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《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定分析姓名:張秀斌學(xué)號:10121270指導(dǎo)教師:張勇網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定分析摘要網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是網(wǎng)殼、特別是單層網(wǎng)殼分析屮的一個關(guān)鍵問題,復(fù)雜卅面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題更值得重視。如何準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力和確定各種因素對穩(wěn)定性的影響程度是結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮的問題。本文簡單介紹了網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的兩種方法擬殼法和有限元法,并展望了網(wǎng)殼穩(wěn)定分析的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)有限元法幾何初始缺陷目錄網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定分析2關(guān)鍵詞:網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)有限元法兒何初始缺陷21緒論31.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)31.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分
2、類31.3國內(nèi)外網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況32網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的理論和基礎(chǔ)42.1穩(wěn)定分析的必要性和H的42.2失穩(wěn)和屈曲52.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)模態(tài)52.4影響網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)幣體穩(wěn)定性的因素73網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析方法83.1擬殼法83.2有限元法93.21有限元法的特點(diǎn):9322有限元分析的關(guān)鍵問題93.3有缺陷網(wǎng)殼的相關(guān)分析方法103.3.1隨機(jī)缺陷模態(tài)法103.3.2—致缺陷模態(tài)法104網(wǎng)殼穩(wěn)定分析趨勢與展望11參考文獻(xiàn)121緒論1.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面形網(wǎng)格結(jié)構(gòu),有單層網(wǎng)殼和雙層網(wǎng)殼之分,是犬跨空間結(jié)構(gòu)中一種舉足輕重的主要結(jié)構(gòu)
3、形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),大致可歸納如下:(1)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性,桿件比較單一,受力比較合理。⑵網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛度大、跨越能力大,往往當(dāng)跨度超過100m時,便很少采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),而較多的采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。(3)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以用小型構(gòu)件組裝成人型空間,小型構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)可以在工廠預(yù)制,走工業(yè)化生產(chǎn)的道路,現(xiàn)場安裝簡便,不需要大型的機(jī)具設(shè)備,I大I而綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。(4)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分析計算借助于通用程序和計算機(jī)輔助設(shè)計,現(xiàn)已相當(dāng)成熟,不會有多大的難度。特別是雙層網(wǎng)殼,通??梢圆捎迷谖覈淹茝V采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計算軟件,便能完
4、成網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工圖設(shè)計。(5)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型豐富多彩,不論是建筑平面,還是空間曲面外形,都可以根據(jù)創(chuàng)作要求任意選取,因此廣大建筑設(shè)計人員都樂于采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。1.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分類網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為曲面形狀并具有殼體的結(jié)構(gòu)特性時即為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般按高斯曲率分為如下三類:(1)?正高斯曲率網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),此類網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兩個主曲率同號,如球面網(wǎng)殼、雙曲扁網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等。(2)負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),指曲面上兩個主曲率符號和反,如扭網(wǎng)殼、雙曲拋物面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。(3)零高斯曲率網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),曲面上一個方向的主曲率為零,此時曲面己是單曲網(wǎng)殼,如柱面網(wǎng)殼和圓
5、錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。根據(jù)網(wǎng)殼的層數(shù)不同,乂分為單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)殼、三層網(wǎng)殼以及不同層數(shù)的網(wǎng)殼組合形成的組合網(wǎng)殼。按網(wǎng)殼網(wǎng)格形式分類。對于球面網(wǎng)殼主耍有肋環(huán)型、肋環(huán)斜桿型、三向網(wǎng)格型、葵花形三向網(wǎng)格型、扇形三向網(wǎng)格型和短程線型共六種。按網(wǎng)殼的用材分類。主要有鋼網(wǎng)殼、木網(wǎng)殼、鋼筋混凝土網(wǎng)殼以及鋼網(wǎng)殼與鋼筋混凝土屋面板共同工作的組合網(wǎng)殼等四類。1.3國內(nèi)外網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況國外最早網(wǎng)殼可追溯到1863年在徳國建造的一個由凱威特設(shè)計的30m宜徑的鋼穹頂,是作為儲氣罐的頂蓋Z用。由此命名的這種施威特勒形式(我國規(guī)程稱為肋環(huán)斜桿型)網(wǎng)狀穹頂,至今仍作為
6、球面網(wǎng)殼的一種主要形式。近二、三十年來,國外的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速,尤其是在日木、美國、加拿大、德國等國家。日本的名古屋穹頂建筑一直徑229.6m,結(jié)構(gòu)?直徑187.2m,世界跨度最大的單層網(wǎng)殼。口本福岡體育館直徑222米是世界上最大的雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。名古屋穹頂福岡體育館我國的網(wǎng)殼在20世紀(jì)50年代初就有所應(yīng)用,當(dāng)時主耍有一種聯(lián)方型的I員I柱而網(wǎng)殼,材料為小角鋼或者木材,跨度在30m左右,如揚(yáng)州蘇北農(nóng)學(xué)院體育館、南京展覽中心屋蓋結(jié)構(gòu)等。天津體育館是我國首個跨度超過一百米的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu);國家大劇院是國內(nèi)最大的橢球形網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)。天體育館國家大劇院2
7、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的理論和基礎(chǔ)2.1穩(wěn)定分析的必要性和目的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是網(wǎng)殼、特別是單層網(wǎng)殼分析小的一個關(guān)鍵問題。1963年羅馬尼亞加勒特一個直徑93?5m的單層網(wǎng)殼在一場大雪后就因?yàn)檎w失穩(wěn)而徹底坍塌,使人們深刻的認(rèn)識到網(wǎng)殼穩(wěn)定性問題的重要性。我國也出現(xiàn)過網(wǎng)殼失穩(wěn)的T程事故。1993年山西某礦井洗煤廠圓形煤倉庫的組合網(wǎng)殼項(xiàng)蓋在施工過程中就因?yàn)槭Х€(wěn)而使網(wǎng)殼的球冠部分完全翻轉(zhuǎn)過來。隨著空間結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的跨度不斷增大。國外跨度超過15()m的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)已不少見,單層網(wǎng)殼的最大跨度已達(dá)187m(H本名古屋體育館),國內(nèi)口19
8、94年建成的首例跨度突破100m的網(wǎng)殼一天津體育館后,陸續(xù)建成了不少跨度超過100m的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)??傮w上看,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是跨度越來越人,厚度越來越薄,穩(wěn)定問題越來越突出。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析不僅包括臨界荷載的確定,還應(yīng)對其屈曲后的性