《索支撐單層網殼結構體系及其穩定承載力研究》是依託同濟大學，由吳明兒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：索支撐單層網殼結構體系及其穩定承載力研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳明兒
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
單層網殼結構格線內外配置拉索可以有效提高網殼結構的穩定承載力，這種索支撐單層網殼結構拉索配置方式自由、形成的曲面適應性強，國外已有成功工程實例，但系統研究還未開展，本項目對此類結構的體系構成及穩定承載力性能開展研究。對典型單層網殼拉索可能的配置形式進行分類，推導等效剛度及利用殼體古典屈曲荷載構建線性屈曲荷載近似公式，利用數值計算統計得到考慮幾何非線性及初始幾何缺陷後彈性屈曲荷載的折減係數並將其套用於彈性屈曲荷載的近似計算。進行極限承載力數值分析，考慮材料彈塑性及幾何非線性，研究初始幾何缺陷模態和大小、荷載分布、索配置方式、索截面積及預張力、撐桿長度、節點剛性等對極限承載力的影響，統計分析材料彈塑性及節點剛性對極限承載力的折減係數，研究根據屈曲模態以及變形特點進行拉索局部配置的最佳化設計方法。最後進行索支撐單層網殼結構模型彈性屈曲載入試驗，試驗研究穩定承載力。
結題摘要
結構失穩問題制約著單層網殼結構的發展和套用，而在普通單層網殼結構中引入索支撐體系形成索支撐網殼結構這一新型結構體系則可以有效地改善其穩定性能。本項目對引入索支撐體系形成的索支撐單層網殼結構進行了系統的理論推導、數值分析和模型試驗研究以考察其靜力穩定性能。通過理論推導構建了其屈曲荷載的近似計算公式，從而實現了由結構參數直接估算其承載能力的簡便方法。與數值分析結果的對比發現該近似計算公式具有較高的精度，即使對於非線性屈曲荷載，該近似計算公式的最大誤差也不超過20%。數值分析發現現行規範中建議的“一致缺陷模態法”可能會高估索支撐單層網殼結構的承載能力，本項目提出了可以確定對應著結構實際承載能力的初始缺陷分布的新方法，並以此方法為基礎對索支撐單層網殼結構進行了一系列非線性屈曲分析。分析表明，通過布置合理的索支撐體系可以將單層網殼結構的承載能力提高至原來的3倍以上。數值分析還發現引入索支撐體系後可以降低結構對節點形式的敏感性，據此提出了索支撐單層網殼結構中可以採用施工便捷的剪鉸式節點這一建議。同時，參數分析還明確了各結構參數對索支撐單層網殼結構穩定性能的影響規律，這些結論可以直接用以指導工程實踐。本項目首次對索支撐單層網殼結構展開了系統的模型試驗研究，證實了這種結構體系在不同荷載分布作用的工況下均能有效地改善結構的穩定性能。
