考虑初始缺陷的某穹顶钢结构稳定承载力分析.pdf

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1、２０１５年第５期（总第１５８期）江西建材建筑与规划设计考虑初始缺陷的某穹顶钢结构稳定承载力分析■张天平■四川省建筑科学研究院，四川成都６１００８１摘要：本文以某单层球面网壳—穹顶钢结构为实例，对结构的整体弹性稳定进初步确定穹顶钢结构的稳定临界承载力的最高理论值。再采用“一致行分析，同时采用“一致模态法”引入初始缺陷对结构进行非线性稳定分缺陷模态法［２］”引入初始缺陷后进行二次分析。在通用有限元软件中析，获得了相应结构模型的失稳特征及稳定承载力，分析了初始缺陷对引入初始缺陷的实施方法：寻找屈曲向量中ＵＸ、ＵＹ、ＵＺ中最大的点；结构稳定承载力的

2、影响。本文得出的结论对实际工程具有一定的指导［３］根据《空间网格结构技术规程》（ＪＧＪ７—２０１０）第４．３．３条，单层球面意义。网壳的初始缺陷最大计算值可取为网壳跨度的Ｌ／３００（１６．７ｃｍ）；求得关键词：一致模态法稳定承载力非线性Ｐ－Ｄｅｌｔａ曲线初始缺陷最大值与屈曲向量中最大值的比值，所有屈曲向量乘以该比值，得到各节点的初始缺陷；把计算后的初始缺陷与原对应节点的坐标众所周知，单层网壳结构属高强轻型超薄结构，以薄膜力为主要受［１］求和，得到新的节点坐标，以此形成新的结构模型，即引入初始缺陷后力特征，即大部分荷载以杆件的轴向力形式传递。

3、而失稳是这类结的分析模型。构的主要破坏形式，因此稳定是结构分析的关键。本文以某单层球面表３．１Ｂｕｃｋｌｉｎｇ分析结果网壳—穹顶钢结构为实例，对结构的整体弹性稳定与引入初始缺陷的非线性稳定进行分析，研究其失稳特征及稳定承载力。模型状态恒载大小／ｔ第１阶屈曲因子第１阶临界承载力／ｔ１穹顶概况完善模型８．２７４７７９．６５５７７．９５穹顶钢结构按球面曲线进行设计，球体半径３６．２５米，弦高１０米，引入缺陷模型８．１３４６９８．７３穹顶底边圆直径５０米，采用５米高混凝土柱及混凝土边框梁支撑，网格形式采用单层施威德勒形网格，并按５０米直径圆２０等分

4、分割，杆件均采用Φ１６８×５．０圆钢管（材质Ｑ２３５Ｂ），圆钢管的侧向支撑由玻璃幕墙主龙骨提供，龙骨间距约２米置于其顶部。穹顶钢结构支座处与混凝土边框梁连接节点采用铰支座，其他节点采用刚接点。工程抗震设防烈度为７度，基本加速度０．１５ｇ，第二组，雪压按５０年一遇０．３０ｋＮ／２２ｍ，风压按５０年一遇０．３ｋＮ／ｍ。穹顶钢结构的平、立面如图１．１所示。图３．１穹顶钢结构初始屈曲模态图１．１穹顶钢结构简图３．２穹顶钢结构非线性整体稳定２确立模型穹顶钢结构的稳定性可以按考虑几何非线性的有限元法进行计２．１荷载参数算，把结构的受力性穹顶钢结构的屋面

5、采用锁边金属屋面系统，考虑施工工况后的折能作为一个完整过程来考虑，用图形描绘出控制节点处全过程的２２算恒荷载Ｄ＝１．０ｋＮ／ｍ（球面面积约为２２７６．５ｍ）；非上人屋面，活荷位移与对应的所加载荷的关系，即荷载—位移全过程曲线，以确定穹顶２载Ｌ＝０．５ｋＮ／ｍ；最内圈中空天窗结构总重２０ｔ，分析时按集中力均匀钢结构的极限荷载与屈曲模态。本工程分别对完善穹顶模型与引入初加载于内环节点上。始缺陷的穹顶模型进行考虑Ｐ－Ｄｅｌｔａ与大位移影响的非线性分析，获２．２有限元模型得柱子底部竖向反力Ｐ（ｔ）与穹顶最高点的竖向位移Ｄｅｌｔａ（ｍｍ）之间的曲线关

6、系，如图３．２所示。图２．１穹顶钢结构有限元模型在建立有限元分析模型时，利用有效的辅助建模工具Ｒｈｉｎｏ进行前处理，再导入通用有限元软件中进行模型后处理。穹顶钢结构的圆管、边框梁以及框架柱均采用空间杆系模型，圆管与边框梁的连接均采用铰接，分析时释放掉端部弯矩。确立的有限元模型如图２．１所示。３稳定性分析３．１Ｂｕｃｋｌｉｎｇ分析图３．２穹顶钢结构荷载—位移（Ｐ－Ｄｅｌｔａ）曲线Ｂｕｃｋｌｉｎｇ分析（特征值屈曲分析）用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度，并获得结构前几阶的屈曲模态及相应的屈曲因子γ，以此·４２·２０１５年第５期（总第１５８期

7、）江西建材建筑与规划设计“海绵城市”应作为城市给排水建设的重要内容■王一川■天津城建大学环境与市政工程学院，天津３０００００新形势下，在加大城市基础设施建设的、推进“ＰＰＰ”模式等诸多背２推进“海绵城市”对城市给排水建设的现实意义景下，特别是在习近平总书记多次提出“建设海绵城市”的大环境下，对当前，越来越多的城市居民对城市建设，特别是对于给排水提出了于构建城市给排水建设“新常态”提供了难得的发展机遇和政策平台。新的更高的现实需求和要求，需要城市管理者和城市服务者站的新的对于解决我国城市中水资源短缺、内涝频繁发生等城市给排水突出问起点上，有新

8、思路、新措施，取得新效果、规避新问题，实现新常态。因题，以及改善城市人居环境，满足城市居民不断增长的水需要，促进城此，海绵城市的建设将会成为城市建设中，特别是给排水建设的重要内镇