网壳的计算与设计

210-1第二章网壳的计算与设计Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-2§2.1荷载和作用

2.1.1荷载和作用的类型1)永久荷载

(1)网架自重

双层网架:qok=L2

/200

qok

—估算自重(kN/m2)

qw—除自重外的屋(楼)面荷载标准值(kN/m2)

L2

—网架短向跨度(m)

—杆件形式调整系数,钢管=1.0

型钢=1.1~1.2Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-3上式适用范围:周边支承,双层网架

三层网架:

qok=L2

/a

qok

—估算自重(kN/m2)

qw—除自重外的屋(楼)面荷载标准值(kN/m2)

L2

—网架短向跨度(m)

a—调整系数,钢管a=130~140网架节点重量:占网架总重的20%~25%。

螺栓球网架节点重量大,

焊接球节点相对较轻。Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-4(2)

屋面重

包括屋面板、檩条、吊重(管道、灯、设备、吊顶等)

屋面板:混凝土板1.0~1.5kN/m2彩钢板0.11~0.2

kN/m2

檩条(轻屋面):0.07kN/m2Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-52)可变荷载

(1)

屋(楼)面活荷载按荷载规范确定。不上人屋面:常取ql=0.5

kN/m2

(2)

积雪荷载按荷载规范确定:

Sk=

rSo

Sk—雪荷载标准值(kN/m2)

r—屋面积雪分布系数So

—基本雪压(kN/m2)

积雪荷载要注意不对称积雪,或半边有半边无。Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-6球面网壳屋顶或穹顶,规范尚无准确积雪系数,课本中建议,参照规范中拱型屋顶取值,具体为:均匀积雪—角度大于50o不积雪单跨

0.4

r

0.8Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析210-7多跨屋盖Mar.2016空间网格结构非线性稳定分析21按0-8非均呜匀积破雪—角度拒大于50o不积缠雪

r=2~3积雪赌荷载匙不与累活荷区载同挎时考胡虑。Ma索r.遭20跑16空间姜网格啄结构储非线栗性稳毯定分追析21什0-9(3奥)风荷峡载按荷贱载规引范确定:wk=

z

r

s

zwowk—风荷舞载标呼准值铜(kN/m2)

z—风振惠系数

r—重现京期系数——老规驴范采然用,新规闭范已催取消

s—风荷糕载体阵型系用数

z—风压削高度乌变化完系数wo—基本柳风压卷(kN/m2)风荷且载分钓项系数:

G=程1.笨4通常工大型尺结构富应进汗行风识洞试验;较柔结榨构应轿注意舌风振浑。Ma鼠r.泼20堪16空间脑网格酸结构混非线极性稳央定分漂析21逼0-10风荷勉载计炉算应亿注意卡的几拣个问题:a.侧向偷风压当结垃构高即度较大骂时应誉考虑b.结构结构惑悬挑打部分应考害虑风户过敏樱反应Ma宗r.维20盐16空间章网格枕结构克非线围性稳励定分因析21科0-11(4帆)积灰阅荷载按荷呆载规符范确缺定特别惰注意纵冶炼刑厂、蜘煤矿(5瘦)吊车督荷载软钩否和硬则钩吊车工作斥制:A1~诉A9Ma迫r.巴20感16空间俗网格全结构寻非线玩性稳彻定分蚁析21带0-123)粮作克用(1志)温度煎变化海(

t)

t朗=当地喝极端弓温度翻(tma肃x或tmi抢n)卖-结构侄安装咏时温稼度(tw);小跨释度网架,当

t

30oC时,可通过暖构造保证,不需份要计举算。(2锁)地震绢作用按设挎计规森范确昏定:7度设登防红—迫不考景虑地令震作着用8度设脂防辞—没仅考点虑竖都向地韵震作期用9度设是防次—遍同时览考虑吵竖向优和水贪平地侮震作鸟用Ma底r.泳20揭16空间路网格孝结构礼非线伤性稳诸定分壁析21虹0-13(3挺)支座偶沉降贸与强赵迫就躁位支座坑沉降:常为遵土建承施工拆误差右所致,超静绒定引孤起自涌应力强迫绪就位:制作吧和安畜装误伤差所樱致(构件销尺寸耕、支走座位间置)超静赖定引叨起自商应力Ma买r.避20眯16空间线网格躁结构笼非线宵性稳婆定分逃析21哗0-142.朗1.势2荷载估组合1）皂使用祖过程设计哄验算—杆件蠢强度筛、稳样定;节点们强度衰、稳斗定;结构扣变形崭、整体述稳定2）艰施工降过程施工纪验算:施工粉过程杜模拟描与数细值分妇析验耗算构件婚在吊芹装过叔程中样的强攀度、番稳定阻性;已安敞装部弱分杆稀件强给度、摘稳定;已安萍装部慈分结良构变笛形、究整体鉴稳定;施工笛系统(包括百临时到支撑)整体宪验算叫。Ma嚷r.斤20耽16空间惜网格承结构纳非线助性稳结定分屑析21岭0-15§2.愉2网壳糟结构敏选型2.饰2.疯1层数单层理比双扯层用衰钢量玻少;当跨供度较漏大时,单层受置整体淘稳定控制,反而双层亩省钢;通常,单层球面网壳路跨度:l

羊80mm;单层柱面网壳疼跨度:两端善支承l

狼40mm;纵向董直边郑缘支美承l

漆30mm;单层双曲何抛物剧面网壳:l

今60mm;单层椭圆烫抛物昨面网壳:l

榜50mm。同时,应注意枣网格形式,三角犁形网仓格面内疼刚度大,四边挎形网内格面碌内刚删度小根。Ma网r.脾20催16空间巴网格腐结构纤非线谱性稳好定分肉析21享0-162.诵2.因3网格旋尺寸s(或a)对结袖构挠弟度影狐响不大,但对杆含件截买面影吧响大;网格摔尺寸大,节点鄙少,杆件枪少,省钢,但压杆长;网格因尺寸小,节点缘瑞多,杆件丘多,费钢,费工;网格尺寸a应与淹网壳脑高度h协调,使腹杆装夹角

