風雪荷載作用下單層球面網(wǎng)殼動力失穩(wěn)研究.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)對風雪荷載十分敏感，風雪荷載作用下動力失穩(wěn)臨界風速的確定是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗風雪設(shè)計的關(guān)鍵。近年來，全球氣候變化異常，強風暴雪天氣在我國屢見不鮮。2008年南方特大雪災對我國造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，尤其是大跨度空間結(jié)構(gòu)的損毀情況甚為嚴重。大跨度空間結(jié)構(gòu)風雪致災機理的研究受到各界學者的廣泛關(guān)注，然而目前關(guān)于風雪荷載對大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)影響的研究尚處于初期階段。為了深入研究風雪荷載共同作用下球面網(wǎng)殼的動力響應特性，本文通過建立K8-

2、8型單層球面網(wǎng)殼有限元模型，利用MATLAB程序獲取隨機風速時程曲線，較為全面地分析了支座形式、桿件剛度、矢跨比和雪荷載分布情況對球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)風振響應特性的影響。
　　根據(jù)現(xiàn)實生產(chǎn)生活的要求，利用3D3S結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件建立具有實際工程意義的K8-8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合荷載規(guī)范規(guī)定選取適當桿件截面和節(jié)點半徑，并對其進行抗震、抗風驗算。在計算模型滿足設(shè)計要求的前提下，分別考察了在不同雪荷載分布情況下0.2和0.4兩種矢跨比的單層

3、球面網(wǎng)殼模型的靜力變形情況。研究結(jié)果表明，當球面網(wǎng)殼模型作用半跨非均布較大雪壓時網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)變形情況最為明顯。從而為不同雪荷載分布模式下球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力響應特性研究提供比較依據(jù)。
　　在考慮幾何非線性和材料非線性情況下，針對三維風荷載作用下的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行動力穩(wěn)定性研究，改變支座形式、桿件剛度和矢跨比等影響因素，并根據(jù)B-R準則確定不同條件下球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的臨界失穩(wěn)風速值。通過分析不同影響因素下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗風性能發(fā)現(xiàn)，加強支座約

4、束和適當增加桿件剛度均可以明顯改善網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，矢跨比為0.2的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)只承受風吸作用，而矢跨比為0.4的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)同時受風吸力和壓力作用，其抗風性能遠高于矢跨比為0.2的球殼結(jié)構(gòu)。
　　由于矢跨比為0.2和矢跨比為0.4的單層球而網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)表面受力情況在風荷載作用時存在差異性，故在考慮雪荷載分布情況時將兩者分別進行研究。考慮雪荷載分布范圍和分布厚度方面的不同，按全跨、半跨、最外兩環(huán)半跨三種布置情況和均勻、不