柱面网壳结构稳定性研究及可靠度分析

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haisangpiao
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本文主要以一种日益被广泛应用的大跨度空间结构体系—柱面网壳结构体系为研究对象,综合研究了几何非线性、材料非线性、初始缺陷和截面形式对结构稳定性的影响。同时,鉴于国内目前有两种规程规定了不同的方法求解空间网壳结构的极限承载力设计值,而目前国内尚未有文献对这两种方法做系统的研究对比,因此,深入地探究这两种规程规定求解方法的同异是十分必要的。本文将从可靠度的角度比较这两种方法,以供技术人员以参考,这也是本文的创新点。在分析柱面网壳结构稳定性时主要用到了有限元理论及结构稳定和失稳的理论,分析过程中需要使用ANSYS软件以辅助,通过等柱面弧长法求解得到结构的荷载—位移曲线,并以此为判断标准得到结构的极限承载力。在分析可靠度时主要用到了JC法和响应面法。本文共使用了两个工程算例以辅助分析研究,分别是新天津西站的屋面单层柱面网壳结构和某工程双层柱面网壳结构。通过分析探究,本文得出了以下结论:(1)对于大跨柱面网壳结构来说,考虑双重非线性时结构的极限承载力远小于仅考虑几何非线性时,可见材料非线性对结构极限承载力的影响是非常可观的,因此在分析时宜考虑双非线性对结构承载力的影响。(2)初始缺陷虽然对柱面网壳结构也有一定的影响,但是考虑初始缺陷后结构的极限承载力降低不大,因此柱面网壳结构应属于缺陷非敏感性结构。(3)柱面网壳结构的极限承载力与截面形式有很大关系,一般来说,在同等条件下,采用闭口截面时,结构的稳定性要好于采用开口截面的情况。(4)通过可靠度分析可以发现,对于柱面网壳结构来说,使用基于柯以特理论的上海市《空间格构结构设计规程》(DG/TJ08-52-2004)所规定方法求得的结构极限承载力设计值的可靠度要明显高于基于全过程分析方法,按照国家《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)规定所求得的结构极限承载力设计值。
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