合理,通常,

=40o~5梦5o,当l50m,a=1字.5使~3.痒0m,当l丑>50m,a=2企.0射~气4这.0m曲面漏内角度?-两向槐网格森尺寸序协调2.扣2.公2荷载鸭条件非对陷称荷载,单层网境壳易权失稳,宜用双资层网款壳。Ma齿r.情20夕16空间舅网格敞结构缺非线胡性稳患定分耳析21煎0-172.躁2.坚4网壳欣厚度h(双层恐网壳)—积—厚、贤薄?h影响早结构崭刚度(挠度)和用植钢量;当h小到摄某临各界厚汽度以萝下时,应验算网旷壳的谈整体稳定,注意绕规范费的具托体规定;设计时,应熟悉旅最新卸规范退。需要桂验算幸整体后稳定葛的双退层网守壳:双层诉球面无网壳:厚跨阶比h/L<1鹊/6桨0(或厚楚径比h/D<1艺/6宏0)紫;双层虾圆柱涌面网悠壳:厚跨虹比h/L<1包/5段0;双层锻双曲付抛物玻面网升壳:厚跨适比h/L<1桂/5会0;双层畏椭圆粒抛物敲面(或椭齐球)网壳:厚跨下比h/L<1巴/5零0。Ma沉r.跪20拣16空间睬网格艘结构北非线雀性稳纸定分途析21擦0-182.虏2.哥5网壳轿的矢颠跨比f/lf/l的大侦小影朵响网赶壳表面奏积,即影响产结构鞭的耗闸能;f/l大,网壳表休面积大,结构的耗兽能大,支座推力享小;f/l小,网壳表作面积小,结构的耗寄能小,支座推力炼大。通常,f/l推荐肾值:球面神网壳—蜡1/凶5旅~飘1/墓2;双曲早扁网从壳—沿1/签10秧~刑1如/6昼;柱面伸网壳—垂1/园6芳~侮1/票3;单块幻玉扭网漏壳—1/跳4~待1/很2。Ma薄r.茎20鞭16空间脉网格循结构屑非线蹲性稳仿定分血析21狠0-19§2.覆3网壳捷的设没计计汁算2.条3.融1网壳乔结构领的特延点与辉分析时方法1)片受结力特宪点与强稳定膊性特创征(1靠)网壳辜与网课架的本区别网架确—整突体形美状类库似于乐平板,在横盗向荷瘦载下怠受弯妙为主,没有爆整体北稳定秧问题;网壳敞—整狭体形耗状类吵似于拳薄壳,在横答向荷致载下拐以面穷内薄膜受德力为秒主,存在凯整体排稳定臣或局冷部稳团定问馒题。这里掠所谓隔的整体增稳定,是结仅构意显义上嘉的,而不落是杆搁件意义雁上的佛。Ma旁r.货20迷16空间搜网格筹结构奏非线览性稳勿定分衰析21具0-20(2驰)网壳他的受愁力特惹点网壳膏结构维是一传种空间曲面杆系结构,同时具有杆系结构和薄壳结构候的特轨征。杆件-直线夕型杆?;节点-位于寨设计疮曲面纱上?杆件的屈甚曲可听用欧也拉压加杆屈艳曲的束概念骗来描铲述,而网壳的整体唤屈曲乃至次屈曲轮后性肺能及费缺陷肢敏感音性,需应用(类似嫩于薄壳的)非线最性稳眠定理凤论来贩描述烤。缺陷扇敏感劝性:如何冲描述?屈曲宇性态局的变约化;整体逢稳定住临界梢荷载刊的变坚化。Ma若r.慰20可16空间古网格笼结构存非线坝性稳织定分锻析21森0-21缺陷翅敏感娱性结构:结构嫁的稳巴定承镰载能心力因袭缺陷往存在访而显爽著甚歼至大响幅降糕低。一般禁来讲,杆件主要终以弯泡曲形条式承丙载的结构,其稳定性态清对缺合陷不敏感;杆件主要英以轴僻力方骗式承辜载的结构,其稳定具性是脱缺陷棕敏感衬的。网壳结构,通常主要时以杆蒙件的总轴力蝴方式天传力奖或称载,因而,网壳洲通常笔是缺陷凤敏感择性结构,特别泰是单石层网做壳。Ma斤r.复20婚16按无渔矩理秆论方陈法设哀计的薄嫁壳、咐网壳符结构,——缺陷胁敏感?空间时网格榨结构斯非线艺性稳抽定分街析21皮0-22(3灰)网壳形(状)体(系)与整体机稳定攀性态雅的关持系A.曲面询形状掏与整情体稳古定性蔬的关系负高预斯曲轨率曲面(反向推曲面)网壳嫩的整铁体稳井定性售最好;正高否斯曲救率曲面(同向思曲面)网壳末次之;零高飘斯曲百率曲面(单向蚁曲面)网壳割整体世稳定虑性相涛对最咐差。Ma仁r.息20烧16空间熄网格养结构原非线体性稳伞定分育析21苹0-23周边根支承让网壳贸结构:双向缩慧曲面青网壳,由于结构店曲面熟的不可尸展性,相对旁于单鸦向曲面蕉网壳啄具有亩更高播的整钓体稳勒定承载规能力;负高齐斯曲求率曲蜘面网壳,由于网壳患曲面或在两弹个相串反的谁方向弯曲,在外荷载翻作用下,有一个漆方向奴的杆究件受拉,对另一夹个方向袜受压季的杆代件具粱有支雄撑作用,因而,相对于正菌高斯施曲率值曲面网才壳具盒有更膝高的栏整体眼稳定翅承载手能力陈。事实奔上,由于有一本个方僻向的题杆件冲受拉,某些周边被支承滨的负高借斯曲忍率曲近面网甩壳不扯会发乡丰生整滤体失稳,这类网丹壳的心承载蠢能力由则强度脸条件决定,实际芽上,并非所有起网壳邪都存粘在整逼体失疾稳的问言题。Ma暴r.呆20藏16空间厦网格深结构青非线策性稳羊定分淘析21锹0-24B.网壳曲守面扁浩率与躬整体描稳定请性态蚊的关系薄壳抹的整馆体稳愈定性杰态随毁壳曲走面的矢跨鲜比(f/l)而变。试验与研药究表明:扁球壳维或部填分球帝冠壳随着淘其扁度(f/l)的不爱同,表现出不同的屈曲顽特性;环形边界要的存艳在,使得球冠腊壳与完整克球壳具有白不同嗓的屈曲特征;线性凡屈曲与非线锻性屈曲分析获结果雪有差裁异(Ka津pl顾an,去19应74漠)。Ma肺r.蛛20锻16空间全网格英结构穿非线幻玉性稳话定分狮析球壳球冠妈壳Ma帅r.胖20劣16空间誓网格织结构委非线军性稳父定分魄析21冻0-26网壳烛曲面宫扁率昆与整刚体稳庄定性限态的塑关系:下页图示为均迹匀外笑压作乏用下蓬周边漆固支饮球壳浙的荷辨载-位移近曲线随扁率

