混凝土棱柱面网壳的几何非线性稳定性分析

混凝土棱柱面网壳是通过切割圆柱面后再网格化而得到的一种新型壳体结构。为了解其几何非线性稳定性能,采用有限元方法进行全过程分析,并在弹性稳定性分析基础上,考虑结构矢跨比、主拱刚度、密肋梁刚度、屋面板厚度、初始几何缺陷的影响进行临界荷载的参数化分析,且拟合其近似计算公式。结果表明:结构的刚度薄弱部位出现在密肋平板上,弹性失稳临界荷载约为设计荷载的6.4倍;非线性屈曲为跃越屈曲并逐步在结构中部形成软化区,临界荷载约为弹性失稳临界荷载的90%,结构具有较好的后屈曲延性;结构的矢跨比不宜低于跨度的1/6,提高矢跨比可增强结构的非线性稳定性能;主拱是结构的主要传力结构,其刚度对临界荷载的影响较大,主拱截面高度不宜低于结构跨度的1/60;密肋梁刚度对改善结构非线性稳定性的影响有限,建议密肋梁截面高度可按结构跨度的1/100~1/80取值;临界荷载近似与屋面板厚度成线性关系,但不建议采用过厚的屋面板;引入初始几何缺陷将降低结构的临界荷载5%~15%,结构最大初始几何缺陷可取跨度的1/300。本文拟合的临界荷载近似计算公式所得的结果满足工程精度的要求。

混凝土棱柱面网壳的弹性稳定分析

混凝土棱柱面网壳是由曲面切割成一系列平面后,再将每块平面网格化成密肋平板并在脊线处汇交形成的一种新型混凝土网壳结构,为探讨其稳定性能,并了解结构失稳模态和失稳荷载,以及矢跨比、屋面板厚度和密肋梁、脊线梁、主拱及边梁刚度等因素对结构临界荷载的影响,本文采用有限元法进行结构弹性稳定的参数化分析。计算结果表明:结构的低阶失稳模态与柱面拱壳具有较大的整体相似性,模态最大位移主要出现在密肋平板上,设置主拱和脊线有利于提高结构刚度,弹性失稳临界荷载远大于结构的使用荷载;增大矢跨比能有效提高结构的整体刚度,建议结构的矢跨比不宜低于1/6;屋面板厚度可取网格短边尺寸的1/30;增加密肋梁的截面高度有利于提高结构的弹性稳定承载力,密肋梁截面高度可按结构跨度的1/100~1/80确定;主拱是屋盖的主要受力结构,其截面高度可按屋盖跨度的1/70~1/50确定;脊线梁和边梁刚度的改变几乎不会对结构的临界荷载产生影响。

混凝土折板形柱面网壳结构静力性能的参数化分析

通过等分柱面后,采用密肋平板交汇出混凝土折板形柱面网壳.基于有限元原理求解结构内力和挠度,并在此基础上考虑矢跨比及主拱、脊线、肋刚度和屋面板厚度等因素影响进行静力性能的参数化分析.结果表明,主拱是主要传力结构,脊线及平向肋内力较小,端隔在固支条件下主要由上弦传递荷载,边梁为双偏心受力构件,结构刚度主要由密肋平板控制.过大的矢跨比反而不利于结构刚度和强度控制,建议结构矢跨比不大于1/6;脊线刚度对结构整体刚度和承载力几乎没有影响,脊线截面高度可按构造确定.主拱刚度增加有利于调整结构的内力分布并提高屋盖的整体刚度,主拱截面高度可取屋盖跨度的1/80~1/100.肋刚度的提高有利于大幅度提高屋盖整体刚度,但对主拱内力影响较小,肋截面高度可取屋盖跨度的1/100~1/80.不建议采用过厚的屋面板.