新加坡植物园展览温室CoolMoist拱壳杂交结构设计优化与.pdf

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1、第40卷第11期建筑结构2010年11月新加坡植物园展览温室CoolMoist拱壳杂交结构*设计优化与整体稳定性分析11123石永久，高阳，王元清，张昭一，李国星(1土木工程安全与耐久教育部重点实验室，清华大学土木工程系，北京100084;2中国建筑科学研究院深圳分院，深圳518057;3珠海晶艺玻璃工程有限公司，珠海519070)［摘要］新加坡植物园CoolMoist温室主体采用异型拱-壳钢结构体系，壳体上设置由双层玻璃构成的幕墙体系，大拱之间增设部分拉索以增强侧向稳定性。基于该工程的诸多特殊性，利用两种有限元软件对其设计进行优化和计算复核，并对考虑几何非

2、线性条件下此类结构的弹性和弹塑性整体稳定性能进行评估和分析。通过设计优化，将大拱柱脚的连接方式由铰接改为刚接，并有效地提高了材料利用率。结构的特征值屈曲分析及几何材料双非线性全过程分析表明，结构的稳定承载力满足要求。［关键词］拱壳结构;设计优化;整体稳定性;极限承载力DesignoptimizationandglobalstabilityanalysisforCoolMoistConservatoryatGardensbytheBayinSingapore11123ShiYongjiu，GaoYang，WangYuanqing，ZhangZhaoyi，LiG

3、uoxing(1KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry，DepartmentofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China;2ShenzhenInstituteChinaAcademyofBuildingResearch，Shenzhen518057，China;3ZhuhaiKingGlassEngineeringCo.，Ltd.，Zhuhai519070，China)Abstra

4、ct:Duetothedemandofarchitectureprofile，thestructuralsystemofCoolMoistConservatoryatGardensbytheBayinSingaporeiscomplex.Itconsistsofashell-archsteelstructurewithadoubleglazedskinthatsitsdirectlyontheshell，andtensionedcablesaresetbetweenlargearchestoincreaselateralstabilitycapacity.B

5、asedonsuchspecialpropertiesforthisproject，twofiniteelementanalysissoftwareswereusedtomakedesignoptimizationandcalculationverification.Theglobalstabilitytakingaccountofgeometrynonlinearelasticandelasto-plasticconditionswereevaluatedandanalyzed.Throughthedesignoptimization，theconnect

6、iontypeofarchbaseswaschangedfromhingetorigidandthematerialutilizationwasenhancedeffectively.Thebucklinganalysisandnonlinearfull-rangeanalysiswithbothgeometricalandmaterialnonlinearityshowedthatthestablebearingcapacitymettherequirements.Keywords:arch-shellstructure;designoptimizatio

7、n;globalstability;ultimatebearingcapacity0引言目前关于纯拱、纯壳及网架拱等结构的稳定性及优化设计在国内已经有许多文献可以参考，并已经形［1－3］成了一定的结论，但对于拱壳杂交结构的相关研究却十分有限。新加坡植物园展览温室采用了拱壳杂交结构，有关其设计分析的总体情况可参考文［4］。文中主要介绍CoolMoist温室的设计优化及其整体稳定性分析。设计优化包括大拱柱脚刚接与铰接的选择和截面的优化设计;整体稳定性计算包括特征值图1CoolMoist温室效果图屈曲分析、几何非线性全过程分析及双重非线性全过根据现有规范，对于结构

8、体系复杂、规范无明确规程分析。CoolMoist温室