的变化趋势,也即球匙壳的戚整体邮稳定卖性态然与矢本跨比占的关系。其中,扁率

定义为(Bu企sh脊ne捐ll,皱19质85)Ma遗r.律20甜16空间仿网格山结构边非线极性稳怜定分厦析21搁0-27线性屈曲非线死性屈沈曲完整智球壳饿分支扔屈曲让临界城点球冠阀壳分皆支屈吉曲临享界点wp/pcrMa识r.截20柳16空间锻网格虑结构丛非线六性稳窜定分邀析21痛0-28

=0极,意味宜着圆板翅。在脉横向疼荷载外作用柳下,由于板内薄膜张力的作蔬用,板的荷互载-变形矩曲线棋呈现毕出强征化的庙特征,不出现屈吵曲失稳现象;线性尚屈曲非线林性屈布曲完整属球壳椅分支偶屈曲葱临界听点球冠趴壳分导支屈齐曲临瓜界点线性——弯曲非线倡性——弯曲楼、张演拉Ma践r.锅20浅16空间设网格够结构拢非线府性稳瞒定分声析21克0-290<

<3驶.5菊,荷载-变形简曲线籍中没帆有水兼平切毕线,也不左存在分支增点,因而,在屈泰曲前送平衡直路径社中也没有恨失稳而问题;线性穷屈曲非线唱性屈挖曲完整多球壳急分支旋屈曲颂临界湿点球冠配壳分康支屈屡曲临递界点Ma子r.水20州16空间构网格甜结构屡非线解性稳饶定分分析21赚0-304

6,球壳忘出现取轴对蹦称变削形模饥态,平衡宋路径雪出现本跳跃(sn怪ap-th错ro熟ug泄h)屈曲,有水谁平切佛线点,但仍誉无分教支点锁出现;线性攻屈曲非线劈燕性屈北曲完整涨球壳盆分支沾屈曲料临界事点球冠予壳分历支屈哄曲临愤界点p/pcrwMa鬼r.电20害16极值帝性屈浩曲特破征?空间算网格访结构菌非线直性稳衰定分狸析21宿0-31

>6朴,球壳雷出现非对锐称模膜式变严形,并发傍生分斥支屈逮曲,且分支征屈曲信荷载既小真于完不全球买壳的夸分支尘点临莫界荷月载,也小于对称吨跳跃价屈曲秒的极稻限荷午载;线性抓屈曲非线乌性屈列曲完整兄球壳趟分支慰屈曲绒临界闷点球冠携壳分馅支屈蝇曲临淹界点p/pcrwMa过r.仙20章16空间壮网格左结构繁非线恰性稳蒙定分冒析21兔0-32线性埋屈曲非线成性屈承曲完整榜球壳尖分支席屈曲任临界踢点球冠烫壳分湿支屈贪曲临涉界点球冠流壳极奴值点p/pcrwMa挨r.估20农16空间搭网格困结构膛非线倒性稳晕定分嫩析21顷0-33

>7后,球壳讲的初咐屈曲建路径串愈来痰愈接似近线万性。永随着

的增加,球壳仿在屈敞曲前全阶段字的变形秆在边帆界附喇近一个挪较窄挂的范围(象脚倦模式),表现出较池强的果不均收匀性(或不垮对称榜性),然而将不再改变平衡冶路径的性耍状及胸分支淋点的粱位置。线性断屈曲非线忍性屈滋曲完整泄球壳墙分支汽屈曲休临界关点球冠坊壳分常支屈能曲临舅界点Ma抄r.肚20晨16空间似网格顶结构贵非线劝性稳斜定分蚂析21潜0-34此后,无论

增加到多添大,周边惊固支街的非庙完整傲球壳着由于边界钉的存跃在,总是在边扬界处拾较窄蛙的范泉围内首先汇发生伪分支狐屈曲—即边界洒效应(象脚织模式)。分支裤点荷伯载约烫为完欲整球浊壳分屑支点屈曲屋荷载竖的80诉%到90筒%。Ma植r.补20殖16空间心网格绞结构晨非线中性稳棉定分武析21熟0-35薄壁球壳现整体稳定伪性态崭随扁河率变麦化的搁特征:(a)过于驴平坦腥的薄垂壳(扁率

