施威德勒带肋网壳稳定性分析

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网壳结构是曲面型空间网格结构的一种,同时具有杆系结构和薄壳结构的优点和特性。而且网壳结构能给建造师在建筑平面、立面以及体型设计上带来充分的创造自由,近年来在工程中得到了广泛应用。网壳结构按层数分主要有三种:单层、双层和局部双层。然而,单层网壳的稳定性较低;双层网壳杆件、节点数量大,杆件视觉效果不好且计算复杂。施威德勒带肋网壳是局部双层球面网壳的一种,通过在网壳的底部或者上部增加斜杆和腹杆构成的肋,既保存了单层网壳在建筑学上的简洁、美观及艺术效果,同时整体上提高了网壳的承载能力、变形能力和经济特性,将单层和双层网壳各自的优点很好结合在一起。  目前,国内外的研究重点主要集中在单层网壳的极限承载力和稳定性以及双层网壳的应用和优化等方面,而有关施威德勒带肋网壳体系的研究相对较少,针对这种网壳稳定性的研究资料还很少。  本文在回顾了网壳的发展历史及研究现状后,采用非线性有限元方法,对施威德勒带肋网壳的稳定性进行了深入的分析研究。通过对荷载—位移全过程曲线跟踪,准确把握结构的强度、刚度及稳定性的整个变化历程,同时结合结构的荷载—位移全过程曲线准确的确定网壳的稳定承载力。  本文通过对施威德勒带肋网壳稳定性的研究,得出对其稳定性影响的关键因素以及结构在失稳下的屈曲模态,较全面的了解施威德勒带肋网壳稳定性的规律,选用不同的矢跨比、跨度、肋厚度、支撑条件等情况,通过大型通用有限元软件Ansys对施威德勒带肋网壳的稳定性进行了大规模的参数分析,通过对数据的分析总结,得到不同因素对网壳稳定性的影响效果,并从实际应用角度出发,进一步研究了初始缺陷对结构极限承载力的影响,得到了初始缺陷为0.01时的缺陷系数。希望由此能对此种球面带肋网壳的失稳机理有更进一步的认识,为此类网壳结构的工程实践提供理论依据和设计参考。
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