風雪荷載作用下單層球面網殼動力失穩(wěn)研究.pdf

1、大跨度空間結構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殼結構抗風雪設計的關鍵。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損失，尤其是大跨度空間結構的損毀情況甚為嚴重。大跨度空間結構風雪致災機理的研究受到各界學者的廣泛關注，然而目前關于風雪荷載對大跨度網殼結構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殼的動力響應特性，本文通過建立K8-

2、8型單層球面網殼有限元模型，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殼結構風振響應特性的影響。
　　根據現(xiàn)實生產生活的要求，利用3D3S結構設計軟件建立具有實際工程意義的K8-8型單層球面網殼結構模型，結合荷載規(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、球面網殼模型的靜力變形情況。研究結果表明，當球面網殼模型作用半跨非均布較大雪壓時網殼結構變形情況最為明顯。從而為不同雪荷載分布模式下球面網殼結構的動力響應特性研究提供比較依據。
　　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殼結構進行動力穩(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B-R準則確定不同條件下球面網殼結構的臨界失穩(wěn)風速值。通過分析不同影響因素下網殼結構的抗風性能發(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殼結構的穩(wěn)定性。另外，矢跨比為0.2的單層球面網殼結構只承受風吸作用，而矢跨比為0.4的單層球面網殼結構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的球殼結構。
　　由于矢跨比為0.2和矢跨比為0.4的單層球而網殼結構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