异型混凝土壳体大跨屋盖整体稳定分析研究

《异型混凝土壳体大跨屋盖整体稳定分析研究》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、第6卷第6期V01．6No．62014年12月Dec．2014异型混凝土壳体大跨屋盖整体稳定分析研究花炳灿安东亚朱江(华东建筑设计研究院有限公司，上海200041)【摘要】针对异型钢筋混凝土壳体结构在整体稳定的计算分析方法、荷载因子限值等方面存在的问题，开展了理论和实践研究。提出了采用通用有限元程序Abaqus进行考虑混凝土强度破坏的壳体稳定分析方法，并探讨了大型混凝土壳体强度破坏和失稳破坏相互耦舍时的合理安全因子，建议该系数可取为2．0。最后以大同大剧院项目为案例进行实践研究，结果表明该屋盖结构以材料强度破坏为主导，综合安全系数满足

2、要求。本文采用的分析和评价方法对其它类似结构具有参考意义。【关键词】异型混凝土壳体；屈曲；荷载因子【中图分类号】TU33：TU311．2【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2014}06—0030—05大型的混凝土壳体工程，本文以此工程为对象，对1引言其整体稳定性问题进行了计算分析研究，包括特征值屈曲和考虑混凝土材料强度破坏的非线性屈曲。大跨建筑中的壳体结构通常为薄壳结构，即壳体厚度于其中的最小曲率半径之比小于1／20，为薄2考虑材料强度破坏的整体稳定分析方法壁空间结构的一种，它包括球壳、筒壳、双曲扁壳和扭壳等多种形式。他

3、们的共同特点在于通过发挥近年来，随着网架、网壳、索网结构的不断发结构的空间作用，把垂直于壳体表面的外力分解为展，国内外学者对结构非线性稳定分析不断深入，壳体面内的薄膜力，再传递给支座，弥补了板、壳等发现对结构进行全过程非线性跟踪分析是全面了薄壁构件的面外薄弱性质，以比较轻的结构自重和解结构受力性能的有效手段，国内外许多学者都致较大的结构刚度及较高的承载能力实现结构的大力于非线性跟踪技术的研究，迄今为止，这一研究跨度。规则壳体的强度和稳定问题已经有较多的领域已取得长足进步，提出不同方法，如塑性铰法、理论研究和工程应用。为了适应复杂的建筑

4、造型有限分割变刚度法、残余力法、有限分割有限元法需求，近些年开始出现异型的混凝土壳体结构，这及网壳结构弹塑性大位移全过程分析法。非线性种壳体与规则壳体的最大区别在于它的受力更为跟踪分析研究重点主要集中在以下几个方面，荷载复杂，其强度计算和稳定计算都无法采用规则壳体水平确定；临界点的计算方法及判别准则；越过临的理论公式。目前对于稳定分析问题尽管研究较界点的方法和后屈曲路线跟踪方法等。多_1．2’3J，对于钢结构来讲其理论和基于大型程序的解决非线性问题的基本方法是增量迭代法，它计算分析方法已经相对比较成熟，但混凝土结构，是基于牛顿法而进行

5、的，如果迭代初始点靠近真实特别是混凝土壳体结构，其稳定问题具有其自身的路径，该法会有较好的收敛性，因此，必须根据合适特殊性：一、钢筋混凝土材料本身并不支持大变形，的参数控制技术选定一个己知的邻近点，并从该点其强度破坏和失稳通常相互耦合、彼此诱发，因此(通常是未加载状态)逐步进行路径跟踪。常用的单独计算分析往往与实际情况不符，更多需要将二参数控制有荷载、位移参数或同时考虑荷载和位移者同时考虑；二、现有计算程序对处理混凝土结构的参数。理想的方法是可以跟踪结构加载路径的的失稳破坏过程尚存在困难。大同大剧院即为一完全前、后临界状态，包括软化和

6、硬化性状，并能处【作者简介】花炳灿(1965一)，男，教授级高工。主要研究方向：复杂建筑结构设计技术。异型混凝土壳体大跨屋盖整体稳定分析研究31理和在极值点和变形极值点。但是，荷载控制法在定：网壳稳定容许承载力(取荷载标准值)应等于网通过极值点时失败了，而位移控制又不能处理跳回壳稳定极限承载力除以安全系数K。当按弹塑性现象，且选择合适的位移控制点比较困难。过去二全过程分析时，安全系数可取2．0；当按弹性全过三十年里，各国学者为此作了大量研究，提出了大程分析、且为单层球面网壳、柱面网壳和椭圆抛物量非线性平衡路径跟踪方法，如弧长法、当前刚

7、度面网壳时，安全系数K可取为4．2。法、能量平衡技术、自动求解技术及软化曲线法等，目前对混凝土壳体失稳的判断，现行规范没有其中Crisfield和Roma等人改进后的弧长法由于概给出明确的荷载因子的限值。《钢筋混凝土薄壳结念简单明了、计算方便可靠，目前已经成为解决非构设计规程》(JGJ22_2012)仅对双曲扁壳给出了线性极值问题的最有效和最常用的方法。在法向荷载作用下的稳定验算公式[6]：上述方法对于空间钢结构具有较好的适用性。等曲率扁壳：q≤0．06Ek2t2但对于异形钢筋混凝土壳体结构，考虑混凝土材料不等曲率扁壳：q≤0．06E

8、k】k2t2的弹塑性性能、开裂损伤、刚度退化等因素后，非常式中：q一法向荷载设计值不容易收敛，采用通常控制收敛的方法，如弧长法k。、k一壳体中曲面的主曲率等都没有办法完成整个计算。因此本文提出采用t一板壳厚度拟静力的求解