斜拉杆增强温室双向网格型单层柱面网壳稳定性

拉杆式单层柱面网壳具有轻质、高强、透光好等优点,适用于温室结构设计。该文针对双向网格型单层柱面网壳刚度低这一特点,通过拉杆的布置方式增强结构整体刚度,基于有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对拉杆式温室网壳进行了弹性、弹塑性全过程分析,论证了拉杆布置方式的有效性,考察了拉杆预应力、初始几何缺陷、荷载不对称分布等因素对网壳极限承载力的影响。通过结构的失稳模态、塑性发展分布等特征响应,揭示了结构的失稳机理。为了使拉杆式温室网壳的安全可靠度得到有效的保证,采用＂3σ＂原则对塑性折减系数重新核定,取值范围为0.46-0.84。

拉索加强式温室单层球面网壳稳定性分析

双向网格型单层球面网壳透光好、耗材小、作为温室结构设计具有广泛的应用前景。但是结构面内刚度和面外刚度较低,过度增大跨度易发生大变形导致结构失稳。为了提高结构的稳定性能,针对30、40、50 m跨度的单层球面网壳提出了在双向网格对角处即面内布置拉索及和面外不相邻节点处布置斜拉索的方案,开发了刚性网壳和柔性拉索组成的拉索加强式温室空间结构体系。利用有限元程序ANSYS以及自编的前后处理程序,针对不同跨度温室球面网壳进行了弹性、弹塑性全过程分析,考察了拉索布置形式、拉索预应力、初始几何缺陷、荷载不对称分布等因素对温室网壳稳定性的影响规律,并结合结构的屈曲模态、塑性发展分布等特征响应,进一步揭示了结构的失稳机理。在此基础上,分析了材料非线性对温室网壳稳定性的影响规律,通过对网壳结构的弹性、弹塑性临界荷载的统计,重新核定了此类温室结构体系的"塑性折减系数"。结果表明:拉索充分发挥了材料的抗拉性能,布置拉索后使原结构极限荷载提高了29%~92%,对拉索施加30 k N预应力后极限荷载最大可提高43%,论证了该结构形式的合理性;塑性折减系数在0.7~1.0之间,说明材料非线性对此类温室结构稳定性的影响不大,以上研究成果对该结构体系的工程实践提供了技术参考。