網(wǎng)殼穩(wěn)定性課件

1、網(wǎng)殼的穩(wěn)定性單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性單層柱面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性單層橢圓拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 球面網(wǎng)殼失穩(wěn)形態(tài)及特點(diǎn)球面網(wǎng)殼的屈曲多數(shù)情況下表現(xiàn)為殼面上一個(gè)或若干個(gè)局部凹陷形式，這種凹陷從某一節(jié)點(diǎn)的跳躍屈曲開(kāi)始，然后隨著臨近節(jié)點(diǎn)的逐一失穩(wěn)，凹陷的范圍逐漸擴(kuò)大，全過(guò)程曲線相應(yīng)地表現(xiàn)為多次波動(dòng)和來(lái)回?cái)[動(dòng)的復(fù)雜形式。不同網(wǎng)格形式的球面網(wǎng)殼，其出現(xiàn)凹陷的位置也不同。如下圖所示：短程線型網(wǎng)殼肋環(huán)斜桿型網(wǎng)殼凱威特型/Kn型單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 各種形式的球面網(wǎng)殼均表現(xiàn)出極佳的空間工作性能，荷載的不對(duì)稱(chēng)分布對(duì)它們的極限荷載幾乎沒(méi)有影響。 初始缺陷的影響 球面網(wǎng)殼均表現(xiàn)出對(duì)初始

2、幾何缺陷的高度敏感性。以K8型球面 網(wǎng)殼（L=60m，f/L=1/8）為例,考慮9種不同大小的初始缺陷（r=0、 3cm、6cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm）不同初始缺陷時(shí)的全過(guò)程曲線極限荷載隨缺陷值變化曲線單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 可以看出，在開(kāi)始階段網(wǎng)殼極限荷載隨缺陷增大迅速下降，至缺陷為20cm（L/300）時(shí)達(dá)最小值，此時(shí)極限荷載為完整網(wǎng)殼的50%左右。缺陷再進(jìn)一步增大時(shí)，極限荷載反而呈增大趨勢(shì)。當(dāng)初始缺陷超過(guò)一定限度后網(wǎng)殼已嚴(yán)重偏離原來(lái)的球面形狀，受 力也偏離內(nèi)力主導(dǎo)狀態(tài)，變成了一種“畸形結(jié)構(gòu)”。 肋環(huán)斜桿型網(wǎng)殼對(duì)初始缺陷的反應(yīng)與K8型類(lèi)似 短程線型網(wǎng)殼的

3、極限承載力隨缺陷值的增大連續(xù)下降（分析范圍內(nèi)缺陷值已達(dá)L/100） 最大允許缺陷：（L/500L/300）網(wǎng)格類(lèi)型網(wǎng)格類(lèi)型極限荷載隨極限荷載隨缺陷值變化缺陷值變化極限承載力最低點(diǎn)極限承載力最低點(diǎn)K8型先降低，后有所增大 （L/300）肋環(huán)斜桿型先降低，后有所增大 （L/1000L/500）短程線型持續(xù)弱化單層柱面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 圓柱面網(wǎng)殼的三種支承形式：四邊支承、兩縱邊支承和兩端支承 網(wǎng)格形式：由縱桿和兩個(gè)方向斜桿組成的三向網(wǎng)格 長(zhǎng)寬比：L/b 矢寬比：f/b三向網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼單層柱面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 破壞形態(tài)四邊支承柱面網(wǎng)殼的屈曲模態(tài)在多數(shù)情況下呈橫截面為三個(gè)半波的殼面凹陷形式，不對(duì)稱(chēng)荷載下也類(lèi)似當(dāng)

4、長(zhǎng)寬比較大時(shí)（L/b2.6），等矢寬比的網(wǎng)殼有可能產(chǎn)生兩個(gè)半波的側(cè)偏型屈曲，接近于縱邊支承的情況。L/b越小，兩端剛性橫隔對(duì)殼面具有的約束作用越強(qiáng)四邊支承和兩縱邊支承的柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性破壞形態(tài)L/b2.6可能產(chǎn)生兩個(gè)半波的側(cè)偏型屈曲L/b1.4可能呈四個(gè)半波的高階凹陷形式四邊支承情況下的破壞形態(tài)四邊支承情況下的破壞形態(tài)單層柱面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 網(wǎng)殼承載力a.長(zhǎng)寬比長(zhǎng)寬比L/b對(duì)四邊支承柱面網(wǎng)殼承載力影響十分明顯，隨著L/b的增大，極限荷載顯著下降，但逐漸趨于某一極限。多數(shù)情況下L/b2.6時(shí)曲線即趨平，矢寬比較大的情形，L/b更大時(shí)曲線才漸趨平緩。b.矢寬比影響：矢寬比影響：極限荷載在L/b較小時(shí)隨

5、f/b的增大而增大；隨著L/b的增大，f/b的影響漸趨平緩；當(dāng)L/b2時(shí)，中等矢寬比的網(wǎng)殼極限荷載較大。四邊支承和兩縱邊支承的柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性四邊支承柱面網(wǎng)殼極限荷載隨L/b變化的規(guī)律 初始幾何缺陷對(duì)柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響不大。四邊支承柱面網(wǎng)殼對(duì)荷載的不對(duì)稱(chēng)分部也不敏感單層柱面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性?xún)啥酥С械闹婢W(wǎng)殼穩(wěn)定性 破壞形態(tài) a.有明顯的殼面變形，與四邊支承的柱面網(wǎng)殼類(lèi)似 b.邊梁也產(chǎn)生一定的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，殼面變形范圍較大 c.僅在某些不對(duì)稱(chēng)荷載下，殼面變形呈較為局限的凹陷形式 極限承載力 矢寬比f(wàn)/b對(duì)其有明顯影響，f/b越大，網(wǎng)殼的極限承載力也越大 荷載的不對(duì)稱(chēng)分布對(duì)網(wǎng)殼的極限承載力有明顯影響

