双层柱面网壳及其支承结构的位移控制
本文结合工程实例对网壳结构在无水平拉杆时，并且支承结构抗侧移刚度较差的情况下位移控制及受力特性进行了分析讨论。阐述了网壳及其支承结构协调工作，整体空间受力特点，验证了实际工程应用的可行性。
标签双层柱面网壳；支座水平推力支承结构位移控制。
一、前言
阜新市实验中学风雨操场位于阜新市中华路北侧，整个校区的西南角，是阜新市中华路的一景，其新颖的造型体现了建筑与结构的完美结合，风雨操场馆区平面尺寸42.7m×21m（见图1），支承结构采用二层钢筋混凝土框架，屋面采用双层柱面网壳结构，矢高10m，沿纵向支承在二层框架柱上，一层为原有道路及自行车棚，二层为篮、排球等多功能操场，由于二层建筑功能需要，网壳下弦无法设置水平拉杆。二层柱较高（H=9.5m）（见图2）。抗侧移刚度较差，网壳支座的水平推力对其影响较大，网壳自身的刚度问题以及如何控制柱顶位移是本工程所要解决的关键问题。
二、结构选型
双层柱面网壳结构可选用正放四角锥体系、斜放四角锥体系、两向或三向平面桁架体系以及三角锥体系等。考虑到该结构风荷载市主要荷载，斜放三角锥不易发挥上弦杆件比下弦杆件短的特性，结构刚度也较差，故不宜采用；两向平面桁架特性的侧向刚度较弱，而三向平面桁架体系及三角锥体系则需要较高的制作安装精度，对于这种复杂的曲面结构更增加了难度。正放四角锥受力比较均匀，空间刚度较大，制作安装较为简便；而正放四角锥斜置圆柱面侧向刚度明显增加，但内力分布不均匀，支座处更为明显，对于支座处不均匀沉降也比较敏感，用钢量明显增加。而对于拱桁架和网壳相比较，网壳的用钢量要优于拱桁架，综上所述，该工程采用正放四角锥体系。
三、结构分析
1、支承结构的实际刚度对网壳受力性能的影响
支承结构支座的实际刚度接近刚性时，支座的水平推力会增加许多。要求下部支承结构具有足够的抗侧移刚度；当采用弹性支座时，虽然水平推力明显减少，但跨中挠度却明显增大，使结构的整体刚度有所降低，网壳的实际承载能力也会相应降低。因此，支承结构的抗侧移刚度直接影响到结构的刚度和安全。在设计
时，应保证支承结构的实际抗侧移刚度符合计算假定，建立接近实际的边界条件。
2、风荷载对水平位移的影响
网壳结构往往采用轻屋面，风荷载作用在计算中所占比例较大，计算时应充分考虑风荷载对结构产生的不利影响，不能忽略。
四、结构设计
在工程设计中，由于受场地条件限制和建筑物使用功能等要求，支承结构的二层框架柱较高（9.5m)。网壳结构无法设置水平拉杆，也无法设置有效的止推结构。网壳的支座水平推力完全靠框架柱承担。柱截面尺寸在正常情况下，产生的柱顶位移很大，很难满足网壳支座法向约束的计算假定，在这种情况下，网壳的边界支承条件更接近于弹性。当把支座水平推力施加于柱顶并考虑风荷载共同作用进行支承结构受力计算时，只有加大柱截面尺寸才能满足网壳结构的计算假定。这样又使使用功能受到限制，且很不经济。
本工程设计时，结合工程实际情况，查找有关文献资料并咨询有关专家。将支承结构层间位移控制在合理、安全范围内（H/600）。对网壳结构及其支承结构作为一个整体进行空间受力分析，最大限度地使计算假定符合实际支承条件，使网壳与支承结构协同工作。我们所采用的工程软件是大型有限元分析软件SuperSAP93。经过多次试算和调整优化，在满足安全的前提下，尽量使支承结构与网壳刚度相匹配，最终确定：网壳跨中厚度1.6m，支座处1.2m。支承结构的柱截面尺寸500×1200mm。
荷载取值：结构自重及屋面恒荷载qd,取0.3kN/㎡；屋面活荷载ql, 取0.5kN/㎡；基本风压取ω0=0.6 kN/㎡；基本雪压取s0=0.4 kN/㎡。抗震设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g,场地土类别为Ⅱ类，考虑水平地震作用。
在这组参数下，柱顶位移及内力分析结果如下：
1、柱顶最大侧移：恒载作用下u1=6.8mm；活载作用下u2 =1.9mm；风载作用下u3=5.0mm。
组合：μmax= u 1+0.85（u2 + u3）= 6.8+0.85（1.9+5.0）
= 12.665mm＜H/600=9500/600=15.833mm。
2、弯矩计算结果（推力方向）：
恒载作用下：Mx=436.3KN·m；活载作用下：Mx=167.0KN·m；风载作用下：Mx=122.0KN·m
以上计算结果表明，无论从安全方面还是使用功能方面，均达到了相对比较
理想的结果。
五、结论
1、该工程所采用的双层柱面网壳不仅满足了风雨操场的使用功能要求，而且丰富了建筑造型，获得了较好的效果。
2、多荷载工况下网壳的设计，应注意力的传递路径，设置杆件应使传力路径简捷、直接，同时尽可能使结构内力分布均匀。
3、双层柱面网壳设计要全面考虑支承结构的实际情况，不同的支承条件不能一概而论。工程设计时，应根据支承结构抗拉侧刚度的不同采取相应的计算假定和计算方法及结构措施，尽量建立符合实际的边界条件，这样才能在保证结构安全的前提下做到经济合理。
本工程从1999年建成使用到现在，使用状况良好，不仅满足了使用功能要求，也保证了城市总体规划对该建筑物美观的要求。
PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、 位移比和刚重比“六种比值” 高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”，- 1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求- 2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性- 3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层- 4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。- 5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响- 6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆- 位移比（层间位移比）:- 1.1 名词释义：- （1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。- （2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。- 其中：- 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。- 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。- 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。- 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。- 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。- 1.3 控制目的: -
