某钢结构球面网壳结构设计与有限元分析.pdf

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1、建材世界2011年第32卷第3期DOI：10．3963／j．an．4．2-1783．TU．2011．03．025某钢结构球面网壳结构设计与有限元分析黄建成，王高峰(武汉建筑材料工业设计研究院有限公司，武汉430071)摘要：文章以某钢结构球面网壳为研究对象，利用有限元软件SAP2000对其进行了内力、位移和模态的静力计算，并通过PUSHOVER分析得到了结构的屈曲荷载和荷载位移曲线；与国内的设计软件3D3S的计算结果进行对比，两者符合较好。关键词：钢结构球面网壳；SAP2000；pushover分析；3D3SFiniteElementAnalysisandDesignofStee

2、lSphericalLatticedShellStructureHUANGJJan—cheng，WANGGao-feng(WuhanBuildingMateralIndustryDesignInstituteCo，Ltd，Wuhan430071，China)Abstract：Inthispaper，asteelsphericallatticedshellstructurewasresearched．ThesoftwareSAP2000wasusedtomodelandanalysistheforces，displacementsandmodesofstructure，andbuc

3、klingloadandload-displacementcurvewereobtainedbypushoveranalysismethod．TheresultsfromSAP2000werecomparedwithChinesedesignsoftware3D3Sandthegoodagreementswereachieved．Keywords：steelsphericallatticedshell；SAP2000；pushoveranalysis；3D3S网壳结构属于曲面型空间网格结构的一种，兼有杆系结构制作方便、安装简单和薄壳结构受力合理、节约材料的优点，同时具有结构跨度能

4、力大、刚度好等特点。这种结构形式是近年来发展最快的空间结构形式之一，具有广阔的应用和发展前景，1工程概况文章以某钢结构球面网壳结构为研究对象，该网壳最大跨度40m，厚度1．6m，采用正放四角锥结构形式，支座为下弦节点支承形式，采用固定铰支座，设置在混凝土圈梁上，共有28个支座。该网壳结构形状为球面的一段切面，建模时先利用三维绘图软件SKETCHUP在球面上切出所需形状，再通过AUTOCAD绘制杆件并导人到SAP2000中计算。主体结构钢材选用Q235，钢材屈服强度取195MPa，弹性模量为206kN／mm2。网壳结构杆件之间的连接视为铰接，所用杆件尺寸为+48×3．5、460×3

5、．5、475．5×3．75、488．5X4、夺114X4、4140×4和4159×6(单位均为mm)等7种。杆件只受拉或受压，压杆长细比限值为180，拉杆长细比限值为250，且不考虑网架节点的刚度影响。收稿日期：201卜05-07．作者简介：黄建成(1962一)，工程师．E-mail：418370186@qq．corn93建精世界20ii年第32卷第3期整个网壳采用焊接球节点．球肖点型号M4120X4到4,350X10，理论用钢量共137t，约22kg／m2。网壳示意见图i、图2。憩图I网壳模型平面示意罔图2网壳模型侧面示意图2结构计算通过有限元分析软件SAP2000川对结构进行

6、设计计算，并用3D3S结构设计软件进行校核和绘制施工图。2I荷载工况该网壳结构承受的主要荷载有恒荷载、活荷载、风荷载和地震荷载，各荷载工况取值如下：i)恒荷载：作用在上、下弦节点上，均取05kN／m2，程序计算时考虑节点自重占结构自重的20％。2)屋面活荷载：h弦屋面均布活荷载为075kN／m2。3)风荷载：作用在l弦节点上，基本风压取0．6kN／m2。4)地震作用：抗震设防烈度为7度，设计基本加速度0159，地震分组为第一组，场地类型为I类，阻尼比为0．05。22荷载组合1)I2恒2)1．20恒+I4恬3)i2恒+I4风4)I2恒+i3地震5)】35恒+14×07活6)I35恒

7、+14X07恬+14×06风7)I2恒+i．4×09活+i4×09风8)i2恒+I4活+14×06风9)1．2恒+i4×07活+I4风10)i2恒+l2×05活+】3地震1i)I2恒+I2×05活+14×02风+1．3地震23计算结果1)内力结果比较将SAP2000和3D3S分别计算得到的杆件最大内力进行比较，比较结果见表i。2)位移计算结果将SAP2000和3D3S分别计算得到的节点最大位移进行比较表l最大内力计算结果比较结果见袁2裹2最大位移计算结果按照1／400的跨度值11