球面空腹網殼靜、動力特性研究.pdf

1、空腹網殼結構是由空腹網架結構發(fā)展而來的新型曲面形空間網格結構。國內外均有工程實例，國外在日本有上野縣訓練館，為木材制作的空腹網殼（屋面材料為膜材）。國內有國家大劇院，為鋼空腹網殼，貴陽市金陽水電科技園健身中心籃球訓練館為混凝土柱面空腹網殼?？崭咕W殼的結構形式眾多，造型各異。既具有單層網殼簡潔美觀的特點，又具有雙層網殼穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
　　不同的結構形式受力各異，本文主要以肋環(huán)形球面空腹網殼和肋環(huán)斜桿形球面空腹網殼為研究對象。這兩種

2、網殼的主要傳力途徑為徑向，因此本文在分析具體結構之前還討論了空腹拱架的力學性能。
　　本文的研究方法主要為參數化分析，采用空間梁單元進行了大量算例計算，重點討論了矢跨比、網格劃分頻數、弦層剛度、網殼厚度和支承條件等因素對結構靜、動力性能的影響。結構的靜力性能分析考慮的是豎向荷載，全部算例均基于荷載總量不變原則，以使計算結果具有相應的可比性。
　　分析表明，球面空腹網殼的腹桿內力較小，在邊界上、下弦節(jié)點均支承條件下，可以將球面

3、空腹網殼看作兩個單層網殼通過腹桿連接而共同工作，結構的靜、動力性能明顯受矢跨比的影響，過低的矢跨比將導致結構過高的應力和過大的變形。文中建議這種結構的合理矢跨比范圍為1/4-1/6。
　　對于肋環(huán)形球面空腹網殼，網格圈數的加密對結構高階振型的頻率影響較大，但對基頻影響很小。靜載作用下，加密網格圈數對結構強度和整體剛度的改善作用不大，但提高上、下弦層桿件的剛度后能夠明顯增強結構的整體剛度。因此跨度較大時可以采用上、下弦層均設置有斜桿

4、的肋環(huán)斜桿形球面空腹網殼。
　　靜載作用下的計算表明，周邊上、下弦節(jié)點均支承時，結構厚度的改變明顯影響球面空腹網殼的強度和剛度。動力分析表明，結構的基頻會隨著結構厚度的增加而增加，但厚跨比大于1/40后，增加結構的計算厚度并不能有效提高結構的整體剛度。
　　本文的計算主要考慮了兩種支承條件，即邊界上、下弦節(jié)點均固支和僅支承上弦邊界節(jié)點。分析表明，在較小的厚跨比條件下，當僅支承上弦邊界節(jié)點時，結構的受力性能類似于單層網殼，其內