地震荷载作用下考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构整体稳定性研究 analysis of the member buckling influence on the stability of single-layer lattice dome under seismic force.pdfVIP

第26卷第2期 北华航天工业学院学报 V01．26No．2 2016年4月 JournalofNorthChinaInstituteofAerospaceEngineering ADr．2016 ●■●●●■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■●■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■●■■■■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■_I I I I●■■■■■■■■■_ 地震荷载作用下考虑杆件屈曲 的单层球面网壳结构整体稳定性研究 马腾飞 冯秀苓 周 晖 王 江 魏 昕 (北华航天工业学院建筑工程系，河北廊坊065000) 摘要：在地震荷载作用下，关于网壳结构整体稳定性的研究是空间结构研究的重要课题之一。目前，在地震荷载 作用下，对于网壳结构整体稳定性的研究很少有考虑杆件缺陷这一影响因素的。本文利用多段梁法建立具有杆件 缺陷的K8型网壳结构模型，通过削弱不同位置处的杆件，使其先于网壳结构整体失稳之前首先屈曲，重点研究在 三向地震荷载作用下，不同位置处的杆件屈啦对网壳结构整体稳定性的影响。 关键词：地震荷载，单层球面网壳结构，整体稳定性，杆件屈曲 中图分类号：TU393．9文献标识码：A 文章编号：1673—7938(2016)02—0022—03 单层球面网壳结构以其结构形式轻盈、承载能 余应力的影响，杆件缺陷曲率中心均指向球心[7]。 力好、覆盖空间大等优点成为应用最为广泛的空间 本文采用的K8型单层球面网壳结构节点总数为 结构形式之一。然而，随着生活质量的提升和人们 169个，单元总数为456个，杆件划分单元后节点总 对大空间要求的日益提高，网壳结构的稳定性问题 数为3361个，单元总数为3648个。网壳结构整体 成为研究的重点课题之一[1卜[6]。目前，对于单层球的约束条件为周边节点铰接约束。 面网壳结构整体稳定性的研究较少有考虑杆件屈曲 本文采用有限元分析软件Ansys进行单层球面 这一影响因素的【4J_№j。 1 单层球面网壳结构计算模型 单元理论的beaml88单元模拟，考虑其剪切变形影 本文以K8型单层球面网壳结构为例，取其跨 响，质量单元采用mass21单元模拟，质量集中在节 点匕。 度为36m，矢高为12m，如图I所示。网壳结构钢材 采用Q345钢，杆件均采用无缝钢管，截面尺寸为 X 矫黥 币114mm5mm，节点全部采用焊接空心球，规格为 WS280Z6。本文节点缺陷的引入采用《空间网格结 构技术规程》提供的方法，即以最低阶屈曲模态作为 节点缺陷的分布形式，取网壳结构跨度的1／300为 缺陷幅值。杆件的初始弯曲用多段梁法进行模拟， 并采用文献[71的分析结果，将每个杆件划分为8个 单元，以正弦半波曲线Y=蠡sin(詈一丌J(其中：L 图1嘲单层球面网壳 为杆件长度)的形式模拟杆件的初弯曲、初偏心及残 2地震波的输入 基金项目：北华航天工业学院基金项目(KY一2015—26)，廊坊 与一般的平面结构不同，单层球面网壳结构同 市科技局基金项目(2015011059) 时承受三向地震作用，而且各个方向振动分量耦合 收稿日期：2015一11—23 作用十分明显，因此，本文采用同时输入三向地震加 作者简介：马腾飞(1987一)，女，助教，硕士，河北廊坊人，主要 研究方向为空间结构理论分析。 速度值考虑单层球面网壳结构的动力稳定影响。本 一22