网壳结构的稳定性

主讲人：支旭东哈尔滨工业大学第三章网壳结构03-1专题：网壳结构的稳定性1/32内容概要一、概述二、网壳结构全过程分析方法及实例分析三、单层球面网壳的稳定性四、规程关于网壳结构稳定性验算的规定及说明2/32网壳失稳现象的分类：即整体失稳和局部失稳整体失稳是几乎整个结构都出现偏离平衡位置而发生很大几何变位的一种失稳现象单根杆件失稳是网壳中经常发生的局部失稳现象，点失稳则是另一种局部失稳现象。网壳的整体失稳往往是从局部失稳开始并逐渐形成的一、概述3/321.非线性连续化理论方法(拟壳法)

仅对少数特定的壳体(例如球面壳)才能得出较实用的公式

无法反映实际网壳结构的不均匀构造和各向异性的特点

无法考虑不同荷载分布的影响一、概述稳定性分析是网壳结构、尤其是单层网壳结构设计中的关键问题*网壳稳定性评估的方法《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010中条：单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳定性计算。4/322.模型试验方法

耗费时间，并且成本昂贵

无法考虑不同结构参数的影响3.非线性有限元——荷载-位移全过程分析

可以精确地反映结构性能随荷载变化的全貌

可以分析不同类型、不同网格、不同结构参数和不同荷载分布等多种情况

对工程设计人员而言比较复杂，较难掌握*网壳稳定性评估的方法5/32二、球面网壳全过程分析实例球壳结构简图图中数字表示网壳节点发生跳跃屈曲的顺序6/32网壳的全过程曲线（节点1-6）7/3逮28/3仪2这些差全过前程曲棍线形裁态变系化丰终富，制曲线拍上每鲁个临趴界点鸟对应昌以某疼个节稿点为早主的交跳跃绑屈曲踩（见疼节点2全过干程）9/3半2网壳种在加揭载过绸程中雕若干抖时刻捡的位寺移形案态屈曲能范围通从一锤个主桑肋节零点开尘始向字周围士逐渐贫扩散断，最撤后在教网壳长上形杜成一研个很川大的薯凹陷10/3饭2网壳绿具有严不同竹初始页缺陷(形状贝偏差)时的猾全过效程曲勒线(假设状初始剖形状案偏差变与网乔壳的顽一阶狠屈曲浩模态秘吻合)1.随着尽初始猫缺陷杏的增酸加，建全过快程曲剧线的榨变化温具有擦明显崖规律剃性。2.球壳葱对初姻始几哈何缺锹陷非农常敏滚感，阅当R=开6c百m(灾L/众83纠0)矩,临界口荷载廉降低冰到完图善壳盏的55悲%。11/3浙2*单层泻球面敬网壳秒稳定离性分树析方玩案网格赚划分评形式济：Ki拢ew游it输t厅(K雀-8梁,K虏-6鸭);短程界线型吼、肋梅环斜辱杆型跨度饿：L＝40，50，60，70屠m矢跨馆比:f/苦L=另1园/5输,l钓/6羡,1抵/7欧,喝l/仅8.截面之尺寸溪：采用锋四套首不同赔大小狂的杆待件截洒面(按设项计选摔择截昨面)初始畅几何乖缺陷改：完善愈壳、喷具有压初始结缺陷(最大靠安装和偏差R=惜L夜/1宅00穗0步-宰L/馅10法0)，采姥用一边致缺瞒陷模恼态法不对售称荷野载分岭布：p/翅g=喊0阵,1冶/4求,1荐/2.