高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：- 1 保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量，宽度。- 2 保证填充墙，隔墙，幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显的损坏。- 3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。- 1.2 相关规范条文的控制：- [抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则，对称，并应具有良好的整体性，当存在结构平面扭转不规则时，楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。- [高规]4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。- [高规]4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求：- 结构休系Δu/h限值- 框架1/550- 框架-剪力墙，框架-核心筒1/800- 筒中筒，剪力墙1/1000- 框支层1/1000- 1.4 电算结果的判别与调整要点:- PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出文件WDISP.OUT。但对于计算结果的判读，应注意以下几点：- （1）若位移比（层间位移比）超过1.2，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用;- （2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心-
1 总则 1.0.2 本标准是以原《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91与原《网壳结构技术规程》JGJ 61-2003为主，综合考虑二本规程共同点与各自特点，将网架、网壳与立体桁架、张弦结构统称空间网格结构。空间网格结构包括以主要承受弯曲内力的平板型网架、主要承受薄膜力的单层与双层网壳，同时也包括现在常用的立体管桁架。当平板型网架上弦构件或双层网壳上弦构件采用钢筋混凝土板时，构成了组合网架或组合网壳。当空间网格结构采用预应力索组合时形成预应力空间网格结构，本标准中有关章节均可适用于这些类型空间网格结构的设计与施工。
3 基本规定 3.1 结构选型 3.1.2 本条中按网格组成形式，如交叉桁架体系、四角锥体系与三角锥体系，列出了国内常用的13种网架形式。布置网架时应避免结构体系几何可变。 3.1.4 单层网壳的杆件布置方式变化多样，本条给出一些最常用的形式供设计人员选用，设计人员也可以参照现有的布置方式进行变换。 3.1.6 立体桁架通常是由二根上弦、一根下弦或一根上弦、二根下弦组成的单向桁架式结构体系，早期都是采用直线形式，近几年曲线形式的立体桁架以其建筑形式丰富在航站楼、会展中心中广泛应用，且一般都采用钢管相贯节点形式。钢管相贯节点的计算、构造要求等应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定。 3.1.7 本条使设计人员可对不同的建筑选用最适宜的空间网格结构。应注意网架与网壳在受力特性与支承条件方面有较大差异。网架结构整体以承受弯曲内力为主，支承条件应提供竖向约束，水平约束可以放松；而网壳则以承受薄膜内力为主，支承条件一般都希望有水平约束，能可靠承受网壳结构的水平推力或水平切向力。 3.1.8 网架、双层网壳、立体桁架在计算时节点可采用铰接模型，并在网架与双层网壳的设计与制作中可采用接近铰接的螺栓球节点。而单层网壳虽与双层网壳形式相似，但计算分析与节点构造截然不同，单层网壳是刚接或部分刚接体系，计算时杆件必须采用受弯梁单元，考虑6个自由度，且设计与构造上必须达到传递弯矩要求。 3.1.9 张弦结构是一类复合结构，下部为拉索，上部为刚性网格结构，其间为联系撑杆。由拉索和网格结构的不同排布可以形成多种结构形式。 3.4 立体桁架、张弦结构设计的基本规定 3.4.6 张弦结构的组合方式比较灵活丰富，上部结构可采用桁架、网壳等形式。当上部采用网壳时，为张弦网壳或称弦支穹顶。张弦网壳一般为水平向自平衡结构，支承点主要提供竖向反力。其中网壳对支座的推力可以与斜索对支座的拉力相互抵消，此时下部结构仅提供竖向反力。当网壳与支承结构共同工作时，也可通过调节斜索的拉力来主动控制支座推力的大小。张弦网壳的矢跨比和索垂高比是根据经验给出的参考数值，设计时应充分发挥拉索性能。
