网壳结构的稳定分析

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1、网壳结构的整体稳定分析姓名:张秀斌学号:10121270指导教师:张勇网壳结构的整体稳定分析摘要网壳结构的稳定性是网壳、特别是单层网壳分析屮的一个关键问题，复杂卅面单层网壳结构的稳定性问题更值得重视。如何准确计算结构的稳定极限承载力和确定各种因素对稳定性的影响程度是结构设计必须考虑的问题。本文简单介绍了网桥结构稳定分析的两种方法拟壳法和有限元法，并展望了网壳稳定分析的发展趋势。关键词：网壳结构失稳有限元法几何初始缺陷目录网壳结构的整体稳定分析2关键词：网壳结构失稳有限元法儿何初始缺陷21绪论31.1网壳结构的特点31.2网壳结构的分

2、类31.3国内外网壳结构应用概况32网壳结构稳定性分析的理论和基础42.1稳定分析的必要性和H的42.2失稳和屈曲52.3网壳结构的失稳模态52.4影响网桥结构幣体稳定性的因素73网壳结构的稳定分析方法83.1拟壳法83.2有限元法93.21有限元法的特点：9322有限元分析的关键问题93.3有缺陷网壳的相关分析方法103.3.1随机缺陷模态法103.3.2—致缺陷模态法104网壳稳定分析趋势与展望11参考文献121绪论1.1网壳结构的特点网壳结构是一种曲面形网格结构，有单层网壳和双层网壳之分，是犬跨空间结构中一种举足轻重的主要结构

3、形式。网壳结构的优点和特点，大致可归纳如下:(1)网壳结构兼有杆系和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理。⑵网壳结构的刚度大、跨越能力大，往往当跨度超过100m时，便很少采用网架结构，而较多的采用网壳结构。(3)网壳结构可以用小型构件组装成人型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制，走工业化生产的道路，现场安装简便，不需要大型的机具设备，I大I而综合技术经济指标较好。(4)网壳结构的分析计算借助于通用程序和计算机辅助设计，现已相当成熟，不会有多大的难度。特别是双层网壳，通常可以采用在我国已推广采用的网架结构计算软件，便能完

4、成网壳结构的施工图设计。(5)网壳结构造型丰富多彩，不论是建筑平面，还是空间曲面外形，都可以根据创作要求任意选取，因此广大建筑设计人员都乐于采用网壳结构。1.2网壳结构的分类网格结构为曲面形状并具有壳体的结构特性时即为网壳结构。网壳结构一般按高斯曲率分为如下三类：(1)•正高斯曲率网壳结构，此类网壳结构两个主曲率同号，如球面网壳、双曲扁网壳、椭圆抛物面网壳等。(2)负高斯曲率网壳结构，指曲面上两个主曲率符号和反，如扭网壳、双曲抛物面网壳结构等。(3)零高斯曲率网壳结构，曲面上一个方向的主曲率为零，此时曲面己是单曲网壳，如柱面网壳和圆

5、锥网壳结构等。根据网壳的层数不同，乂分为单层网壳、双层网壳、三层网壳以及不同层数的网壳组合形成的组合网壳。按网壳网格形式分类。对于球面网壳主耍有肋环型、肋环斜杆型、三向网格型、葵花形三向网格型、扇形三向网格型和短程线型共六种。按网壳的用材分类。主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳以及钢网壳与钢筋混凝土屋面板共同工作的组合网壳等四类。1.3国内外网壳结构应用概况国外最早网壳可追溯到1863年在徳国建造的一个由凯威特设计的30m宜径的钢穹顶，是作为储气罐的顶盖Z用。由此命名的这种施威特勒形式(我国规程称为肋环斜杆型)网状穹顶，至今仍作为

6、球面网壳的一种主要形式。近二、三十年來，国外的网壳结构发展迅速，尤其是在日木、美国、加拿大、德国等国家。日本的名古屋穹顶建筑一直径229.6m,结构•直径187.2m,世界跨度最大的单层网壳。口本福冈体育馆直径222米是世界上最大的双层网壳结构。名古屋穹顶福冈体育馆我国的网壳在20世纪50年代初就有所应用，当时主耍有一种联方型的I员I柱而网壳，材料为小角钢或者木材，跨度在30m左右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心屋盖结构等。天津体育馆是我国首个跨度超过一百米的网桥结构；国家大剧院是国内最大的椭球形网桥结构。天体育馆国家大剧院2

7、网壳结构稳定性分析的理论和基础2.1稳定分析的必要性和目的网壳结构的稳定性是网壳、特别是单层网壳分析小的一个关键问题。1963年罗马尼亚加勒特一个直径93・5m的单层网壳在一场大雪后就因为整体失稳而彻底坍塌，使人们深刻的认识到网壳稳定性问题的重要性。我国也出现过网壳失稳的T程事故。1993年山西某矿井洗煤厂圆形煤仓库的组合网壳项盖在施工过程中就因为失稳而使网壳的球冠部分完全翻转过来。随着空间结构的不断发展，网壳结构的跨度不断增大。国外跨度超过15()m的网壳结构已不少见，单层网壳的最大跨度已达187m(H本名古屋体育馆)，国内口19

8、94年建成的首例跨度突破100m的网壳一天津体育馆后，陆续建成了不少跨度超过100m的网壳结构。总体上看，网壳结构的发展趋势是跨度越来越人，厚度越来越薄，稳定问题越来越突出。网壳结构的稳定分析不仅包括临界荷载的确定，还应对其屈曲后的性