<3命.5岁),在外恐荷载牧作用座下不会制失稳,但可甩能会偿出现仓超过么设计哈允许成的大预变形,如翻念转变堆形,导致而结构使隐用功找能失藏效,但结劝构仍择然具沃有大病变形坟后的埋承载便能力;(b)对于渴较扁匹的薄雁壳(扁率

=4销~6苏),在外名荷载扬作用准下整胡体稳千定性态为极值贪点性饰态,平衡伐路径湖出现假跳跃(sn煮ap-th居ro捏ug拆h),第一个极世值点扭即为变结构咬的第压一临沿界点,该类克结构忆没有删屈曲睡后承载能叔力;(c)对于漏扁率车较大央或较派深的填薄壳(扁率

>6念),在外撕荷载畅作用崇下的整体清稳定欣性态渔为分支喜点性析态,分支兄点总驾是出渠现在微极值才点之前,且分支约点总算是低屿于极督值点,第一攻个分煤支点斑为结啦构的酷第一临界盾点,该类养结构尖也没娇有屈肺曲后命承载外能力;Ma余r.麻20关16空间召网格航结构酱非线松性稳寄定分蔬析21欢0-36(d)薄壁植球壳槽的临棒界荷医载(分支透点或庭极值工点)随着饶扁率

的增打大而增饮大,也就友是说,随着塌薄壳明矢跨偿比的寨增大,结构括整体辽稳定临界圆荷载尚增大;(e)由于耻扁率

的增费大(

>6后),薄壁眯球壳桨的整苹体稳贷定性然态转伐变为不具姜有后雁屈曲谁承载节能力拼的分齿支性她态,因此,扁率

较大的结构胀的稳幅定性仔对缺稳陷是叹敏感吊的,甚至正是非过常敏储感的;(f)薄壁训球壳间的非线血性临界牢荷载(分支猴点)常低被于线性临界森荷载服。Ma况r.梅20兴16原因:面内斑薄膜(压)力与雨面外喘弯矩顷的比郊例?空间维网格肌结构秆非线缩慧性稳宾定分眨析21饺0-37C.网壳网判格体谣系与采整体地稳定均性态侄的关系网格沟体系怀形式,影响丈网壳愧面内粱刚度贷。结构悄整体劈燕等效女刚度网壳狡整体垮等效言刚度K愈大,则其隐稳定盗性愈爬高。三角冷形网动格体系器网壳娱整体抬稳定膝性相改对较徐高;四边新形网替格体系答网壳渐整体娃稳定斑性相夺对较时低。T购—薄膜施刚度,与网耳格体鄙系或冰杆件侄布置半方式徐直接纠相关;B董—弯曲砌刚度字。Ma简r.满20该16空间脏网格古结构淹非线劳性稳厦定分停析21宋0-38无论介网壳鸣结构比的网圾格体鸽系如获何分识类,从几调何形缠状上淡可归径为两猴大类:即三角转形网欣格体系(桁架)和四边虽形网毛格体系(框架)。在网郊壳结灭构的低曲面漆内,三角汪形网元格体屠系比辨四边贝形网漠格体乐系具延有更色好的蜓几何羽稳定穿性,即具敲有更街高的狡面内衬薄膜什刚度岸。在网秀壳结真构其跟它参炎数相最同的骡条件霸下,三角朋形网闸格体谎系由脉于在循网壳荡曲面众内具封有几呆何稳及定的翠特征,相对陷于四葬边形也网格剂体系军具有牲较大狼的薄冻膜刚难度T,因而,也就母具有桥较大白的整书体等旦效刚摔度K,因此,三角嘴形网葛格体昆系网生壳比谅四边砍形网宴格体父系网手壳具功有较最高的慨整体悦稳定洒性。Ma塘r.充20携16空间扰网格冲结构筒非线阻性稳气定分燥析21洪0-39(4观)节点马刚性哭对网膜壳整朗体稳园定性兽态的艘影响单层李网壳,当矢梁跨比(f/l)较小境时,在横去向力昆作用异下,结构影整体助将产辆生较且大的夺弯曲(或弯校矩),若节最点刚汤度小,将导致裹网壳季整体榨或局勤部失侵稳,在某胃种情忘况下柏可能跳产生蛋多米计诺骨牌裙效应拴。Ma脖r.涛20摧16空间堪网格朴结构烧非线艺性稳延定分蔑析21续0-402)晨分鲁析计凳算方会法及借特点分析厉方法泪分类:拟壳告法—连续集化近协似计需算法,现在抢仅用绸于估煤算;将网命壳等邮代为磁连续静壳,用薄至壳理西论分户析,等代笛条件轧为刚碍度相这等。适用恢范围:网格芹均匀篇、曲哥面规客则、荷载李简单厅、边煮界规伏则,有解奴析理墓论可趋套用央。有限伤元法牲—挖离栏散化爱法,精确坐法双层货网壳,单元选采用帽杆单孝元,单层菊网壳,单元薄采用忆梁单忽元Ma际r.搜20设16空间给网格奋结构蜓非线峡性稳匙定分见析21树0-41设计计算旦过程:设计惠计算—按线活弹性趋理论蛾计算奔杆件内力,根据罪规范侮设计杆件新、节闯点(强度氏、稳热定)、结辉构变型形或滑挠度级。其中若包括蜜杆件破截面怀的优员化;整体饲稳定特验算—卡对单祖层网株壳、做结构反厚度爽小于奏某一提临界值的矛双层片网壳,进行借整体摊稳定货验算过。其中被包括:线性涂整体纯稳定西、大倚位移疼几何县非线性杜整体蛛稳定(完善结构岩、有缺倦陷结构)、大位铅移弹进塑性井整体盛稳定帅。施工验验算—走施工舌过程估中构里件以动及施工战系统登结构漏验算。Ma族r.亭20真16空间肠网格迹结构榜非线背性稳逆定分花析21晓0-423)理论眯研究(1站)网壳锻合理锈形体优美的建滋筑造禾型与善合理毙优化钉的结迷构形偿状与押体系;仿生理论掌的应揪用;符合经济彻节省逢的绿色条件;缺陷勿敏感况性分析若。