比较网架结构与网壳结构异同 张晓亚 121071 网架结构是一种空间杆系结构,受力杆件通过节点有机地结合起来。节点一般设计成铰接,杆件主要承受轴力作用,杆件截面尺寸相对较小。这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机地结合起来,因而用料经济。由于结构组合有规律,大量的杆和节点的形状、尺寸相同,便于工厂化生产,便于工地安装。网架结构一般是高次超静定结构,具有较高的安全储备,能较好的承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载,抗震性能好。 网架结构就整体而言是一个受弯的平板,反应了很多平面结构的特性,大跨度的网架设计对跨度方向的网架刚度要求很大,因而总弯矩基本上是随着跨度二次方增加的。 网壳结构则是主要承受薄膜内力的壳体,主要以其合理的形体来抵抗外荷载的作用。因此在一般情况下,同等条件特别是大跨度的情况下,网壳要比网架节约许多钢材。 1.网架结构与网壳结构分类 网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架和组合网架,按支承情况分为周边支承网架、点支撑网架和周边支承与点支撑相结合的网架,按网格形式分为交叉平面桁架体系、四角锥体系和三角锥体系。 一般来说,网壳结构按层数可划分为单层网壳和双层网壳。单层网壳的网格常用形式有圆柱面单层网壳、球面单层网壳、椭圆抛物面单层网壳和双曲抛物面单层网壳。双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。 2.静力分析比较 在用空间桁架位移法计算网架结构内力和变形时,作了如下假定：①网架节点为铰接,每个节点有三个自由度；②荷载作用在网架节点上,杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作,符合胡克定律；④网架变形很小,由此产生的影响予以忽略。 双层网壳结构多采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力。与平板网架假设类似,节点假设为铰接,每个节点有三个线位移u、v、w。不同的是,下部结构的不同约束状况将使网壳结构的内力和位移产生显著变化。 3.动力特性异同 网架与其他结构相比跨度较大,结构相对较柔,有其自身的动力特性：①网架的振型可以分为水平振型和竖向振型两类,水平振型以承受水平振动为主。其节点位移水平分量较大,竖向分量较小；竖向振型以承受竖向振动为主,其节点位移竖向分量较大,水平分量较小。网架的第一振型均为竖向振型。②振动频率非常密集,网架结构的频率密集程度较其他结构更为显著。 ③网架的基本周期与网架的短向跨度L2关系很大,跨度越大则基本周期越大；与网架的长向跨度L1也有关,但改变的幅度不大；与支座的强弱、荷载的大小等略有关系；不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近。④常用周边支承网架的基本周期约在0.3s至0.7s左右。⑤网架结构对称。荷载对称时,网架的第一振型呈对称性。 由于网壳结构具有很强的非线性性能,因此抗震分析一般采用时程分析法,分两阶段。第一阶段为多遇地震作用下的分析。网壳结构在多遇地震作用时处于弹性阶段,因此应作弹性时程分析,根据求得的内力,按荷载组合的规则进行杆件和节点的设计。二是为罕遇地震作用下的分析。网壳在罕遇地震作用下处于弹塑性阶段,因此应作弹塑性时程分析用以校核网壳结构的位移以及是否会发生倒塌。 网壳结构抗震分析的基本假定：①网壳的节点均为完全刚性的空间节点,每一个节点有六个自由度、三个位移、三个转角。 ②质量集中在各节点上,仅考虑线位移加速度引起的惯性力,不考虑角加速度引起的惯性力。③作用在质点上的阻尼力与对地面的相对速度成正比,但不考虑由角加速度引起的阻尼力。④支承网壳的基础按地面的地震波运动。
网架( 网壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力性能好(理论上杆件只受轴 力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与 设计成为可能，因此网架结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。但网架结构如果其支承 结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架结构的安全性和经济性造成重要影响。 1. 支承结构与支承方式 目前在很多工程中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事先假定的边界约束条件进行 设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承结构中。把网架（网壳）和 下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可以通过弹性约束方法模拟， 但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难估算准确，算出来的结构内 力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全隐患。下部结构可能是柱， 也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实 际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结果肯定是不相同的。另外，分开 计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期和位移计算均不准确。 通常网架的支承可以分为：周边支承、点支承以及点支承与周边支承混合使用三种方式，周 边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支座以较大的间距搁置于独立 梁或柱上，柱子与其他结构无联系。网架（网壳）搁置在梁或柱上时，可以认为梁和柱的竖 向刚度很大，忽略梁的竖向变形和柱子轴向变形，因此网架（网壳）支座竖向位移为零，网 架（网壳）支座水平变形应考虑下部结构共同工作。在周边支承网架（网壳）支座的径向应 将下部支承结构作为网架（网壳）结构的弹性约束，而点支承网架（网壳）支座的边界条件 应考虑水平X和Y两个方向的弹性约束。支承结构的等效弹簧刚度计算有如下几种： 1）支承柱支承 柱子水平位移方向的等效弹簧刚度为：Kc=3EcIc/H3c 式中 Hc：柱高；Ic：柱截面惯性矩。 2）两端简支梁支承 由长度为L，网架支座位于距梁端为a的简支梁的等效弹簧刚度为：Kb=3EbIbL/a2（L-a）2 式中 a ：作用点距梁端距离；L：梁长；Ib：梁截面惯性矩。 3）橡胶垫支座 由高度为Hp的橡胶垫支承的支座等效弹簧刚度为： Kp=GpAp/Hp 式中 Ap：橡胶垫面积；Hp：橡胶垫高。 在实际工程中往往是在梁顶或柱顶增加橡胶垫弹性支座，特别是在大跨度网架中，通过橡胶 垫支座以满足温度应力的变形要求，这就要求考虑梁或柱弹性刚度与橡胶垫弹性刚度的叠加，当K1与K2叠加时，由位移叠加得其叠加刚度K为:1/K=1/K1+1/K2；有K=1/（1/K1+1/K2）。2．支座（支座节点） 结构与基础的连接区简化为支座，按其受力特征分为五种：活动铰支座（滚轴支座），固定 铰支座，定向支座（滑动支座），固定（端）支座和弹性（弹簧）支座。 弹性支座在提供反力的同时产生相应的位移，反力与位移的比值保持不变，称为弹性支座的 刚度系数。弹性支座既可提供移动约束，也可提供转动约束。当支座刚度与结构刚度相近时，宜简化为弹性支座。当结构某一部分承受荷载时（如研究结构稳定问题），其相邻部分可看
