第五章--单层肋环型椭球面网壳的静力稳定性分析VIP专享

第五章 单层肋环型椭球面网壳的静力稳定性分析5.1 引言前面的分析是针对凯威特 K8 型这一结构形式，为了更加全面地讨论单层椭球面网壳这类结构的静力性能，本章拟将对其另一种结构形式肋环型网壳进行分析。肋环型网壳是应用最早的传统形式的网壳结构形式之一，它只有经线和纬线杆件，大部分网格呈梯形。与同样跨度的其它空间结构类型相比，肋环型网壳结构侧向刚度较小，在风荷载等非对称荷载的作用下，结构的力学行为非常复杂，但因为其具有杆件数量较少、布置较规整、外形清爽美观等优点，它在实际工程应用中也较为常见[50][51]。同前，本章也从大规模的几何参数分析入手，讨论肋环型单层椭球面网壳结构的静力稳定性，包括跨度、矢跨比、杆件截面尺寸等对结构稳定性的影响。5.2 计算模型及参数分析方案由肋环型网壳结构形式的自身特点，导致其杆件布置从四周外缘到圆心环向网格逐渐变小，为使杆件不致过于密集，又不影响结构的整体稳定性能，通常作法有在圆心处 3 格收 2 格或 2 格收 1 格。本章的计算模型，实行径向划分 10 段，外缘环向分为 40 段，从内至外第二圈变为 20 段，到最内圈则为 10 段，如图 5.1所示。图 5.1 单层椭球面网壳平、立面图肋环型网壳侧向刚度较小，它所适用的跨度比凯威特型网壳稍小，从工程实际应用角度考虑，本章取结构的长跨 2a 为定值 30m，短跨（2b）和矢跨比（f/2b）则按以下几种比例选取：短跨：＝0.6、0.7、0.8；矢跨比：＝0.2、0.3、0.4、0.5。ΔфΔθ（5.1）对应于每一跨度、每一矢跨比根据实际工程常用的规格选用了两套不同的截面尺寸，按截面增强顺序分别记为 S1、S2。每套截面中，径、环向杆件采纳同一尺寸。表 5.1 中列出了各套截面的具体尺寸。表 5.1编号S1S2截面φ140×6φ168×8同样，为了寻找合适的量来反映杆件的截面变化，把网壳等代为壳。对于肋环型网壳，沿某圈纬向杆展开投影后如图 5.2 所示。设经向杆、纬向杆的截面积、惯性矩和间距分别为、、、和、，并设 ， ， Aф Aθ图 5.2 肋环型网壳的网格体系式中、、、表示相应杆系在自身方向的等代厚度与抗弯刚度，为材料的弹性模量。结构各向异性，忽略各杆件扭转刚度的影响，结构两个主方向的等代刚度可近似表达为：， ， ， （5.2）由第四章得到，支承条件对凯威特型单层椭球面网壳结构的承载力影响很小，故在本章的分析中，结构的支座均采纳固接支承。同时，对包括三种短跨、四种矢跨比、两种截面尺...