温度变化及初始缺陷对网壳结构的稳定性分析

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随着我国经济发展和科学技术的进步,空间结构越来越多地应用于大型体育场馆、会展中心、机场机库、大型娱乐场所等公共建筑,并且跨度不断增大,结构形式也不断创新。而空间网壳结构更是以其独特的结构优势及良好的视觉效果受到人们的青睐。网壳结构的稳定性及极限承载力分析,是网壳结构设计制作的关键技术之一。网壳结构作为一种典型的超静定结构,在正常使用情况下,冬季和夏季考虑室内的采暖、制冷及屋面的保温隔热作用后,其内部必然会产生温度应力,因此温度变化对网壳稳定性的影响不容忽略。另外,作为缺陷敏感性结构,在考虑缺陷对网壳结构的影响分析中,主要集中在节点安装偏差对结构的稳定性的影响,而没有考虑杆件的加工、运输和安装等造成的杆件初弯曲对结构稳定性的影响。许多学者在对该结构进行稳定性分析时,只是单独考虑温度变化或者初始缺陷对结构稳定性能的影响,而没有考虑温度变化和初始缺陷耦合作用对结构稳定性及极限承载力的影响,所以目前在网壳设计中考虑温度变化和初始缺陷耦合作用对结构稳定性影响是重点分析的问题。本文根据网壳结构房屋正常使用工况,结合房屋温度变化情况,计及室内采暖、制冷及屋面作用的影响,分析与探讨了冬季和夏季时结构计算温度的计算方法。在此基础上,借助于有限元分析软件,建立Kiewitt8型结构的分析模型,运用“一致缺陷模态法”和“修正的一致缺陷模态法”,分析与探讨不同支座条件下,在满跨均布荷载、满跨不对称荷载及半跨不对称荷载工况作用下,分别计及温度作用、初始几何缺陷(安装偏差和杆件初弯曲)以及他们耦合作用时,网壳结构的受力机理及对结构稳定的影响,为网壳结构的合理设计及使用提供理论依据。
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