大跨度双层网壳屋盖结构的设计 前言：大跨度的双层网壳由于其整体性好，覆盖空间大，耗钢量省、施工方便等优点，越来越多的作为工业建筑、体育馆、会馆等结构的屋盖结构。这类结构为空间多自由度铰接体系，具有杆件多、节点多，动力性能极为复杂等特点。本文通过一个工程实例，分析了该类结构体系的主要静力和动力特性，对在设计中起控制作用的水平和竖向地震作用进行了较详细和全面分析和研究。最后，对必不可少的抗震构造措施进行简要介绍。 【关键词】双层网壳；支承体系；竖向地震；抗震性能；抗震构造工程概况 某水泥厂石灰石均化库的屋面圆形楼盖的直径为102.00m，球型壳体球径为58.07m，矢高30.30m，楼盖支座高度5.52m；屋面楼盖的结构形式采用双层球面网壳，网格采用正交四角锥系，肋环型布置，环向数为，径向为，支座数为32个。网壳厚度为m。竖向支承系统由钢筋混凝土柱和混凝土环梁组成。 结构分析和设计 分析模型： 本工程利用Autodesk公司的AutoCAD软件建模，采用北京建研院pkpm系列工程设计软件的PMSAP软件进行计算分析。网架的杆件采用空间铰支杆单元来模拟。网壳支座节点与混凝土柱采用固定铰支座。 荷载作用： 荷载工况主要包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震作用和温度作用，各项荷载的取值如下： 1）恒荷载（DL）：杆件自重由程序自动计算。屋面板自重0.25为kn/m2,按照屋面板的面积折算为集中力作用于网壳上弦的节点上。 2）活荷载（LL）：屋面检修活载：0. 50 kn/m2,积灰荷载：0.50 kn/m2,雪荷载0.625 kn/m2。取三项活载中最大的雪荷载进行设计。按照屋面板的水平投影面积折算为集中力作用于网壳上弦的节点上。 3）风荷载（WL）：场地的基本分压为0.563kn/m2, 地面粗糙度类别为B 类。风荷载体型系数按照建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（2006年版）中表7.3.1中第35款旋转壳顶中f/l=30.3/102>1/4的情况下相关公式进行计算。
网架结构已成为现代世界使用较普遍的新型结构之一。我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程使用方面，发展都很快。 网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件和支撑系统有机结合起来，因而用料经济。 网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广使用。跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢和钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。 网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。 单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。网架结构是空间网格结构的一种。所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。 网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。 网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。 网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。 单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。网架结构是空间网格结构的一种。所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。 按实际用途：钢结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱网架结构距车间
目录 1 前言 (3) 1.1引言 (3) 1.2 网壳结构体系概述 (3) 1.2.1球面网壳 (4) 1.2.2柱面网壳 (7) 1.2.3其他曲面网壳 (10) 1.3网壳体系的国内外的发展及应用 (13) 1.4 斜拉结构体系的国内外研究现状 (14) 1.5 本文研究对象和方法 (15) 2 网壳结构稳定性分析原理 (17) 2.1 网壳结构稳定性分析的有限单元法 (17) 2.1.1斜拉网壳结构的失稳现象 (17) 2.1.2非线性有限元基本方程 (18) 2.1.3单元切线刚度矩阵 (19) 2.2 网壳结构的稳定设计 (31) 2.2.1 网壳规程提供的实用计算公式 (31) 2.2.2特征值屈曲分析 (34) 2.2.3 导致网壳结构失稳的因素 (34) 2.2.4 几何非线性全过程分析 (37) 1 / 62
