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1、研究與探討廣東建材2011年第5期弦支穹頂結構影響因素非線性分析周婧(廣東工業(yè)大學土木與交通工程學院)摘要：弦支穹項結構是一種新犁雜交空間結構形式，本文通過對跨度為40m的K8犁弦支穹頂結構進行幾何非線性分析，分析了弦支穹頂結構在不同矢跨比，初拉力，豎桿長度等影響因素下模型豎向位移，水平推力，梁單元內力及索單元內力的變化規(guī)律。關鍵詞：弦支穹頂；幾何非線性；欠跨比；初拉力；撐桿長度隨著社會經濟的發(fā)展、人類生活水平的提高，不斷對空間結構提出了各種各樣的要求，其中最豐要的就是增大結構的跨度，向超大跨度結構發(fā)展。各種國際性的體育比賽、博覽會等都需要跨度大，外觀新穎美觀的場館。而單一形式的空間網(wǎng)格結構
2、隨著跨度的增大，其受力性能的不合理性也逐漸突出，為尋求改善結構體系的受力性能的方法，近年來出現(xiàn)了一些應用于超大跨度建筑體的非單一結構形式，如整體張拉結構體系，雜交結構體系等。1弦支穹頂結構由日本的川口衛(wèi)等人基于張拉整體結構和單層球面網(wǎng)殼組合而提出的一種新型空間雜交結構——弦支穹頂結構。在國內外對這一新型空間結構已進行了一些理論與試驗研究。并應用在實際工程中，如日本的光丘穹頂和前田會社的職工活動中心。在國內已經建成的弦支穹頂有天保國際商務交流中心、天津博物館貴賓廳、濟南奧體中心體育館和2008年奧運會羽毛球館等。弦支穹頂作為一種剛、柔結合的新型雜交窄間結構形式，其豐要特點是把單層網(wǎng)殼和張拉整體
3、結構相結合，兼具單層網(wǎng)殼和索穹頂結構的優(yōu)點，近些年來逐漸受到人們的青睞。典型的弦支穹頂結構體系是由一個單層網(wǎng)殼和下端的撐桿、索組成(圖1～圖4)。其中各環(huán)撐桿的上端與單層網(wǎng)殼對應的各環(huán)節(jié)點鉸接，撐桿下端由徑向拉索與單層網(wǎng)殼的下一環(huán)節(jié)點連接，同一環(huán)的撐桿下端由環(huán)向張拉整體(索桿體系)圖1弦支穹頂結構構成該波浪形網(wǎng)架結構不會發(fā)生倒塌破壞，滿足‘‘大震不倒”譜法或時程分析法進行計算。的設汁原則。(3)與平板網(wǎng)架相比，波浪形網(wǎng)架的豎向地震反應稍5結論通過以上分析可以得到以下結論：(1)在多遇地震作用下，本工程波浪形網(wǎng)架的強度及剛度均符合有關規(guī)范的要求，并有足夠的安全儲備；在罕遇地震作用下，該網(wǎng)架雖有
4、個別桿件進入塑性狀態(tài)，但不會引起網(wǎng)架的整體倒塌，網(wǎng)架的動位移較小。(2)與平板網(wǎng)架相比，波浪形網(wǎng)架的水平地震反應較大，因此在進行該類網(wǎng)架的抗震設計時應首先考慮該方向水平地震作用的影響；在水平地震反應分析時，由于波浪形網(wǎng)架的體型通常很不規(guī)則，應采用振型分解反應一156一大，采用《網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程》(JGJ7—91)中的近似方法進行計算偏于不安全，應采用振型分解反應譜法或時程分析法作專門的抗震分析和驗算。●【參考文獻】[1]GB50009—200l(2006版)．建筑結構荷載規(guī)[2]JGJ7—91．網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程[3]丁蕓孫，劉羅靜，朱洪符，胡浩，網(wǎng)架網(wǎng)殼設計與施工，中國建筑工業(yè)出
5、版社，2006．8．[4]嘲架結構設計手冊(實例及圖集)，《網(wǎng)架結構設計手冊》編輯委員會，中國建筑工業(yè)出版社，2005．12．黛9恭廣東建材2011年第5期研究與探討圖2弦支穹頇結構體系N八A鉑儡／杉／＼A脅、脅．脅脅＼／＼／＼／＼／＼j圖3弦支穹頂上部形式往觸曩卜∑專么4劬。丐撇鄉(xiāng)糕>※。么＼瓜么惑＼專，＼∥V＼<＼／＼／＼A<＼，＼，＼，＼oI<＼J＼八八，＼／(／、／、／11／．，II元■號。I，，、，＼r＼J＼r＼l訇‘K翰自、<、>筘川幽丘蔫主∑、∑、／＼、圖4弦支穹項下部形式箍索連接在一起，使整個結構形成一個完整的機構體系，結構的傳力路徑也比較明確。在正常使用荷載作用下，內力通過
6、上端的單層網(wǎng)殼傳到F端的撐桿上，再通過撐桿傳給索，索受力后，產生對支座的反向推力，使整個結構對下端約束環(huán)粱的橫向推力大大減小。與此同時，由于撐桿的作用，大人減小了上部單層網(wǎng)殼各環(huán)節(jié)點的豎向位移和變形。2非線性方程組解法非線性方程組的解法很多，目前一般用：Ne曠ton—Raphson法，修正的Newton—Raphson法、擬New-ton—Raphson法、增量法、混合法和直接迭代法等(包括直接剛度法、初應力法和初應變法)。初應力法和初應變法主要用于材料非線性的求解。其中迭代法的主要優(yōu)點是簡單易行，主要缺點是對某些逐漸硬化的物體不能保證其收斂(其中Newton—Raphson法收斂快，適合高
7、程度非線性問題)；增量法的主要優(yōu)點是收斂性好和適應性強，主要缺點是靠方法本身無法判斷其解偏離程度；混合法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，在某種程度上克服了它們各自的缺點，但是用這種方法計算量大。各種解法都有其各自的優(yōu)缺點，它們都有自身適合的求解范圍。本文采用求解上述方程組的一個最常用的方法——-Newton—Raphson法，簡稱牛頓法。牛頓法是數(shù)值求解非線性方程組1lr(Q)=P(a)一R最著名的方法。以下是對該
