風(fēng)雪荷載作用下單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力失穩(wěn)研究.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)雪荷載十分敏感，風(fēng)雪荷載作用下動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的確定是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近年來(lái)，全球氣候變化異常，強(qiáng)風(fēng)暴雪天氣在我國(guó)屢見(jiàn)不鮮。2008年南方特大雪災(zāi)對(duì)我國(guó)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，尤其是大跨度空間結(jié)構(gòu)的損毀情況甚為嚴(yán)重。大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)雪致災(zāi)機(jī)理的研究受到各界學(xué)者的廣泛關(guān)注，然而目前關(guān)于風(fēng)雪荷載對(duì)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(fēng)雪荷載共同作用下球面網(wǎng)殼的動(dòng)力響應(yīng)特性，本文通過(guò)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(jī)風(fēng)速時(shí)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(duì)球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)特性的影響。
　　根據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活的要求，利用3D3S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件建立具有實(shí)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(dāng)桿件截面和節(jié)點(diǎn)半徑，并對(duì)其進(jìn)行抗震、抗風(fēng)驗(yàn)算。在計(jì)算模型滿足設(shè)計(jì)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(dāng)球面網(wǎng)殼模型作用半跨非均布較大雪壓時(shí)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(dòng)力響應(yīng)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(duì)三維風(fēng)荷載作用下的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)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(zhǔn)則確定不同條件下球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的臨界失穩(wěn)風(fēng)速值。通過(guò)分析不同影響因素下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)支座約

4、束和適當(dāng)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(fēng)吸作用，而矢跨比為0.4的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)同時(shí)受風(fēng)吸力和壓力作用，其抗風(fēng)性能遠(yuǎn)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(fēng)荷載作用時(shí)存在差異性，故在考慮雪荷載分布情況時(shí)將兩者分別進(jìn)行研究?？紤]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