3 斜拉网壳结构的非线性静力分析 (40) 3.1引言 (40) 3.1.1斜拉网壳结构非线性分析介绍 (40) 3.1.2斜拉网壳结构稳定分析的目的和内容 (40) 3.2模型的建立和计算简图 (41) 3.2.1利用程序MIDAS/Civil建立模型： (42) 3.2.2 斜拉网壳立体的受力、变形特点 (47) 3.2.2.1 斜拉网壳特征值屈曲分析 (47) 3.2.2.2 两种模型的特征值屈曲分析比较 (48) 3.2.3节点荷载下网壳的非线性分析 (52) 3.2.3.1节点荷载下网壳的稳定分析 (52) 3.2.3.2节点荷载下网壳杆件的内力分析 (53) 3.3不同参数对网壳稳定性的影响 (54) 3.3.1斜拉网壳中网壳厚度的影响 (54) 3.3.2斜拉网壳中网壳长跨比的影响 (55) 3.3.3斜拉网壳中塔柱跨度的影响 (57) 3.3.4斜拉网壳中塔柱高度的影响 (59) 4 结束语 (60) 参考文献 (62) 致谢辞............................................. 错误!未定义书签。
某热电厂干煤棚网壳结构设计与施工 摘要：本工程为螺栓球节点三心圆柱面网壳结构。网壳平面尺寸为120m×100m，跨度为120m，网壳上弦矢高为41.6m，网壳厚3.8m。本文主要介绍了网壳的结 构选型、结构设计、网壳累积滑移法施工。 关键词：三心圆柱面网壳结构选型结构设计网壳累积滑移法滑移节点构造前言：工程概况 该煤棚采用落地式三心圆双层网壳结构，设计形式为正放四角锥螺栓球网壳，两端开口。长100m，跨度为120m，上弦矢高为41.6m，厚3.8m，钢管材质选用 Q235B，螺栓球选用45号钢锻造，屋面为0.6mm厚镀铝锌压型钢板。经过几种 方案比较，并参考同类工程经验，最终设计滑移方案进行施工。 1 结构选型 根据本工程干煤棚工艺要求，该干煤棚净跨度为120m，这就使得该干煤棚网壳外型选择很重要。经多方案比较，结构外型选用柱面网壳，柱面的横截面形状 采用三心圆柱面结构形式，大圆半径为95.2m，小圆半径为36.8m，横截面剖面 图如图1所示，这样可以使结构在满足受力要求的情况下，结构表面积最小，以 减少屋面板用量，达到节省工程总造价的目的。 由于干煤棚工艺要求纵向两端开口，对于跨度较大的两端开口的三心圆柱面网壳，为了 满足结构整体刚度要求，一般采用四角锥柱面网壳[1][2]，而四角锥柱面网壳网格的布置有三 种形式，斜放四角锥柱面网壳；正交斜置四角锥柱面网壳；正交正放四角锥柱面网壳。本工 程采用正交正放四角锥柱面网壳时，结构传力相对均匀、明确，而当采用斜放四角锥柱面网 壳及正交斜置四角锥柱面网壳时，结构传力将相对向两端四个角部集中，结构的二端将产生 较大的支座反力，由此，相应网壳结构的端部应采取加强措施，这样会对网壳支座和结构基 础的处理带来困难。本工程最终采用正交正放四角锥柱面网壳。 2 结构分析与设计 2.1 荷载类型[3] 结构设计中考虑了结构自重、恒载、活载、风荷载、水平地震作用、温度作用、不均匀 沉降作用。结构自重由计算程序自动计算；恒载计入屋面板及屋面次构件重，取均布面荷载0.2kN/㎡；屋面活荷载取0.5kN/㎡温度取 30°C的温度作用。风荷载标准值按下式计算：Wk =βzμzμsW0式中为高度z处的风振系数，为风荷载体型系数，为风压高度变化系数，为基本 风压。根据工程资料，基本风压 0.4kN/㎡，风荷载体型系数根据类似工程风洞试验结果，取 值如表一。 2.2 结构分析与设计 本网壳工程设计计算采用浙江大学空间结构研究中心研制开发的空间网格结构计算机辅 助设计系统（MST2008）。为达到最佳技术经济指标，对网壳高度进行优化分析，最后选定 网壳高度为3.8m。对网壳支承条件最后采用单排对边支座。 2.3 网壳计算结果 根据上述结构选型与结构分析，本工程网壳设计有关基本数据如下：网格尺寸 4.0mx4.0m，网壳厚度3.8m，网壳杆件规格：Φ7 5.5x3.75～Φ180x12.0等9种管径；外径 ≤140mm时，采用高频电焊管或无缝钢管，外径>140mm时，采用高频电焊管或无缝钢管。 网壳采用螺栓球节点，节点球节点规格: BS150～BS300等6种规格。 3 网壳安装方案 3.1 安装方案的选择 由于本工程属扩建工程，是在原有堆煤场的基础上加盖一个煤棚，使煤在储运过程中粉 尘不会飞扬，有利于环保。同时，甲方要求在网壳安装时不能影响电厂的正常发电。因此，
多层框架结构设计的主要控制参数分析 【摘要】目前，我国多层框架结构设计的重点在于相关控制参数的分析和计算结果的判断。深入理解多层框架结构整体控制各参数的实质含义，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加经济合理。 【关键词】多层框架结构；设计；控制参数 多层框架结构设计的主要控制参数分析如下： 1.剪重比 剪重比是指水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。主要为了控制各楼层最小地震水平剪力，用以确保较长周期结构的安全。规定剪重比主要是为了多层框架结构楼层在长期作用下，地震影响系数下降较快，尤其对于基本周期大于3. 5s 的结构，以及存在薄弱层的结构，由此计算得出的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移则可能具有对结构的破坏影响力但是规范采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估量。因此，基于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值和不同烈度下的剪力系数，见高规10版高规4.3.12。要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。 剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规定要求。此时，再考察结构的剪重比是否合适，如不合适则需要修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能达到自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则需要通过增加振型数来满足。剪重比即要求各楼层都要承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求，并且明确指出，剪重比是一个调整系数，即这不是一个指标，计算结果出来后，若剪重比大于规定的最小值，计算结果不作调整，若小于，应将地震剪力调大，使剪重比达到规定的最小值。 2.轴压比 轴压比是指考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值N/（fcA）；对于剪力墙，轴压比是指重力荷载代表值作用下墙肢的轴向压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。 多层框架结构的柱截面是由柱轴压比要求确定，主要为控制结构的延性，防止结构在强烈的地震作用下柱发生脆性破坏。试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整，规范对墙肢和柱均有相应限值要求。轴压比越大，结构的延性无法保证；轴压比过小，则表明结构的经济技术指标较差，墙、
