预应力局部单双层浅网壳结构的几何非线性稳定分析

应用几何非线性有限元法,对不同形式的预应力局部单双层浅网壳结构在受全跨表面荷载作用时的整体稳定性进行分析.分析考虑了非对称分布荷载作用的情况.计算表明,结构在全跨表面荷载作用时,对称加载所对应的临界荷载不一定是结构的最小临界荷载.在采用相同橡胶垫支座的情况下,预应力可以略微提高结构的临界荷载,但结构的临界荷载仍小于固定铰接支承的非预应力浅网壳结构.

局部单层浅网壳的设计分析

局部单层浅网壳的设计关键在于在满足网壳刚度与整体稳定的条件下,确定经济合理的单层部分的可能布置区域和面积。为了满足网壳的刚度与整体稳定,施加预应力是一种常用且有效的方法,而预应力的施加对网壳单层部分的确定有直接影响。本文通过分析比较,寻找单层部分范围和预应力值之间的相对关系。

预应力局部单双层扁网壳的参数分析与近似优化

预应力局部单、双层扁网壳具有较好的室内视觉效果和良好的经济性。其结构参数的确定属多级别优化问题,实施困难。为满足初步设计的需要,提出采用均匀设计法进行结构的参数分析与近似优化。它可利用现有软件来实现。作为算例,对一个柱支承预应力扁网壳进行了参数分析,得到了网壳用钢量、变形和极限荷载系数与三个主要设计参数(单层部分材料设计应力折减系数、单层部分范围和预应力值)之间的近似函数关系,并找出了满足规范要求的各参数之间的较理想的最优水平组合。设计检验说明了分析结果的可靠性。该方法可为解决类似优化问题提供参考。

局部单双层网壳结构的参数分析

为考虑设计变量之间的相互作用和荷载组合的影响,采用均匀设计法进行局部单层、双层网壳的参数分析。考虑了网壳矢高、单层范围面积、单层部分杆件的设计应力比等设计变量。使用较少的计算实验次数,得到材料用量、最大位移、基本频率和屈曲荷载的反应面近似函数,以及变量、组合变量的显著性顺序。局部单双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层范围面积影响最大。预应力局部单层、双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层部分杆件的设计应力比影响最明显。

柱支预应力局部单双层浅网壳的结构分析

阐述了柱支预应力局部单双层浅网壳的构成原理 ,即柱支浅网壳施加适当预应力能减小结构位移、降低杆端弯矩和单元剪力 ,使网壳的内力分布更趋均匀 ,并降低柱顶水平推力和基础弯矩 ;因而可合理地将壳体中以薄膜力为主、且值很小的那部分区域改成单层。这样处理可降低造价 ,并具有较好的室内视觉效果。具体工程说明了这类结构的技术经济性 ,即施加适当预应力能提高整个结构的荷载 -重量比、与对应的柱支预应力双层浅网壳相比刚度虽然有所下降 ,但小于耗钢量降低率。