单层球面网壳结构考虑不同初始缺陷和温度等因素影响的非线性稳定分析

安徽建筑大学硕士学位论文目录

目录

摘要.................................................................................................................I

目录...............................................................................................................II

CONTENTS.............................................................................................................III

第1章绪论 (1)

1.1引言 (1)

1.2本课题的研究目的和意义 (2)

1.3网壳结构的发展历程 (2)

1.3.1国外网壳结构的发展历程 (2)

1.3.2国内网壳结构的发展历程 (5)

1.4网壳结构的形式与分类 (8)

1.4.1按高斯曲率分类 (9)

1.4.2按网壳的层数分类 (9)

1.4.3按网壳的网格形式分类 (9)

1.5网壳结构的优缺点 (13)

1.6网壳结构的研究现状 (14)

第2章网壳结构的稳定分析理论 (17)

2.1结构稳定性理论的发展 (17)

2.2结构稳定性的概念 (17)

2.3失稳及稳定问题的分类 (18)

2.3.1失稳的概念 (18)

2.3.2稳定问题的分类 (19)

2.4网壳结构稳定问题的影响因素 (24)

2.5网壳结构的屈曲分析 (28)

2.5.1线性屈曲分析 (28)

2.5.2非线性屈曲分析 (29)

2.6网壳结构的稳定性理论发展 (31)

2.7本章小结 (33)

第3章单层球面网壳结构整体稳定性分析 (34)

3.1引言 (34)

I

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3.2基本资料 (34)

3.2.1结构参数 (34)

3.2.2荷载及组合 (35)

3.2.3整体稳定计算内容 (35)

3.3单层球面网壳分析参数及模型建立 (35)

3.3.1分析工具 (35)

3.3.2模型参数 (36)

3.3.3荷载施加 (39)

3.4整体稳定分析 (39)

3.4.1结构线性整体稳定分析 (39)

3.4.2完善结构几何非线性整体稳定分析 (43)

3.5带缺陷结构大位移弹塑性非线性整体稳定分析 (44)

3.6网壳整体稳定四种分析方法结果对比与讨论 (47)

3.7根据规范确定结构的整体稳定临界承载力系数 (47)

第4章温度对单层球面网壳稳定性影响分析 (49)

4.1引言 (49)

4.2模型参数以及温度荷载 (49)

4.2.1计算模型参数 (49)

4.2.2温度荷载的确定 (49)

4.3考虑温度作用下的网壳结构的静力分析 (51)

4.4温度荷载作用下的弹性稳定性分析 (55)

4.5温度荷载作用下的弹塑性稳定性分析 (58)

4.6本章小结 (61)

第5章结论与展望 (63)

5.1结论 (63)

5.2展望 (64)

参考文献 (65)

附录A(网壳结构APDL命令流) (68)

致谢 (73)

个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 (74)

II

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安徽建筑大学硕士学位论文Contents

Contents

Abstract······················································I

Chapter1 (1)

Chapter2 (17)

Chapter3 (34)

Chapter4 (49)

Chapter5 (63)

Reference (65)

Appendix (68)

Postscript or compliment (73)

Resume of author (74)

I

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安徽建筑大学硕士学位论文第1章绪论

第1章绪论

1.1引言

随着人类科技的不断进步，科学技术的不断发展，人们对建筑结构和美感的更高追求，因为大跨度网壳结构具有美丽的外形，富有艺术性的优点，而受

到工程人员的欢迎。网壳结构经常被应用于大跨度的展览厅、奥林匹克体育馆、学校大礼堂、飞机场的航站楼、大型工业厂房等建筑。网壳结构为三维空间杆

受力结构，与传统的二维结构相比具有以下优点：

(1)可以设计出自由的建筑造型，网壳结构能够适应不同平面形式、不同结

构跨度、不同局部支撑条件的要求，同时可以呈现出球形、椭圆形、抛物线形、马鞍形等不规则图形的要求。所以，网壳结构的设计可以由设计人员自由发挥

想象力，并且能够带给人们美的视觉享受。

(2)三维受力：网壳结构，顾名思义就是主要由三维杆系结构加薄壳结构组

成。因此，网壳结构就可同时兼顾三维杆系结构和薄壳结构二者的受力特点。

在网壳结构中，三维空间杆件相互支持，主要作用杆件与辅助支承系统有机结

合，杆主要受轴向载荷的影响，节约材料，经济效益显著。此外，薄壳结构可

以承受巨大的平面内张力这一受力特点与杆系结构的轴向力受力特点相辅相

成，使其结构刚度更大了，因而可以设计出较大跨度的网壳结构。进一步研究

发现，网壳结构可以通过细致的曲面三维设计使得结构的各向受力更加匀称，

从而增大网壳结构刚度，减小结构受力变形，达到节约钢材使用的设计目的，

并且使得结构含有比较高的使用安全储备。

(3)网壳结构具有施工方法上的灵活多变性：在各种施工条件下，空间网格

结构均可以找出对应条件下的施工工艺，既可以采用整体安装方法，也可以采

用高空散装法来安装，而不需要大型吊装运输设备。更有最近提出的整体提升

法[28]，需要特别注意的是，采用此方法时的支承柱需要进行稳定性验算。

(4)网壳结构可以实现工业化生产：网壳结构用钢量少，设计的建筑空间却

很大。另外，由于网壳结构所使用的杆件具有一定的相似性，故可以工业化生

产，现场安装也很便利。此外，网壳结构在施工时能够使用小型起重设备，可

以做到尽量避免使用大型机械设备，节约施工成本。

(5)结构分析简便：目前国际和国内有多种适合网壳分析的有限元软件，如

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