(2壮)整体蒸稳定秃性分顷析与油评定柄方法非线锣性计算树技术疯或理造论;结构的缺她陷敏怒感性;局部失稳挥的传恶播;稳定承载饿力限值垫确定望。Ma很r.贱20由16空间宪网格主结构砌非线写性稳酱定分苹析21酷0-43(3宁)网格(壳)结构的动掌力分宾析风致喂振动皮分析——轻柔桥大跨秒度结恋构结构裙上风拆荷载痕的模廊拟技窃术、粱流固泪耦合计算美技术地震蜘反应驱分析——地震剪动的村输入死方法:多点台激励地震舞反应勤计算葱方法:反应衰谱法肥、时叹程法蜻、随昆机振粱动法、黑静力刑弹塑注性法(P属us准h-并do泽wn法)动力帮稳定庆性——动力眨荷载圾作用丸下的套稳定烂性、负失稳心的动夏力效乐应Ma正r.抢20膀16空间由网格赚结构画非线善性稳素定分干析21向0-44(4滩)新型混合律网格(壳)结构体系弦支汁网壳泛结构申又称经弦支穹顶;斜拉(悬挂)网壳;预应猪力网壳;拱支欲网壳肌。(5旬)既有插网格(壳)结构文的健斑康监孟测、规检测由与安寇全性评定监测嫌、检搁测;灾后蛛安全刺性评定;可靠梨性评定:承载棵能力、适女用性壁、耐久捉性;评定境指标华体系片和方粥法。Ma位r.役20概16空间冤网格瓜结构索非线树性稳朴定分坏析21仪0-45(6贞)网格(壳)结构施工五技术贝及施垂工力庭学计算妖与监世测方睛法施工技术;施工庸过程雕中的布计算泊方法——安装甜过程注验算黎、结渗构体喇系转换验算施工烂过程舟监测戚技术——参数筑、仪芬器、芝方法座、数嚼据(7脚)网格(壳)结构抗震藏设计片方法设计梯参数;参数旦限值吧的确惜定。大跨钥度空与间结谜构的桶抗震歼设计?Ma锣r.父20辽16空间劣网格概结构君非线笑性稳漂定分及析21湿0-462.折3.升2空间糠铰接殊杆系非线勿性有限朵元法追—杆单易元理恩论用于双层网壳翼结构令。1)欠基唉本假腥定每个砌节点填有3弄个自售由度武(uiviwi),即空闻间铰微接点;杆件理仅受念轴力紧—轧即时为二谈力杆可元;材料驰应力歪应变蚕关系捉符合炼虎克滤定律,线弹巾性小芽应变;荷载促为节办点荷由载;荷载件为保葡守荷碌载Ma闻r.羞20谦16空间究网格写结构告非线寄性稳聪定分迈析21肚0-472)插单横元刚秀度矩暑阵(1慈)川虚功泻方程由虚兵位移型原理,得到胶的单放元平事衡方遗成为单元析的应鼻变能霸与外恰力功济平衡等。Ma妄r.月20迟16空间警网格伟结构贱非线钻性稳蹄定分宾析21雕0-48(2馒)单元叨的应厚变杆单申元ij如图辱示,初始检长度态为L0,变形索后长推度为L。原节眨点坐纸标为节点匪位移孝为L0LijXYZMa滋r.纱20评16空间跳网格警结构炊非线衔性稳批定分雾析21秤0-49初始推长度嘱为L0为变形攻后长态度为L为应变衫为其中Ma酸r.械20谋16空间币网格种结构蛙非线钓性稳小定分缸析21库0-50应变浙用矩裹阵又挂可表花示为Ma补r.舌20司16空间肿网格右结构脱非线青性稳巡寿定分歇析21齿0-51应变章增量基为[BL]、[BNL]分别累为线雹性和海非线图性应舍变-工位移胀矩阵烫。Ma陡r.钥20锤16空间粮网格弹结构翅非线胞性稳氏定分助析21喜0-52(3撇)单元针的应湾力应力港增量d

为Ma程r.悦20正16空间辽网格锅结构窑非线镜性稳据定分哭析21泥0-53(4夸)单元切线雄刚度溉矩阵将以育上应雪力、饱应变早关系慌代入池虚功有方程,可得广平衡转方程对上拜式微康分可蓬得增捉量形豪式平掉衡方喷程其中,刷[KT]e为空士间杆劲单元切线刚度材矩阵Ma名r.倦20顷16空间枯网格呼结构倍非线阔性稳务定分扬析21直0-54线性杰刚度宜矩阵+初位凯移刚奶度矩昨阵Ma湾r.蔬20裹16空间渠网格险结构羊非线帜性稳苦定分德析21刘0-55几何臣刚度婶矩阵Ma泳r.年20房诚16空间哨网格流结构旅非线手性稳她定分嗽析21向0-562.断3.尚3空间飘梁—柱单放元非项线性窝有限奇元法牧—梁柱怨单元签理论用于单层网壳扩结构维。1)悼基李本假崇定杆件返材料厦为理皱想弹赏塑性;节点要为刚伙性节误点,每个荒节点虎有6个自骄由度;杆件扛截面狸的翘赴曲及糊剪切捷变形酸忽略办不计;网壳丙节点然可经泄历任践意大真的位伏移及废转动,但单准元本葬身的变形喘仍为小变庙形——小应锦变;外荷寒载为职保守拿荷载,且作柳用于夸节点弓上。Ma登r.洽20怕16空间妖网格裙结构凑非线地性稳条定分沫析21搏0-572)梁-柱单元内力海与变键形的基扇本关布系局部质随动兆坐标芦系下,单元内力情与变出形图示五。M13MtM23Mtx2NNx1

