大跨結(jié)構(gòu)-網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)匯總課件

大跨空間結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大跨空間結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式（繪圖）2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式（繪圖）（1）層數(shù)4/37

1.1分類（a）單層網(wǎng)殼（b）雙層網(wǎng)殼

（c）三層網(wǎng)殼（1）層數(shù)4/371.1分類（a）單層網(wǎng)殼（2）高斯曲率5/37

1.1分類曲線坐標(biāo)法截面與曲面相交的曲線，在點(diǎn)處的曲率稱為法曲率。在點(diǎn)處所有法曲率中，有兩個取極值的曲率（即最大與最小的曲率）稱為點(diǎn)主曲率，用k1，k2表示。曲面的兩個主曲率之積稱為曲面在該點(diǎn)的高斯曲率。（2）高斯曲率5/371.1分類曲線坐標(biāo)法截面與曲面6/37

1.1分類（a）圓錐殼（K=0）（b）雙曲面網(wǎng)殼（K>0）（c）單塊扭曲面網(wǎng)殼（K<0）零高斯曲率的網(wǎng)殼有柱面網(wǎng)殼、圓錐形網(wǎng)殼等。正高斯曲率的網(wǎng)殼有球面網(wǎng)殼、雙曲扁網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等。6/371.1分類（a）圓錐殼（K=0）（b）雙曲面網(wǎng)殼（3）曲面外形7/37

1.1分類柱面網(wǎng)殼球面網(wǎng)殼（3）曲面外形7/371.1分類柱面網(wǎng)殼球面網(wǎng)殼8/37

1.1分類雙曲拋物面網(wǎng)殼復(fù)雜曲面網(wǎng)殼

基本形式有柱面的切割與組合、球面的切割與組合、雙曲拋物面的切割與組合及柱面與球面的組合等。

雙曲拋物面網(wǎng)殼是由一根曲率向下的拋物線（母線）沿著與之正交的另一根具有曲率向上的拋物線平行移動而成。該曲面呈馬鞍形。8/371.1分類雙曲拋物面網(wǎng)殼復(fù)雜曲面網(wǎng)殼（1）旋轉(zhuǎn)法9/37

1.2曲面的形成方法（a）圓球面（b）旋轉(zhuǎn)橢圓球面（c）旋轉(zhuǎn)拋物面（d）旋轉(zhuǎn)雙曲面（e）圓錐面（f）圓柱面（1）旋轉(zhuǎn)法9/371.2曲面的形成方法（a）圓球面（10/37

1.2曲面的形成方法（2）平移法（a）柱面（b）柱狀面（c）劈錐曲面（d）橢圓拋物面（e）雙曲拋物面10/371.2曲面的形成方法（2）平移法（a）柱面11/37

1.3柱面網(wǎng)殼（1）單層柱面網(wǎng)殼的形式（a）單向斜桿型（b）人字型（c）雙斜桿型（d）聯(lián)方型（e）三向網(wǎng)格11/371.3柱面網(wǎng)殼（1）單層柱面網(wǎng)殼的形式（a）單向12/37

1.2分類（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-交叉桁架體系交叉桁架體系基本單元12/371.2分類（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-交叉桁架體系（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系13/37

1.3柱面網(wǎng)殼（a）正放四角錐柱面網(wǎng)殼（b）正放抽空四角錐柱面網(wǎng)殼（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系13/371.3柱面網(wǎng)（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系14/37

1.3柱面網(wǎng)殼（c）斜放四角錐柱面網(wǎng)殼（d）棋盤形四角錐柱面網(wǎng)殼（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系14/371.3柱面網(wǎng)（1）單層球面網(wǎng)殼15/37

1.4球面網(wǎng)殼（繪圖）肋環(huán)型球面網(wǎng)殼只有經(jīng)向和緯向桿件。每個節(jié)點(diǎn)只匯交四根桿件，故節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，節(jié)點(diǎn)一般為剛性連接，承受節(jié)點(diǎn)彎矩。用于中、小跨度的穹頂。（1）單層球面網(wǎng)殼15/371.4球面網(wǎng)殼（繪圖）肋環(huán)型球16/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）左斜桿型（b）左右單斜桿型（c）雙斜桿型（d）無緯向桿施威德勒型球面網(wǎng)殼16/371.4球面網(wǎng)殼（a）左斜桿型17/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）無緯向桿（b）有緯向桿聯(lián)方型球面網(wǎng)殼由左斜桿和右斜桿組成菱形網(wǎng)格的網(wǎng)殼。用于大、中跨度的穹頂。17/371.4球面網(wǎng)殼（a）無緯向桿18/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）K6型（b）K8型（c）K6與聯(lián)方組合型（d）K8與聯(lián)方組合型凱威特型球面網(wǎng)殼劃分n個對稱扇形曲面，然后在每個扇形曲面內(nèi)，再劃分為大小比較勻稱的三角形網(wǎng)格。網(wǎng)格大小勻稱，內(nèi)力分布均勻，常用于大、中跨度的穹頂中。18/371.4球面網(wǎng)殼（a）K6型19/37

1.4球面網(wǎng)殼三向格子型球面網(wǎng)殼在球面上用三個方向的、相交成60°的大圓構(gòu)成，或在球面的水平投影面上，將跨度n等分，再作出正三角形網(wǎng)格，投影到球面上后，即可得到三向格子型球面網(wǎng)殼。多用于中、小跨度的穹頂。19/371.4球面網(wǎng)殼三向格子型球面網(wǎng)殼在球面上用三個方20/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）正四面體（b）正六面體（c）正八面體（d）正12面體（e）正20面體

