矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能影响_吴碧野

矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能影响_吴碧野

吴碧野等:矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能影响

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矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能影响

吴碧野,　丁博伦

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(1.哈尔滨工业大学空间钢结构幕墙有限公司,　哈尔滨　150090;　2.沈阳建筑大学,　沈阳　110000)

　　【摘　要】　以单层柱面网壳结构为研究对象,利用汶川地震波对该类结构进行了时程地震反应分析,考察了结构的地震响应和抗震性能,研究了其在地震作用下的动力失稳特点。选取了投影尺寸相同、矢跨比不同的单层柱面网壳,分析了矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能的影响。

【关键词】　单层柱面网壳;动力稳定性;地震作用【中图分类号】　TU33　　　　

【文献标识码】　B　　　【文章编号】　1001-6864(2010)12-0081-02

　　单层柱面网壳结构是一种由若干分段圆弧折线线在面外进行有序连接而组成的空间杆系结构,是单层壳体空间结构的主要形式之一。单层柱面网壳结构自重轻、结构刚度好,可构造中间无支撑的跨度较大的空间,上部可用中空玻璃作为维护结构,采光效果好,可应用到体育馆、影剧院等。目前柱面网壳结构的发展与建筑需求的发展紧密相连,其总的趋势是跨度越来越大,厚度越来越薄。厚度薄、重量轻可以看作是结构优化设计的结果,然而正是由于这种结果将致使结构失稳问题愈来愈不容忽视。单层壳结构对外荷载作用比较敏感,尤其在动力荷载作用下极易丧失稳定性。因此,网壳结构动力稳定问题的研究是十分必要的。

1　计算模型与结构参数

本文以三向网格形式作为研究对象,该类网格杆件尺寸和节点构造统一,受力均匀,刚度好,是工程中最常用的形式。网壳跨度为15m,长度为30m,。模型的网格划分方法均为沿长度方向每3m一个格,沿圆弧方向按等弧长原则,划分为8格。考虑三种矢跨比,分别为1/3、1/更多内容请访问久久建筑网
5、1/10。

边界条件为跨度方向两边铰支,网壳两端设水平横向约束,限制网壳端截面各点在平面内的横向位移,但不限制纵向水平位移,纵边各点限制竖向位移和横向水平位移,不限制纵向位移。网壳杆件所有斜杆统一采用P159×6的热轧无缝钢管,纵杆和端杆采用P114×4的热轧无缝钢管。

在图2画垂线③的交点,得工字钢型号为22b。3　结语

上述诸例与参考文献的试算结果一致,但篇幅减少了一半,体现出图算的便捷性。同时也证明图2的正确,因为图2中每一曲线都是依据该型钢的特性数据绘制的。

　　已知杆长l=1.5m,自由端作用力F=20t,材料为A3钢,[σ]=1600kg/cm。试计算工字钢截面积(文献[2]第4～142页)。

解:μl=2×1.5=3,F/[σ]=20000/1600=12.5在图2画垂线②,得交点在20a和20b之间,取工字钢型号为20b。

例3:两端铰支,长度为2m的Q235钢杆,承受轴向力F=500kN。设材料的许用应力[σ]=160MPa。试选择工字钢型号(文献[3]第305页)。

解:μl=1×2=2,F/[σ]=500×10/(160×10)2

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参考文献

[1]　曹宇平,等编.材料力学[M].北京:中国建筑工业出版

社,1978.

[2]　机械工程手册编委会编.机械工程手册.第1卷.基础理论

(一)[M].北京:机械工业出版社,1982.

[3]　同济大学基础力学教研部编.材料力学[M].上海:同济大学

出版社,2005.

[收稿日期]　2010-10-28

[作者简介]　陈　鹏(1958-),男,江苏大丰人,助理工程师,

从事建筑工程管理工作。

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