及其他影响因素，综合考虑來确定。当结构的几何外形为圆柱面（如图1（b））,且接近于合理拱轴线时，对正放类网壳结构在均匀分布的屋面恒荷载作用下，结构跨度方向的杆件内力分布比较均匀，弯曲对结构的影响较小;但如果不满足这些条件，则局部弯曲应力可能会变成主要应力而对结构局部产生较大影响

4、。三心圆柱面网壳（如图1（c））与圆柱血网壳相比，一方血可提高空间的利用率,另一方血在风荷载作用下受力性能较好。在风荷载作用下三心圆柱面网壳呈现门式刚架（如图1（d））的受力性状,但在屋面荷载作用下它的受力却较不均匀。2干煤棚结构的结构形式可根据其长跨比来选择，当干煤棚结构的氏度和跨度的比值大于血5时，结构呈单向受力性状，选用正放类网壳较为经济，且该种结构形式还可以考虑抽空来提高结构的经济性，如江苏金东纸业干煤棚网壳［4］,跨度为75m,长度为200m,采用正放抽空四角锥网壳，抽空后结构的总用钢量降低了2~3k

5、g/m2;当结构的长度和跨度的比值小于1：5时，结构呈多向受力性状,选用斜放类网壳更利于荷载的传递，如嘉兴电厂干煤棚双层柱面网壳⑴,跨度为103.5m,长度为88.0m,采用斜置正放四角锥网壳，取得了较好的经济效杲。另外，在结构设计屮应采取必要的构造措施，以提高和改善整个结构的承载能力。如:沿柱血网壳的纵向设置横膈，对柱面网壳的受力是非常有利的，它起到了加劲肋的作用，有效地防止柱面壳展开或伸开，保证柱面网壳有足够的刚度和可靠的整体作用。适当地布置横膈可达到改善柱面网壳内力分布的目的,也可减少柱面网壳边界处的水平

6、推力，横膈一般在柱面网壳的两端布置，当其纵向较长时也可在壳体中间布置。3结构计算模型的选择和比较双层网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，受力合理」J跨越较大空间，是一种性能优越的空间结构。网壳结构强度分析的方法一般是采用基于离散化假定的杆系有限元法，且一般静力分析均在线弹性范围内进行，而不考虑其材料和儿何非线性。双层网壳结构的力学模型的选择主要取决于杆件端部各自由度方式上的约束程度，即杆件与节点的具体连接方式。当前，双层网壳结构的分析大多采用较接的空间杆元模型或刚接的空间梁元模型，而在

7、实际结构中，由于构造方面的原因,网壳节点的刚度往往介于理想的钱接和刚接Z间。国内外学者对节点刚度对网壳结构内力和稳定的影响进行了广泛的理论分析和实验研究,研究结果表明，节点刚度对结构的内力分布和整体稳定性会产生巨大的影响，实际结构与假想为较接或刚接所求得的结果明显不同,这种差别随着网壳型式不同而变化［3］。如螺栓球节点网壳的设计屮，一般均采用较接模型进行计算，但在结构的局部,实际受力情况和计算值有较大差别，这是因为，当结构的变形在克服节点连接处的间隙后,节点便不能自由转动，此时节点具有了一定的抗弯刚度，与假定的

8、理想较接模型不再相符，所以，在随后的荷载作用下节点处会产生次弯矩，从而使设计为受拉连接的高强螺栓受弯和受剪，大大降低了整个结构的承载能力。为此本文对干煤棚结构计算模型的选择作了一些比较。取一跨度为30m,长度为36m,拱高为5m的双层圆柱面网壳，在屋面荷载作用下，分别采用刚接计算模型和钞接计算模型进行了计算，沿结构跨度方向取一剖面，进行剖面上节点位移和杆件内力的比较，结果如图2所示。图