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本文以大跨度、大矢跨比、网格不规则划分的某单层球面网壳结构为背景,研究了此类网壳的动静力性能,并重点研究了该类结构的稳定性能。
首先,本文采用空间梁柱单元模拟杆件,分析了各种工况下结构的内力分布、位移分布和地震作用效应。结果表明:该结构底部受力最大,顶部受力最小;结构的动力反应频谱密集,各振型参与系数小,水平地震效应远大于竖向地震效应且不可忽略。
然后,本文采用了一致缺陷法模拟结构的缺陷,对结构进行了全过程几何非线性分析,并考虑了不同网格划分方式、不同矢跨比以及缺陷对该类单层球面网壳稳定性的影响,得到了如下结果:网格划分形式对该类单层球面网壳的稳定性影响较小;在一定矢跨比范围内,该类单层球面网壳的稳定性随矢跨比的增大而降低;结构的稳定性随缺陷值的增大而显著降低。在对以上分析结果总结后发现,现行《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)中的单层球面网壳稳定承载力计算公式对小矢跨比的单层球面网壳偏于保守,而对本文研究的大跨度、大矢跨比的单层球面网壳偏于不安全。
再后,根据该网壳结构的受力与施工要求,对该单层球面网壳的节点进行了优化设计:采用了铸钢双销节点,并进行了有限元分析,得到了一些有价值的结果;同时对在施工阶段的不完整结构进行的分析表明,不完整的结构是不稳定的,需要设置可靠的临时支撑系统。
最后,对本文的研究作出总结并指出需要进一步研究的工作。