建筑结构设计中的变形与位移控制建筑结构的设计中，变形和位移控制是非常重要的考虑因素。随着 建筑结构的高度和复杂程度不断增加，对于结构的变形和位移控制要 求也越来越高。本文将探讨建筑结构设计中的变形和位移控制的原理、方法和实践。 一、引言 在建筑结构设计中，变形和位移控制是指在设计过程中，通过合理 的结构布置、材料选用、构件连接以及荷载分配等手段，来控制结构 在正常使用和极限状态下的变形和位移，以满足结构的稳定性、安全 性和舒适性的要求。 二、变形和位移的影响因素 建筑结构的变形和位移受多种因素的影响，主要包括以下几个方面： 1. 荷载：结构所受到的荷载是引起变形和位移的主要原因之一。荷 载可以分为永久荷载和可变荷载，如自重、使用荷载、风荷载、地震 荷载等。合理分析和合理分配荷载是变形和位移控制的重要前提。 2. 材料性能：结构所采用的材料的力学性能和物理性能也会对变形 和位移产生影响。例如，钢材具有较高的强度和刚度，可以减小变形 和位移；而混凝土材料则相对较柔软，容易发生较大的变形和位移。 3. 结构布置和形式：结构的布置和形式对于变形和位移的控制起着 至关重要的作用。例如，在高层建筑中，采用框架结构可以有效地控
制结构的水平位移；而在拱形结构中，可通过合理设置拱脚支撑来控 制结构的变形和位移。 4. 施工工艺：结构的施工工艺也会对变形和位移产生一定的影响。 例如，混凝土浇注过程中的温度变化和收缩会引起结构的变形和位移，需要通过施工措施进行控制。 三、变形和位移的控制方法 在建筑结构设计中，为了控制变形和位移，可以采取以下一些方法： 1. 增加刚度：通过增加结构的刚度，可以降低结构的变形和位移。 刚度是指结构在受到荷载作用时抵抗变形的能力。可以通过调整构件 的尺寸、材料的选择和截面形式等来增加结构的刚度。 2. 采用控制装置：在结构设计中，可以采用一些专门的控制装置来 控制结构的变形和位移。例如，钢筋混凝土结构中的伸缩缝和接缝条，可以允许结构在受到热胀冷缩或其他变形力作用时发生位移，从而减 小结构的变形。 3. 优化结构布置：通过优化结构的布置和形式，可以使结构在受到 荷载作用时变形和位移集中在一定的区域，从而减小对整个结构的影响。例如，在高层建筑中，采用承重外墙和核心筒的结构形式，可以 减小楼层的变形和位移。 4. 控制荷载：合理控制和分配荷载，可以减小结构的变形和位移。 例如，在设计桥梁结构时，可以进行荷载预测和分析，通过合理的布 置梁体和设置支座来减小结构的变形和位移。
A 控制意义： 避免薄弱层的轻易出现,若不可避免要采取相应措施予以加强 B 规范条文 高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相临三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 规范规定：高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。抗震设计的高层建筑结构，结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 C 计算方法及程序实现 薄弱层方法之一：按层刚度比来判断 薄弱层方法之二：按楼层承载力比来判断 薄弱层方法之三：按楼层弹塑性层间位移角来判断 >>按层刚度比来判断 规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层时，抗震规范和高规建议的计算层刚度的下列方法（地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等，都要求有层刚度作为依据）： 方法1：高规附录E.0.1建议的方法即剪切刚度：Ki = Gi Ai / hi 方法2：高规附录E.0.2建议的方法即剪弯刚度：Ki = Vi / Δi 方法3：抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明及高规建议的方法即地震剪力位移比刚度：Ki = Vi / Δi 由于层刚度产生的薄弱层，可以通过调整结构布置、材料强度来改变。 >>按楼层承载力比来判断 程序将薄弱层地震作用标准值乘以1.15的增大系数。 选择剪力位移比方法计算层刚度时，一般要采用“刚性楼板假定”的条件。对于有弹性板或板厚为零的工程，应计算两次。在刚性楼板假定条件下计算层刚度并找出薄弱层。再在真实
钢框架混凝土核心筒结构层间位移角限制钢框架混凝土核心筒结构在高层建筑中被广泛应用。这种结构设计的一个重要问题是层间位移角的限制。层间位移角是指多层建筑中相邻楼层之间的水平位移产生的旋转角度。合理的层间位移角限制对于保证建筑的安全性、稳定性和舒适性具有重要意义。 首先，层间位移角的限制与结构的稳定性密切相关。合理的层间位移角限制可以确保结构在外部荷载作用下具有足够的抗侧稳定性。如果层间位移角过大，则可能导致结构超出安全范围，发生倾覆等严重事故。因此，在设计中需要根据结构的高度、刚度、荷载条件等因素合理确定层间位移角限制。 其次，层间位移角限制还与建筑的舒适性和使用功能相关。如果层间位移角过大，建筑的使用者可能会感到不适，影响其居住和工作环境。特别是在高层建筑中，层间位移角的限制对于减小风振、降低噪音等方面具有重要作用。因此，合理的层间位移角限制可以提高建筑的舒适性和使用效果。 针对钢框架混凝土核心筒结构的层间位移角限制，可以采取多种措施。第一，合理选择结构形式和材料，提高结构的刚度。增加结构的刚度可以有效减小层间位移角，提高结构的稳定性。第二，采用减震措施，例如设置减震器、阻尼器等，可以有效控制层间位移角。这种减震措施可以有效降低结构受到的外部震动，保证结构的安全性。