(g——满跨费均布桐恒荷盈载;p——半跨改均布雀活荷帆载)三、岁单层泳球面者网壳忘的稳阴定性12/3武2满跨腰均布采荷载碍下K8型网壳敌的全沸过程糊曲线点线带缺欧陷实线完善造壳13/3激2球面程网壳青的屈铅曲模释态球面池网壳舍的屈昂曲多宝数情瞎况下蔽表现予为壳让面上爷一个全或若敞干个局部吵凹陷的形航式，遮这种帐凹陷注从某壶一节冠点的递跳跃醒屈曲峡开始楼，凹盘陷的侧范围号逐渐浸扩大殖。Ki遮ew断it绕t网壳燥屈曲追从主肋教节点开始呼；肋咐环斜唯杆型冬一般昆从第三等环(自外触圈算井起)上某眼一结坛点开万始；策短程妇线型响网壳魔则从三角晚形球酒面上某帝一结肥点开连始14/3驼2不同铲荷载幕分布元对球面扮网壳砌稳定晚性的哑影响p/怖g=派0兴,1拣/4他,1口/2三条直曲线驼几乎刷完全腊重合15/3银2初始天缺陷叮大小兰对球琴面网秋壳稳鹊定性篮的影仿响(r=液0,孟3,污6,酒10男,2画0,锯30演,4僻0,坐50咽,6或0c固m)不同坡初始得缺陷浮时的欺全过苗程曲格线Ki策ew套it伟t网壳(D=鸣60豆m)畸变落结构16/3劣2开始自阶段亿，极昨限荷淡载随畏缺陷质增大挎迅速快下降锡，至硬缺陷哪为20驳cm肾(袋L/谎30津0)时达迈最小刮值，越此时牺极限埋荷载墨为完欣善网练壳的50％左班右。擦缺陷宋再进渗一步堂增大服时，戴网壳依己严升更偏纹离原醒来的接球面弃形状慰，受馒力也弊偏离绘薄膜绢内力熊主导躲状态逆，变渴成了酿一种“畸形巧结构”。事实滔上，彼当初汇始缺收陷超商过一的定限交度后版，这磨种具傍有过叔大初致始缺请陷的择网壳赢刚度首很小坏，位切移发义展很椅快，愁尽管仅荷载铅可能召保持锡上升滤趋势涌，但束在工荒程上火已没身有意坊义。L/膨50落0~导L/从30冻0的安装厉偏差期定为各球面网壳产可以君接受嫂的最大嚷允许家缺陷停；把理辞想网水壳极矩限荷载宅的50％定为实际笑网壳行的极惜限承载海力17/3载2l.球面格网壳绒均表宋现出停极佳防空间序工作仙性能荒，因挖而荷男载的孝不对借称分胖布对甲它们贷的极笔限荷忽载几搬乎没砌有影装响。残因而判实际便应用夫时，预荷载助按恒尚荷+活荷树满跨遇均布牧考虑迹。2.从实插用角北度，克似乎鹊可以仪将L/围50做0~仰L/傲30懒0的安妨装偏淡差定符为球撑面网太壳可穷以接怀受的以最大钉允许芝缺陷呈；同嫌时把剩理想溜网壳咸极限盘荷载报的50％定剪为实躺际网朗壳的舍极限呜承载仓力。《空间狼网格替结构放技术衰规程》J币GJ某7-岛20熔10中条：丈进行伪网壳饿全过定程分挑析求言得的谜第一靠个临睬界点体处的愿荷载薪值，胶可作饥为网叨壳的皇稳定魄极限帆承载福力。18/3峰2采用牙回归眨分析湿的方概法为陈球面虫网壳嫌的稳雅定验沈算推悟导一婚个适馋当的牧拟合丛公式惹，借拘鉴壳沿体稳触定性用的线茫弹性策解析狼公式轰：r——球面得的曲浅率半符径(m幕)；Be——网壳狮的等坡效薄则膜刚乖度(k阿N/羡m)；De——网壳攻的等绣效抗哨弯刚晌度(k句N·m)露;k——待定扮拟合变系数qcr——稳定隆极限承载爬力19/3橡2平均奴值/唉95胶%保证仙率的推取值(针对炭理想平网壳仰、线掘弹性众材料厉计算傅结果)k=洗2.害34副/疮2打.1冬8揉,亩K8型网逼壳k=愚2.夺52胶/猜2淘.2钳7晨,甲K6型网钥壳k=葵2.夕24这/血2迫.0届7父,短程跳线型煌网壳k=谊2.阵30摊/绑2漂.1犹7洒,肋环宏斜杆翁型网仅壳对理劳想网征壳的构系数K（回路归得乓到）平均宝取值购为2.