【摘要】：凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼是由凱威特型和聯(lián)方型網(wǎng)格混合而成的形效結(jié)構(gòu)體系,受力合理,近年來已成為大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點之一。本文以該結(jié)構(gòu)為研究對象,對其考慮初始幾何缺陷的靜力穩(wěn)定性和局部破壞敏感性進(jìn)行了研究。主要工作如下:(1)對凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼理想結(jié)構(gòu)和僅考慮整體缺陷結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性進(jìn)行了對比研究,采用雙控指標(biāo),判斷結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是否發(fā)生轉(zhuǎn)變,以此探討了整體缺陷最大值的合理性選取問題。結(jié)果表明:以軸向應(yīng)力為主桿件的彎軸應(yīng)力比統(tǒng)計均值不超過0.3,且以軸向應(yīng)力為主桿件占有效桿件的百分比統(tǒng)計均值不小于60%的雙控指標(biāo),作為凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)以薄膜內(nèi)力為主的受力狀態(tài)的判斷依據(jù)。基于該雙控指標(biāo),工程實踐中,建議凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)引入整體缺陷時,缺陷最大值取跨度的1/500。(2)采用多段直梁法模擬桿件初彎曲,其形狀設(shè)定為正弦半波,以極值Ⅰ型和均勻分布隨機(jī)參數(shù)分別模擬其幅值和方向角,結(jié)合算例,驗證了該方法的適用性。以隨機(jī)缺陷模態(tài)法作為桿件初彎曲引入模式,評估其對單層網(wǎng)殼靜力穩(wěn)定性的影響程度,在此基礎(chǔ)上,對桿件初彎曲幅值的合理選取提出建議。研究表明:由隨機(jī)缺陷模態(tài)法得到的同時考慮整體缺陷和桿件初彎曲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力系數(shù)不滿足正態(tài)分布,建議以統(tǒng)計平均值作為其最終值;整體缺陷和桿件初彎曲對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力存在耦合影響,從而一定程度上削弱了兩種缺陷分別引入的不利影響。工程實踐中,建議以最大桿件長度的1/400來考慮單層網(wǎng)殼中常用的a類截面桿件(軋制圓管)初彎曲的不利影響。(3)對凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼理想結(jié)構(gòu)和整體缺陷結(jié)構(gòu)的局部破壞敏感性進(jìn)行對比研究,采用轉(zhuǎn)換傳力路徑法,以敏感度指標(biāo)評估單根桿件破壞和節(jié)點區(qū)域破壞對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力的影響,衡量其在結(jié)構(gòu)中的重要性。結(jié)果表明:對于理想結(jié)構(gòu),單根桿件破壞的敏感度指標(biāo)分布較離散,不同桿件的敏感性差異較大,而節(jié)點區(qū)域破壞會引起結(jié)構(gòu)的傳力路徑發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)對節(jié)點區(qū)域破壞的敏感性更強(qiáng);對于整體缺陷結(jié)構(gòu),隨著矢跨比的增大,敏感性最強(qiáng)的桿件及節(jié)點區(qū)域均由聯(lián)方部分外圍轉(zhuǎn)移至凱威特中部;相比于理想結(jié)構(gòu),整體缺陷結(jié)構(gòu)單根桿件破壞的敏感度指標(biāo)均大幅降低,整體缺陷的引入使單根桿件的破壞對剩余結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力的影響減弱。工程實踐中,建議對矢跨比較小的結(jié)構(gòu)重點關(guān)注聯(lián)方外圍斜桿,對矢跨比較大的結(jié)構(gòu)重點關(guān)注凱威特中部與主徑肋相連的桿件,適當(dāng)提高其安全儲備。
【圖文】：

弦支穹頂結(jié)構(gòu)體系的上部剛性層較多采用該網(wǎng)格形式，如濟(jì)南奧體中心體育館[3](圖1-2)、東莞厚街體育館[4](圖 1-3)等。圖 1-2 濟(jì)南奧體中心體育館

圖 1-3 東莞厚街體育館目前對于凱威特-聯(lián)方型混合網(wǎng)格單層網(wǎng)殼的研究還不充分，尤其凱威特與聯(lián)方部分不同的力流傳遞轉(zhuǎn)換和過渡可能對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。針對以上問題，本文將開展凱威特-聯(lián)方型單層網(wǎng)殼的靜力穩(wěn)定性研究，分析初始幾何缺陷的影響，為工程設(shè)計和實踐提供參考。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 非線性屈曲分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的研究由來已久，，逐本溯源至十八世紀(jì)，Euler 以梁的穩(wěn)定問題為基礎(chǔ)，提出了基于小撓度理論的歐拉臨界荷載，開啟了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究的篇章。之后拉格朗日以大變形理論對柱子的屈曲進(jìn)行研究。以理想柱為模型的研究僅涉及到簡單結(jié)構(gòu)的簡單系統(tǒng)，停留在理論階段，但它為針對真實情況構(gòu)件的研究提供了理論基礎(chǔ)，此后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU399

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 蔡健;賀盛;姜正榮;張郁林;劉齊齊;;單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析中初始幾何缺陷最大值的研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2015年06期

3 韓慶華;王晨旭;徐杰;;大跨雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理研究[J];空間結(jié)構(gòu);2014年02期

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1 賀盛;凱威特—葵花型單層球面網(wǎng)殼靜力穩(wěn)定性及抗震性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

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1 張健;大矢跨比單雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性及動力響應(yīng)研究[D];華南理工大學(xué);2016年

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3 熊逸豐;大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性及施工仿真分析[D];華南理工大學(xué);2015年

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5 周偉星;基于能量法的大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)模態(tài)判別方法及穩(wěn)定極限承載力計算[D];華南理工大學(xué);2012年

6 張志剛;單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定設(shè)計方法研究[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號：2631775