第三，加强结构的监测和维护，及时发现和修复结构的位移变形，以确保结构始终符合设计要求。 综上所述，钢框架混凝土核心筒结构层间位移角的限制在高层建筑设计中具有重要意义。合理的层间位移角限制可以确保结构的稳定性、舒适性和使用效果。对于设计人员来说，需要全面考虑结构的特点和要求，在设计过程中合理确定层间位移角的限制。同时，在结构的施工、验收和维护阶段，需要加强监测和管理，及时发现和解决可能存在的问题，确保结构始终满足要求，保障建筑的安全运行。
双层柱面网壳整体模型的建立及分析 索楠 【摘要】采用有限元法,借助SAP2000对双层柱面网壳模型进行整体建立和静力分析,研究了关于双层柱面网壳在静力荷载作用下各杆件内力与位移的分布规律,得出了各杆件受静力荷载影响程度,进而了解了双层柱面网壳的静力特性。%Using the finite element method, with the aid of SAP2000 to cylindrical double-shell model for overall establishment and static analysis. Research about cylindrical double-shell under the action of static loads of the internal force and displacement distribution of each link. It is concluded that the each link by static load influence, understand the static characteristics of cylindrical double-shell. 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2012(038)033 【总页数】3页(P54-55,173) 【关键词】双层柱面网壳;静力分析;静力特性 【作者】索楠 【作者单位】青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033 【正文语种】中文 【中图分类】TU378.7
0 引言 双层柱面网壳结构因其优越的受力形式和丰富的建筑表现形式，使其在建筑领域越来越受人们的重视，而且在实际工程中也得到了大量应用。国内相关高校对其进行了大量研究，获得了一系列的科研成果，促进了这种结构形式在工程中的应用。对一个网壳结构的研究，主要有以下三个方面:静力分析，稳定性分析，动力分析。 本文是在实际工程背景下，借助SAP2000对双层柱面网壳模型进行整体静力分析。研究结构在静力荷载工况下的静力特性，了解结构杆件的内力和位移等情况。 1 工程概况 本工程选自青岛市海上嘉年华门厅屋顶的双层柱面网壳结构。为了改善结构的力学性能，又不失简洁大方，本工程采用四边支承的双层柱面空腹网壳结构。结构的跨度和长度均为100 m，网格为4 m×4 m正方形网格，矢跨比F/B=1/5。杆件材 料均采用圆钢管，上弦杆采用φ299×6圆钢管，下弦杆采用φ325×10圆钢管， 腹杆采用φ219×6圆钢管。 2 计算模型 本工程采用美国CSI公司研制开发的通用结构分析与设计软件SAP2000建立模型，本软件采用的基于对象的线性有限元技术具备对复杂网格的自动划分功能， SAP2000还具备强大的分析技术，包括:Pushover分析，多点激励，大位移分析，自振特性分析，频域分析，几乎覆盖了工程中遇到的任何分析问题。模型中参数均取自实际工程中的数值，跨度和长度均为100 m，网格为4 m×4 m正方形网格，矢跨比F/B=1/5，网壳厚度H=3 m，采用四边固定铰支承。结构模型如图1所示。 3 双层柱面网壳的静力特性 以双层柱面空腹网壳为研究对象，以跨度B=100 m，长度L=100 m，矢跨比 F/B=1/5，网格厚度H=3 m的双层柱面空腹网壳为算例。研究约束边界条件为四
兴保铁路储运装大跨度柱面网壳设计 周康喆;田承昊 【摘要】兴保铁路储运装系统储煤棚跨度84 m,两列五座.从结构受力及选型分析、结构设计、构造措施、施工方案等方面进行详细的研究并给出比较确切的风荷载体型系数.根据储煤棚结构的特点,阐明山区湿陷性黄土地区煤棚设计和实际使用中注 意的问题,并提出一些关键建议. 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2018(044)008 【总页数】2页(P30-31) 【关键词】兴保铁路;双层圆柱面网壳;结构设计 【作者】周康喆;田承昊 【作者单位】中国铁路设计集团有限公司,天津 300250;中国铁路设计集团有限公司,天津 300250 【正文语种】中文 【中图分类】TU318 1 工程概况 兴保铁路项目是中南部铁路通道重要集运线。煤炭储运装系统是兴保铁路的主要工程，包括受煤系统、储煤系统、铁路快速装运系统等,位于山西省保德县冯家川乡。大跨度储煤棚设置在铁路环线内，共两列，五座。汽车外来煤由汽车运至受煤区卸
车后，由振动给料机给至受煤皮带，经受煤坑下皮带机一次转载后运至储煤区T2 转运站，长距离皮带系统来煤也由皮带机转载至T2转运站，在T2转运站内转变 煤炭的运输方向，可由皮带机转载运输并卸至1号～3号三个堆场储存，也可直接转载卸至4号、5号两个堆场储存。 2 结构选型 依据储煤能力要求，储煤棚按两列布置，根据功能和建筑要求，为避免结构超限，设计为五座柱面钢网壳，拱高37.0 m，跨度84.0 m，每个长137 m，中间设 11 m宽伸缩缝两道。采用常见的正放四角锥柱面网壳，鉴于现场施工条件恶劣，主体结构采用螺栓球节点双层柱面网壳，为下弦节点支承形式，支座间距为6.8 m。网壳剖面图见图1，图2为相对典型的3号储煤棚平面布置图。 3 结构分析与设计 3.1 荷载组合 网壳主要荷载有静、活荷载，考虑温度作用[1-3]。煤棚存在大面积堆载，支座位 移设计需考虑，取值为:支座横向水平强迫位移20 mm，相邻支座不均匀沉降 4 mm，作为可变荷载工况参与荷载组合。应适当考虑积灰荷载。结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1。 3.2 风振系数取值 设计采用的风振系数βz按照工程经验统一取值1.65。 3.3 设计参数 1)长细比：支座处拉杆长细比限值为150、压杆为120，其他杆件依据规范设计。支撑端处腹杆按压杆考虑。 2)应力比:一般杆件应力比限值为0.85。