渠17综合垦考虑讯各种迫因素舞（折吼减系猾数为0.摄5，主堂要为令初始唇缺陷聪影响）众，最城后建死议对所各类伯实际哲球面匆网壳例的极刷限承向载力术统一射按如借下公玻式计位算：20/3亲2[qks]—移—稳定疏容许承载举力适用层范围仰：跨港度小咏于50借m《空间首网格己结构终技术雅规程》J占GJ睬7-请20推10中条：占网壳尝稳定铁容许炼承载朵力[qks]（荷旅载取恋标准诵值）雀应等抗于网订壳稳象定极终限承夹载力qcr除以旧安全拳系数K。当游按弹楼塑性转全过浮程分鬼析时横，安毯全系顽数K可取摘为2.债0；当边按弹狮性全碎过程仿分析碍时，徐安全扁系数K可取4.怖2。21/3铁2四、蔽其它拖关于颤网壳倍结构漆稳定暑性验怜算问组题的赏说明1.单层蛛网壳秃和厚煤度较妙小的揪双层娘网壳其均存滚在总躬体失趋稳(包括剥局部衡壳面霸失稳)的可猎能性当；设陈计某煮些单军层网丢壳时特，稳蝴定性停还可况能起态控制拔作用哪，因晋而对忧这些扁网壳恰应进劣行稳冬定性美计算光。*对鞍森形网屈壳来顽说，叉建议考采用凶结构未整体趟刚度骗验算莫来代乓替复闪杂的绣稳定蜻性验枪算。2.结构网荷载-位移变全过地程分趋析可佩以把捡结构躺强度慈、稳幼定乃野至刚开度等细性能颈的整你个变多化历盐程表券示得殊十分奋清楚伞，因该而可顽以从袋最精穷确的轨意义蛇上来俯研究户结构躬的稳汗定性坑问题断。仅考盐虑几孤何非暴线性齿的荷拳载-位移远全过昂程分德析方妖法已敞相当辫成熟扣。因缘瑞而现煤在完闹全有鹅可能皆要求啄对实样际大拜型网般壳结煌构进近行考熟虑几绝何非恳线性庄的荷求载-位移扬全过仅程分荷析，沙在此令基础敞上，近确定殿其稳敞定性滩承载延力。*如果凶全过烟程分步析中拣还要绑进一静步考抗虑材府料的源弹塑羞性能尿，方顿法就躺繁复绑得多治，目嗽前还枣不宜捆对多滋数工烘程提划出这剪一要锅求。22/3废23.设网托壳受味恒载g和活机载q作用游，且览其稳巡寿定性老承载凭力以(g+q)来衡松量，朽分析善表明离，荷颈载的月不对谊称分亦布(实际戴计算听中取乖活载惑的半迫跨分膀布)对球刷面网糟壳的侦稳定浮性承房诚载力棋无不舅利影虏响，裁对四层边支亲承的办柱面末网壳届当其锐长宽稀比上L/停B≤1迁.2时，圆活载带的半迟跨分费布对烘网壳植稳定触性承落载力志有一垮定影微响。状对椭服圆抛驶物面捕网壳丽和两咽端支致承的驶圆柱放面网骑壳，客这种乡丰影响点则较迹大，鱼应在讨计算坡中考烘虑(参加众规程扔条)。4.网壳锋缺陷昏包括油节点乒位置婶的安独装偏追差、疯杆件冷的初聪弯曲淹、杆慎什对街节点滔的偏稍心等恳，后株面两捆项是碍与杆园件有然关的畏缺陷燃。在分枝析网泊壳稳篮定性刘时有淋一个观前提活，即差网壳伯所有律杆件吨在强藏度设数计阶像段是聪都已押经过适设计睬计算鞠保证纹了强罢度和外稳定勺性的惧。这晶样，盈与杆瓦件有莫关的较缺陷嘉对网叉壳总挥体稳呀定性(包括雕局部宣壳面拔失稳晌问题)的影狱响就挤自然博地被插限制避在一席定范枯围内砌，因亦而此熊处主贞要考仆虑了座网壳骑初始荒几何债缺陷(节点战位置阳偏差)对稳逢定性果的影偿响。*至于尽缺陷蜓的最艰大值爷，按校理应呈采用险施工沈中的恐容许锄最大渣安装棒偏差卸；但较大量面实例昼表明解，当允缺陷萌达到五跨度兵的1/野30替0左右朱时，缴其影鞭响才故充分奇展现宫；从合偏于冤安全路角度焦考虑眨