6、 兩端支承網(wǎng)殼初始幾何缺陷不十分敏感。單層橢圓拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 失穩(wěn)形態(tài)橢圓拋物面網(wǎng)殼三向網(wǎng)格正交單斜網(wǎng)格一個(gè)或幾個(gè)角區(qū)產(chǎn)生明顯的局部凹陷，位移呈雙波或多波網(wǎng)殼邊緣的中央部位發(fā)生個(gè)別節(jié)點(diǎn)的顯著位移（局部凹陷） 初始缺陷的影響三向網(wǎng)殼對(duì)初始幾何缺陷更敏感。把最大允許的安裝偏差控制在L/500L/300范圍內(nèi)，初始缺陷對(duì)單層拋物面網(wǎng)殼的影響系數(shù)K1可偏于安全地按如下取值：安裝偏差安裝偏差三向網(wǎng)格三向網(wǎng)格正交單斜網(wǎng)格正交單斜網(wǎng)格L/500L/3000.650.75影響系數(shù)K1單層橢圓拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 荷載分布的影響對(duì)荷載的不對(duì)稱(chēng)分布十分敏感。荷載不對(duì)稱(chēng)分布對(duì)理想網(wǎng)殼和有缺陷的網(wǎng)殼的影響基本相同；

7、即對(duì)網(wǎng)殼承載力而言，荷載不對(duì)稱(chēng)分布和初始缺陷這兩個(gè)因素之間的耦聯(lián)作用不明顯。網(wǎng)殼承載力隨p/g變化規(guī)律荷載不對(duì)稱(chēng)分布對(duì)網(wǎng)殼承載力的影響系數(shù)K2按下式進(jìn)行計(jì)算：K2=11+0.956p/g+0.076(p/g)p半跨均布荷載g滿跨均布荷載單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 雙曲拋物面穩(wěn)定性能a.承載力持續(xù)上升，不存在失穩(wěn)問(wèn)題；b.發(fā)生分枝屈曲，但荷載仍繼續(xù)上升；c.在臨界點(diǎn)以后有不同程度的下降段和位移發(fā)展，然后荷載重新上升。其共性：總體上荷載始終保持上升趨勢(shì).由此可認(rèn)為：對(duì)鞍形網(wǎng)殼來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性不是設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行驗(yàn)算。單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性 矢跨比及邊梁剛度的影響可認(rèn)為，當(dāng)網(wǎng)

8、殼高度為9m或6m時(shí)，即高跨比小于1/6時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度已難以滿足實(shí)用要求。網(wǎng)殼邊梁也需要有一定剛度，邊梁剛度不足時(shí)，網(wǎng)殼位移明顯增大。不同高度網(wǎng)殼的全過(guò)程曲線不同高度網(wǎng)殼在使用荷載下的最大位移初始缺陷 結(jié)構(gòu)外形的幾何偏差（安裝后的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差），初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力、材料不均勻性、外載偏心等。 網(wǎng)殼的初始缺陷主要指節(jié)點(diǎn)的幾何位置偏差。網(wǎng)殼的施工方法高空滑移法折疊展開(kāi)法高空滑移法 高空滑移法指分條的網(wǎng)架（網(wǎng)殼）單元，在事先設(shè)置的滑軌上單條滑移到設(shè)計(jì)位置拼接成整體的安裝方法。條狀單元在地面拼接后用起重機(jī)吊至支架，也可用小拼單元在高空拼裝平臺(tái)上拼成條狀單元。高空支架一般設(shè)置在建筑物的一端，

9、滑移時(shí)網(wǎng)架（網(wǎng)殼）的條狀單元從一端滑向另一端。高空滑移法 單條滑移；逐條積累滑移123123折疊展開(kāi)法 折疊展開(kāi)法是將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地面進(jìn)行拼裝，拼裝過(guò)程中將部分桿件去除，使整體形成機(jī)構(gòu)，可以折疊起來(lái)，有效降低安裝高度，當(dāng)拼裝完成后在提升過(guò)程中將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)逐漸展開(kāi)，當(dāng)提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，再將部分桿件安裝到位，以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體受力性能。主要步驟：1）將網(wǎng)殼去掉部分桿件，使穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系變成一個(gè)可以運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)：2）安裝節(jié)點(diǎn)：活動(dòng)鉸是連接網(wǎng)殼各個(gè)區(qū)域的關(guān)鍵構(gòu)件，活動(dòng)鉸是一個(gè)插拔節(jié)點(diǎn)，可以圍繞銷(xiāo)軸旋轉(zhuǎn)；3）設(shè)置拉桿：為抵消跨度大帶來(lái)的水平變位和水平推力，是一種構(gòu)造措施；4）安裝提升系統(tǒng)：在網(wǎng)殼內(nèi)部提升（頂升）位置設(shè)置塔柱（千斤頂支撐架），在塔柱（支撐架）頂部設(shè)置液壓提升設(shè)備。5）安裝導(dǎo)軌：在塔柱上設(shè)置導(dǎo)軌，在網(wǎng)殼相應(yīng)