排架结构柱顶位移控制要求-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述部分内容： 概述部分旨在介绍撰写的长文的背景和目的。在这篇长文中，我们将探讨排架结构柱顶位移控制的要求问题。排架结构作为一种常见的建筑结构形式，具有一定的振动和位移特性，而柱顶位移是其中一个重要的指标。柱顶位移的控制对于保证排架结构的稳定性、安全性和舒适性至关重要。 在本文的引言部分，我们首先将概述排架结构和柱顶位移的基本概念，包括排架结构的定义、组成要素和特点，以及柱顶位移的定义、计算方法和影响因素等。然后，我们将重点介绍排架结构柱顶位移控制的要求。柱顶位移控制是排架结构设计和施工中一个关键的技术要求，决定了建筑的稳定性和舒适性。 在正文部分，我们将详细阐述排架结构和柱顶位移的相关知识。首先，我们将介绍排架结构的基本原理和设计方法，包括排架结构的工作原理和结构特点，以及排架结构设计的一般步骤和相关规范。接着，我们将详细讨论柱顶位移的定义、计算方法和影响因素，以及柱顶位移与结构性能的关系。
在控制要求部分，我们将分析排架结构柱顶位移的控制方法和要求。我们将探讨如何通过合理的结构设计、材料选择和施工工艺等方面来控制柱顶位移，以满足建筑结构的稳定性要求和使用功能的需求。此外，我们还将介绍一些现有的控制技术和方法，并提出一些建议和注意事项。 最后，在结论部分，我们将总结撰写的文章内容，强调柱顶位移控制的重要性，并展望未来柱顶位移控制技术的发展方向。通过本文的研究，我们希望能为排架结构柱顶位移控制提供一些有益的思路和参考，为建筑工程的设计和施工提供指导。 1.2 文章结构 本文按照以下结构进行论述： 引言部分主要概述了本文的研究背景和目的，介绍了排架结构柱顶位移控制的重要性。接下来的正文部分分为三个主要章节：排架结构、柱顶位移和控制要求。 2.1 排架结构 在这一章节中，我们将详细介绍排架结构的定义、构成和特点。排架结构是一种常用于建筑工程中的结构形式，具有独特的优势。我们将讨论排架结构的组成部分、施工特点和应用领域，为后续的柱顶位移控制研究
网壳结构的整体稳定分析 姓名:张秀斌 学号:10121270 指导教师:张勇
网壳结构的整体稳定分析 摘要 网壳结构的稳定性是网壳、特别是单层网壳分析中的一个关键问题，复杂曲面单层网壳结构的稳定性问题更值得重视。如何准确计算结构的稳定极限承载力和确定各种因素对稳定性的影响程度是结构设计必须考虑的问题。本文简单介绍了网桥结构稳定分析的两种方法拟壳法和有限元法，并展望了网壳稳定分析的发展趋势。 关键词：网壳结构失稳有限元法几何初始缺陷 目录 网壳结构的整体稳定分析 (2) 关键词：网壳结构失稳有限元法几何初始缺陷 (2) 1绪论 (3) 1.1网壳结构的特点 (3) 1.2网壳结构的分类 (3) 1.3 国内外网壳结构应用概况 (3) 2网壳结构稳定性分析的理论和基础 (4) 2.1稳定分析的必要性和目的 (4) 2.2失稳和屈曲 (5) 2.3网壳结构的失稳模态 (5) 2.4影响网桥结构整体稳定性的因素 (7) 3网壳结构的稳定分析方法 (8) 3.1拟壳法 (8) 3.2有限元法 (9) 3.21有限元法的特点： (9) 3.2.2有限元分析的关键问题 (9) 3.3有缺陷网壳的相关分析方法 (10) 3.3.1随机缺陷模态法 (10) 3.3.2一致缺陷模态法 (10) 4网壳稳定分析趋势与展望 (11) 参考文献 (12)
1绪论 1.1网壳结构的特点 网壳结构是一种曲面形网格结构，有单层网壳和双层网壳之分，是大跨空间结构中一种举足轻重的主要结构形式。网壳结构的优点和特点，大致可归纳如下： (1)网壳结构兼有杆系和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理。 (2)网壳结构的刚度大、跨越能力大，往往当跨度超过l00m时，便很少采用网架结构，而较多的采用网壳结构。 (3)网壳结构可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制，走工业化生产的道路，现场安装简便，不需要大型的机具设备，因而综合技术经济指标较好。 (4)网壳结构的分析计算借助于通用程序和计算机辅助设计，现已相当成熟，不会有多大的难度。特别是双层网壳，通常可以采用在我国已推广采用的网架结构计算软件，便能完成网壳结构的施工图设计。 (5)网壳结构造型丰富多彩，不论是建筑平面，还是空间曲面外形，都可以根据创作要求任意选取，因此广大建筑设计人员都乐于采用网壳结构。 1.2网壳结构的分类 网格结构为曲面形状并具有壳体的结构特性时即为网壳结构。 网壳结构一般按高斯曲率分为如下三类： (1)正高斯曲率网壳结构，此类网壳结构两个主曲率同号，如球面网壳、双曲扁网壳、椭圆抛物面网壳等。 (2)负高斯曲率网壳结构，指曲面上两个主曲率符号相反，如扭网壳、双曲抛物面网壳结构等。 (3)零高斯曲率网壳结构，曲面上一个方向的主曲率为零，此时曲面已是单曲网壳，如柱面网壳和圆锥网壳结构等。 根据网壳的层数不同，又分为单层网壳、双层网壳、三层网壳以及不同层数的网壳组合形成的组合网壳。 按网壳网格形式分类。对于球面网壳主要有肋环型、肋环斜杆型、三向网格型、葵花形三向网格型、扇形三向网格型和短程线型共六种。 按网壳的用材分类。主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳以及钢网壳与钢筋混凝土屋面板共同工作的组合网壳等四类。 1.3 国内外网壳结构应用概况 国外最早网壳可追溯到1863年在德国建造的一个由凯威特设计的30m直径的钢穹顶，是作为储气罐的顶盖之用。由此命名的这种施威特勒形式(我国规程称为肋环斜杆型)网状穹顶，至今仍作为球面网壳的一种主要形式。近二、三十年来，国外的网壳结构发展迅速，尤其是在日本、美国、加拿大、德国等国家。日本的名古屋穹顶建筑直径229.6m，结构直径187.2m，世界跨度最大的单层网壳。日本福冈体育馆直径222米是世界上最大的双层网壳结构。