13

23L0-uuMtMtNNM12M22

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22x1x3L0-uuMa污r.介20抓16空间遗网格起结构辛非线绳性稳樱定分唐析21愤0-58弯矩-转角侄关系考虑青轴力N的影计响,由梁劣的弯观曲理冠论有摄以下建关系党式其中Ma满r.公20尊16空间香网格糠结构渠非线淋性稳急定分泥析21天0-59当轴戏力N为拉阵力时,有以鞋下关钓系式碗(忆用xn代替y)当轴照力N为压悠力时方程糊的解嫂为Ma错r.度20驱16空间惑网格耀结构寺非线争性稳批定分末析21水0-60代入边界祸条件,可求得弯矩-转角蓄关系扭矩-扭角盆关系轴力-变形碰关系Ma款r.捕20尼16空间泳网格篇结构牺非线居性稳拳定分砖析21储0-61上列鹊各式侧中Min、Mjn—单元i端和j端绕xn轴的些端弯灯矩;Mt—扭矩;N—轴向臂力,以压造力为罚正;

in、jn—单元i端和j端绕xn轴的骗转角;

t—单元缓的扭顷转角;u—单元摩的轴割向缩炕短;E、G—材料糠的弹潜性模愿量和矮剪切诞模量;In、J—单元缘瑞截面浙绕xn轴的查惯性怠矩和迁扭转阁惯性村矩;L0、L—单元套的初欣始长膨度和请变形滩后两陷端点菊间的泽弦长;A—单元棍的截抄面面圣积;Ma胁r.聚20像16空间走网格携结构到非线著性稳乳定分宣析21拌0-62Cin、Cjn—梁-桶柱单按元的稳定上函数;Cb2、Cb3—单元貌由于芒弯曲捞变形粉引起吼的轴更向应防变。令Cin、Cjn可确菜定如巡寿下:当

n>靠0即杆件晒受压时Ma炎r.坡20矛16空间欲网格蛋结构州非线细性稳质定分端析21厅0-63当

n<役0即杆件舍受拉时当

n=牌0即杆件老无轴袜力时Ma灯r.踏20旁16空间掏网格杨结构疮非线叙性稳逆定分吨析21拾0-64Cb2、Cb3可确买定如化下:其中Ma该r.发20筛16空间赔网格礼结构败非线半性稳阀定分浙析21躬0-653)梁-画柱单寄元切睡线刚锄度矩瞒阵随动礼坐标筑系下:单元内力末与变慈形的矩雪阵形旬式为(全量氏表达粪式)其中Ma讨r.承20狱16空间裤网格森结构胃非线台性稳繁定分恳析21浓0-66M12MtM13M23Mtx2NNx1

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23L0-uuMtMtNNM22

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22x1x3L0-uuMa倚r.颗20抖16空间繁网格江结构支非线捏性稳检定分口析21悉0-67[C]为稳定锡系数辅矩阵Ma译r.递20池16空间暗网格血结构益非线唇性稳港定分配析21宝0-68单元隔内力湖与变渴形的峡增量忙矩阵胁形式泻为(增量腔表达占式)[t]—称—单元奶在局故部随动动坐铜标系萍下的切线规刚度固矩阵,其中(i,j=1摧,夸……辞,因6)Ma扁r.圣20坛16空间仔网格淡结构修非线孕性稳党定分毙析21凝0-69Ma犯r.缺20司16空间各网格擦结构彼非线盾性稳绩定分锡析21亩0-70上式恩中Ma狡r.保20绞16空间意网格舟结构舒非线圆性稳铜定分稀析21甜0-71I为参慌考惯两性矩均为馅对

的导秀数。Ma狭r.泳20电16空间呈网格杀结构坟非线昨性稳嫩定分颤析21涛0-72局部槽坐标晓系下:膨(内力番与位元移的关姨系)局部牵坐标失系如图策所示饰。xzyjiXYZxyzF8F11F12F9F10F7F2F5F6F3F1F4局部看坐标现系下蓝内力整体历坐标琴系下掏内力Ma支r.夫20炼16空间将网格悉结构暂非线吗性稳谢定分戏析21厅0-73单元露内力茧与位怒移节点浮内力节点泽位移由几处何关拢系、辆平衡关系,可求得绢两种显坐标代系下完向量荡关系黎为Ma勇r.刊20驳16空间葛网格芹结构持非线弓性稳听定分贸析21萌0-74[B]称为少静态清矩阵皮。且Ma剪r.次20时16空间河网格肾结构丹非线翠性稳碌定分包析21海0-75节点筐力与寄位移葱的增量关系其中Ma负r.破20止16空间垮网格捎结构药非线滨性稳吗定分事析21搬0-76可得单元屠在局允部坐焰标系劲下的东切线编刚度瘦矩阵游为Ma顶r.告20蓝16空间橡网格铺结构葵非线级性稳逗定分融析21醒0-77结构环整体码坐标考系下:节点繁位移节点冈内力与局单部坐支标系姨下各驰向量痒的关够系Ma良r.律20脏16空间斗网格脑结构扇非线纷性稳圣定分康析21可0-78其中,坐标转换损矩阵奸[R]则单元宿在整乳体坐裁标系魔下的丽切线稳刚度予矩阵集为Ma灯r.昌20辞16空间着网格期结构蜓非线弄性稳乘定分宝析21催0-79或其中睁{P}i—外荷鹿载节企点力高增量却向量{v}i—节点迷位移询增量英向量i—荷载妻增量爆步j—第i荷载啦增量鉴步中右的第j迭代坑步4)节点叠位移甩的修赢正和腥坐标疾转换貌矩阵结构鸽非线束性平菜衡方寨程的难增量坚迭代件方程尤为Ma懒r.需20貌16空间君网格鞋结构箱非线勒性稳厉定分螺析21骑0-80(1)节点瞎位移旁的修设正——节点方(向)位(置)的修轰正在增圆量迭继代求食解中,位移述向量的“叠加”方法:用线性更分析匹理论所求矩得的位移链(包括承线位资移和甜转角匀位移)属于小位侄移,可以制采用派叠加孔原理,直接浴进行途代数业叠加,即用非浮线性瞧分析短理论怖所求臂得的大位茧移,仅线路位移长可以扮直接进朽行代给数叠竭加,而转角阀位移北不属堤于矢倍量,则需捧要通刺过旋转变窃换进旨行修熄正。Ma访r.熊20到16空间列网格析结构煮非线业性稳话定分际析21鞭0-81节点虽的方(向)位(置):节点狱位移吸增量高向量笼{v}i的含库义:表示宇在第i次荷例载增侨加后,节点方向和位置的变馆化。傻既包的含位置的变劝化,也包矩含方向的变化破。Ma昨r.打20虚16空间士网格张结构妖非线快性稳杯定分愁析21典0-82(A)线位魄移的圆修正——确定昏节点(几何凑中心)的空间挂位置节点挂线位偿移即凑节点几何怒中心的平扎移,可直仁接采俗用叠溉加原理,即相接应位宫移的远代数茂和Ma优r.拴20第16空间我网格荷结构臭非线渣性稳止定分位析21侍0-83(B)大转索角位祖移的不修正——确定边节点(体)的空间极方向节点的方向:如何拼描述—方向礼余弦?如何乖修正—向量才旋转昼变换?节点棚的方举向可烘以用斑与节武点刚炉性相惕连的籍三条缘瑞互相威垂直离的直线酷与坐镜标轴读的方传向角述或方蝴向余妹弦来绸表示,这三给条直乌线的方向元余弦汤构成妨一个陆3字×3询的约正交勒矩阵,称为节点产定向缎矩阵,用通[

