单层柱面正交异型网壳结构的非线性动力稳定分析

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单层柱面正交异型网壳由两个单层圆柱面壳相贯而成,是一种新型的网壳形式,属于谷线式叉筒网壳。对此单层网壳结构,其设计的决定因素并非由强度确定,而取决与它的稳定性能。目前对单层柱面正交异型网壳结构的静力稳定性能已经研究的较为成熟,而对其在地震等随机荷载作用下的非线性动力稳定性能的研究,尚处于起步阶段。本文以此单层柱面正交异型网壳结构作为研究对象,根据非线性有限元理论建立了空间梁单元的切线刚度矩阵,编制了非线性动力稳定程序。利用比例法调整地震作用的加速度值,使地震波的加速度峰值符合计算要求,分别计算了支承在刚性边梁上的和四角点支承的单层柱面正交异型网壳在不同峰值加速度的地震荷载作用下结构的动力响应,得到网壳结构各个节点的节点位移,作出网壳结构的最大节点位移-加速度全过程曲线和网壳节点位移时程曲线。通过Budiansky-Roth稳定准则,并结合网壳的最大节点位移发生节点的位移时程曲线和网壳结构的变形,判定单层柱面正交异型网壳的在地震荷载作用下的动力稳定临界荷载。计算结果表明,通过上诉方法可以有效的判定网壳结构在地震荷载作用下的动力稳定临界荷载。同时本文变换了不同的结构参数如网壳结构的杆件截面配置,不同的矢跨比等,分析了不同结构参数对单层柱面正交异型网壳动力稳定性能的影响,并对有关结构参数的选取给出了合理建议,为工程实际提供了一定设计依据。最后对单层柱面正交异型网壳结构今后的研究方向提出展望。
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