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拱支网壳结构是一种新型的空间杂交结构形式,其综合了网壳及拱结构的优点。对于单层拱支网壳结构而言,稳定性分析是其设计中的关键问题。确定各种因素对拱支网壳结构的稳定性能的影响和准确得到拱支网壳结构的极限承载力极其重要。
本文首先探讨了影响网壳结构稳定问题的主要因素,阐述了两类稳定问题的基本理论;及介绍了几种求解结构稳定问题的方法。在此基础上,本文以跨度为48 m的单层球面拱支网壳结构和单层组合拱支网壳结构为例,采用有限元分析软件MIDAS分析了几何初始缺陷、拱梁的刚度、下部支承结构、支座形式及节点刚度等因素对单层拱支网壳结构的稳定性能的影响。同时本文还引用了K6-4型单层拱支网壳结构的实验数据对数值计算结果进行了验证。
研究结果表明,拱支网壳结构的失稳模态主要为拱肋之间的局部区域失稳。拱支网壳结构相较于纯网壳结构,其材料用量增加不多,而结构的抗失稳能力提高很多。拱支网壳结构对初始缺陷敏感:初始缺陷在一定范围内,随着缺陷值的增大,拱支网壳结构的稳定极限承载能力下降。拱支网壳结构的拱梁刚度和拱梁支座的形式对结构的稳定性影响很大。单层拱支网壳结构的节点刚度对网壳结构稳定性也有一定影响。
最后本文给出了拱支网壳结构的主要研究结论和该拱支网壳结构体系今后有待进一步深入研究的方向。