]表示胡。不肌失一舞般性,为方周便起莲见,在节悄点转径动之鼠前,可使缝这三携条直集线与哗结构捉的坐屠标轴扭平行,则有Ma暮r.贸20做16空间纹网格狼结构祥非线舌性稳岔定分盼析21欣0-84节点璃定向情矩阵想的旋转怀变换:当节虎点绕捡某瞬伙时轴伙旋转个角度

i时,新的节点煎定向矩阵为其中,澡[

i]置—第i次旋粗转时洽的旋米转变轿换矩同阵根据拥向量木旋转跑变换巴的几锹何关妥系可黄推得其中Ma醉r.资20岩16空间兆网格乌结构海非线撒性稳纵定分机析21福0-85反之,当定桃向矩漂阵已古知时,可求革得节托点转盏动的速三个镇角位移卵分量Ma凑r.继20数16空间誓网格盒结构挡非线港性稳砖定分薪析21萌0-86(2个)输坐标保转换冻矩阵节点希定向旨矩阵李[

],仅确燥定一恢个节庆点的原方向,而一烘个杆件模有两咸个端辜节点,杆件酿的坐妙标转燥换矩缘瑞阵途[r]需考险虑两责个端节航点的下方向级变化运和杆项件的控弯曲尝。单元归定向矩阵-坐标获转换矩阵:令[pn]i、[pn]j分别磨表示彻单元ij与两玻端节赵点i、壁j相连宋的端截奸面的杆端腿截面奏定向茅矩阵。杆端胶截面僚定向呈矩阵与节点温定向诊矩阵不同,它以僻单元端截躺面的粪法线淘及截雅面的详两条登主惯搬性轴挤作为瘦确定构其空图间方位的亚定向啦线。Ma雷r.降20诵16空间艺网格罚结构等非线么性稳须定分垒析21澡0-87单元犹杆端悠截面委的方泛向Ma谎r.冤20达16空间偷网格新结构丘非线跳性稳光定分晓析21娇0-88杆端盈截面泄定向可矩阵[pn]i(i=醒i,j)的第墨一列甘为该暴单元畏端截眠面法线要的方尘向余幼弦,其余翅两列柜分别某为该葬截面逐两条塘主惯化性轴响的方向余铃弦。在结才构未恩变形测的初僚始状雀态,单元卫的两狂截面全定向窃矩阵逢相同,且为醋该单际元的戚定向矩阵,即由于米单元奏杆端碰与相屯应的幻玉节点甜刚性捉连接,在任淡一变遭形状料态有Ma翠r.告20阿16空间辣网格逼结构王非线油性稳家定分进析21贼0-89需要正注意:当杆朝件受堵力变另形后,杆件腐端截木面法矛线通估常与兼杆件肥轴线浩不一致茧或不禾重合,不能落仅通钳过杆钟件轴凡线或崇某一睬端截京面的历定向肥矩阵来危确定杆件井的坐夜标转饿换矩偶阵[rn]。结构句在任疯一变窗形状骂态,单元延定向尖矩阵厘[rn]的第帐1列早{rn1},根据丧单元初两端道节点谊在该腿状态末下的亮坐标腹来确蓄定,即l、m、n为单骂元在随对应楼变形恼态下这杆轴夕弦线广方向驱余弦Ma雪r.染20碗16空间垫网格筛结构盾非线沿性稳肉定分查析21耀0-90[rn]的第恰2列罚{rn2}和第躲3列画{rn3}的确管定,需先茂计算探杆单榨元的两便个杆孕端截挑面相袖对于驶两端故节点翅连线傅即弦倍线在抓该状幅态下案的杆端转牧角,即两艘个端灵截面故主惯迷性轴木相对紧于弦主线的股转角坚。然岛后,分别呢取两刑个端赞截面立主惯贸性轴饰相对值于弦拔线转语角的令平均柳值作井为整个梁钻柱单允元截振面的打转角纹变形,由此环平均宴转角饼确定愚单元迅的方嫌向,也即瞎确定芹[rn]的第催2列浸{rn2}和第钩3列寻{rn3}。最后效形成赢单元俩坐标瓦转换心矩阵患[rn]。Ma垮r.介20勿16空间栽网格荐结构出非线佛性稳昂定分辣析21投0-91由端唇截面株定向徐矩阵孝[pn]i(i=i,j)与{r1n}之积,即可鸟确定白端截面与叼弦线他之间逃的角碎度变喜化,从而穷得到呀[rn]的第食2列炮{rn2}和第脂3列{rn3}Ma隆r.烧20牲16空间宾网格摆结构雪非线同性稳缩慧定分奇析21烦0-92而单妹元的稠扭角卖为令Ma酱r.然20浅16空间兄网格桨结构化非线勿性稳逢定分鸣析21鸭0-93经推赵到可厉得,新的单元趴定向恰矩阵[rn]可表笑示为Ma渡r.逗20摘16空间种网格脆结构狂非线译性稳蚂定分好析21罚0-942.疮3.盟4非线迁性方峰程组灾的求嫁解方梢法1)榜边梁界条婶件的缩慧引入结构然非线钞性平苹衡方懒程求晒解前,边界如条件的引侮入方途法与网架搏结构袋求解拿时相研同。Ma俯r.桐20伟16空间慢网格安结构慈非线泪性稳旬定分肆析21腰0-952)叉非驻线性雕有限婚元增怪量平羞衡方俯程在静奶力分异析中,在时感刻t,任一修非线柱性系纲统处示于平雹衡状饰态时,其内缺外力唱应保券持平边衡,即(全量引方程)其中论{R}t—外荷涌载向依量{F}t—内力惹向量在t+t时刻,当外临荷载辞增加(或有窄残余停力)时,系统佳不平衡,则相竿应的增量册平衡铃方程应为Ma毛r.屈20亦16空间风网格啊结构载非线离性稳等定分皂析21毅0-96此时,外荷者载增掩量为也可率表示液为残圾余力或Ma展r.婆20湖16空间洋网格郊结构宵非线扫性稳蹦定分喘析21份0-97在静肢力非治线性帖增量谨迭代孩求解糟中,常以货增量禾步i代替枪时刻t,则增量荡平衡码方程为或对于单参昼数比例沟加载系统,上式可亩写为式中闭{P0}槐—为参甘考荷食载向刷量,是外蹄荷载韵的模吴式向妙量

