第三章--初始缺陷及荷载不对称分布对单层k8型椭球壳稳定性的影响

第三章 初始缺陷及荷载不对称分布对单层 K8 型椭球壳稳定性的影响3.1 引言实际网壳结构不可避开地具有各种初始缺陷，包括结构外形的几何偏差、杆件的初始弯曲、节点的初偏心、杆件的材料缺陷以及杆件和节点中的残余应力等等[42]。结构的静力性能对这些缺陷极其敏感。Hatzis[43]的讨论发现，单根杆件的缺陷可使结构稳定性承载能力降低 20％，Morris[44]讨论表明结构整体缺陷可使稳定性临界荷载下降 35％。要使稳定性理论分析结果和结构的实际性能相吻合，必须实行有效措施把这些因素考虑进去。从有用角度考虑，关于与杆件设计有关的初始缺陷，在按法律规范规定选择杆件截面时，实际上已做了适当的考虑，这样设计出来的网壳结构，其杆件特性对整个网壳稳定性的影响就被限制在一定范围内，因此曲面形状的安装偏差即各节点的位置偏差就成了起主要影响的初始缺陷因素。单层穹顶网壳结构作为缺陷敏感性结构，其极限荷载常因为非常小的几何位置偏差而大大降低，实际结构的极限荷载远远达不到按理想情形的分析结果，如单层球面网壳、扭网壳等，初始缺陷对结构极限荷载的影响十分显著[45] [46] [47] ，是网壳稳定性验算中需要考虑的一个重要因素，本章即在前一章理想结构稳定性分析的基础上全面分析初始几何缺陷对椭球面网壳结构稳定性能的影响，随后，把荷载的不对称分布看作反对称干扰加以分析，进而讨论不对称荷载对结构稳定性的影响。3.2 有缺陷结构的稳定性分析方法分析带有初始缺陷的结构常采纳两种方法[48]，第一种是精确方法，就是在建立结构切线刚度矩阵时把这些缺陷的影响考虑进去。第二种是近似方法，即通过对单元刚度的折减或对结构附加一个等效虚荷载来近拟考虑缺陷的影响。本章重点讨论初始几何缺陷对结构稳定性承载能力的影响，考虑这种缺陷时面临两个必须解决的问题，即如何确定最不利初始缺陷的模式；第二是如何确定缺陷的尺寸。结构的稳定性承载能力取决于其承受的荷载和初始缺陷的分布，对应不同的荷载分布形式，其最不利初始缺陷的模式也不同，另外，结构的初始安装误差受各种因素如施工程序、安装设备、测量技术、工人的熟练程度等的影响，因此如何确定初始缺陷的大小和分布就成为关键问题。文[49]提出了确定初始几何缺陷大小和分布的两种方法：随机缺陷模态法和一致缺陷模态法。结构的安装误差是随机的，其大小及分布形式事先无法预测。然而，从概率统计观点来看，无论结构的缺陷分布如何复杂，每个结点的安装误差应该近似...