i—为第i次荷秘载因存子Ma孙r.匪20挽16空间锁网格倒结构降非线爆性稳摩定分纯析21燥0-983)非线作性平渠衡路楚径的姐跟踪酷方法计算六非线界性荷语载-位移辩曲线夕上的勿一系猛列具圾体点狡。(1坟)话牛顿-拉夫充森(Ne脂wt宫on-Ra化ph葵so红n)增量荐迭代递法网壳罗结构毛非线顾性分浅析方详法为线性某化增天量迭雷代法,非线漫性有限钉元法国中,增量棉迭代泉方程罢为第一器次迭镜代(j=1翻):或上次施迭代历结束夏后的陶残余胳力Ma辫r.芳20脚16空间经网格旅结构辈非线筐性稳充定分卖析21面0-99求残卸余力:判断平衡射条件:通常芝不满足,第二次迭丛代(j=2活):

判断倾平衡知条件是否鼠满足?求残段余力:是否吗满足?Ma雨r.扫20组16空间剖网格虹结构递非线吸性稳富定分刊析21犁0-10旗0直到蹦满足齿收敛总条件君。求残劳余力:第j次迭萍代:

判断辰平衡购条件:是否帜满足?

是收哨敛判残定阈凑值,即门舌槛,常取10-3(弹性)。Ma栋r.曾20桃16空间卷网格拖结构克非线些性稳逼定分产析21商0-10毁1为第i荷载尽增量盯步的东荷载钻增量;为第i荷载漫增量诵步第j次迭秆代时锄的残仗余力仓向量;为第j次迭袋代得遭到的息节点物位移翼增量背向量;[KT]i为第i次荷翁载增共量步碧开始分时,也即撤第i-1次增腊量步完成钱时的窗结构后总体辱切线阔刚度议矩阵瞎。其中i为第i次荷吸载增际量步;j-1和j为在举第i荷载服增量脊步中酒的第j-1和j次迭赴代;Ma墙r.惑20奋16空间窃网格宋结构气非线躲性稳香定分款析21木0-10立2若作萝用于跪结构铁上的老荷载疯为单参追数比荐例荷载,则增量悉迭代方程可改互写为(第i次荷文载增芹量步谋内的锈迭代拖计算)式中也{P0}姓—为参计考荷霉载向领量,是外资荷载懂的模爸式向庭量

i—为第i增量美步的申荷载疯因子孙增量平衡肾条件Ma遇r.狡20磨16空间劣网格尼结构岁非线至性稳猛定分步析21蛙0-10若3修正欣的牛皇顿-拉夫薪森法重的几车何意开义迭代猪方向Ma泡r.拐20切16空间敬网格岔结构铸非线啄性稳纵定分近析21答0-10盖4牛顿-拉夫肃森的商特点跪与问丙题:a)每个侄荷载韵增量负步内,总荷榴载不构变;b)在极谱值点租[KT]奇异,迭代湿发散,计算脱中断;c)无法劫求得救后屈渡曲平秒衡点,即跟丧踪不念到曲雾线的秤下降左段;d)平衡诊路径绪(曲圾线)积非线爹性程落度愈摩高(衬愈弯肌曲),达到滚收敛仅精度所样需要趁的迭拐代次迁数愈持多;e)

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