正則多面體正則多面體面數(shù)F，棱數(shù)E，頂點(diǎn)數(shù)V20/371.4球面網(wǎng)殼（a）正四面體（b）正六面體21/37

1.4球面網(wǎng)殼正則多面體的基本數(shù)據(jù)21/371.4球面網(wǎng)殼正則多面體的基本數(shù)據(jù)22/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）半截四面體（b）斜截六面體（c）平截八面體（d）斜截12面體（e）斜截20面體（f）正放六~八面組合體（g）20~12面組合體（h）六~八面組合體（i）過渡六面體22/371.4球面網(wǎng)殼（a）半截四面體（b）斜截六面體（23/37

1.4球面網(wǎng)殼（j）過渡12面體（k）正放20~12面組合體（l）斜截六~八面組合體（m）斜截20~12面體半正則多面體

半正則多面體（第一類：阿基米德體）的面是由二種或三種正多邊形組成，同類型的正多邊形相等，其多面角雖不是正則的，卻是相等的，棱長也是相等的，而且可以內(nèi)接在一個球面內(nèi)，但不能外切于一同心球。23/371.4球面網(wǎng)殼（j）過渡12面體（k）正放20~24/37半正則多面體的基本數(shù)據(jù)24/37半正則多面體的基本數(shù)據(jù)25/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）內(nèi)接正20面體（b）等邊球面三角形（c）等角再分球面劃分（a）三角形（b）菱形（c）半菱形（d）六角形網(wǎng)格形式短程線富勒

25/371.4球面網(wǎng)殼（a）內(nèi)接正20面體（b）等26/37

1.4球面網(wǎng)殼

根據(jù)短程線的原理，將正多面體和半正則多面體的基本三角形均分，從其外接球中心將這些等分點(diǎn)投影到球面上，連接此球面上所有點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)殼，通常都稱為短程線網(wǎng)殼。a．交替劃分法①均分法

（a）N=1（b）N=2（c）N=3（d）N=4（e）N=4弦均分法26/371.4球面網(wǎng)殼根據(jù)短程線的原理，27/37

1.4球面網(wǎng)殼②?。ǖ冉牵┰俜址▽⒍嗝骟w的基本三角形的邊進(jìn)行二等分或三等分，并從其外接球中心將等分點(diǎn)投影到球面上。把投影點(diǎn)連線形成新多面體的棱（弦），此時原弦長縮小一半或l/3。再將此新弦二等分（以后各次均分都相同），并從外接球中心通過此新的再分點(diǎn)投影到球面上。如此循環(huán)進(jìn)行直至劃分結(jié)束。（a）N=2（b）N=4等?。ǖ冉牵┰俜址?7/371.4球面網(wǎng)殼②?。ǖ冉牵┰俜址ǎ╝）N=228/37

1.4球面網(wǎng)殼③等分弧邊法該法與等?。ǖ冉牵┰俜址ú煌幨菍⒒救切胃鬟吽鶎Φ幕≈苯舆M(jìn)行等分，連接球面上各劃分點(diǎn)，即求得短程線型球面網(wǎng)格。b.面心劃分法將多面體的基本三角形的邊以N次等分，并在劃分點(diǎn)上以各邊的垂直線相連接，從而構(gòu)成了正三角形和直角三角形的網(wǎng)格。再將基本三角形各點(diǎn)投影到外接球球面上，連接這些新的點(diǎn)，即求得短程線型球面網(wǎng)格。

（a）N=1（b）N=2（c）N=4（d）N=628/371.4球面網(wǎng)殼③等分弧邊法（a）N=129/37

1.4球面網(wǎng)殼短程線球面網(wǎng)殼29/371.4球面網(wǎng)殼短程線球面網(wǎng)殼30/37

1.4球面網(wǎng)殼兩向格子型球面網(wǎng)殼這種網(wǎng)殼一般采用子午線大圓劃分法構(gòu)成四邊形的球面網(wǎng)格，即用正交的子午線族組成網(wǎng)格。子午線間的夾角一般都相等，可求得全等網(wǎng)格，如不等則組成不等網(wǎng)格。二向格子型球面網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分30/371.4球面網(wǎng)殼兩向格子型球面網(wǎng)殼二向格子型球面網(wǎng)內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式32/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）網(wǎng)格形式由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)除承受彎曲以外，尚有薄膜力的作用，所以雙層網(wǎng)殼的上弦桿和下弦桿都可以是受壓的，因此適用于平板網(wǎng)架中的上弦桿短、下弦桿長的很多形式，但并不一定適用于雙層網(wǎng)殼。（2）網(wǎng)殼的厚度雙層柱面網(wǎng)殼的厚度可取跨度的1/50~1/20；雙層球面網(wǎng)殼的厚度一般可取跨度的1/60~1/30。（3）容許撓度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的最大撓度值不應(yīng)超過短向跨度的1/400。對于懸挑網(wǎng)殼，其最大位移不應(yīng)超過懸挑跨度的1/200。32/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）網(wǎng)格形式33/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（4）桿件的計算長度系數(shù)雙層網(wǎng)殼桿件的計算長度系數(shù)雙層網(wǎng)殼桿件的容許長細(xì)比，對受壓桿件[]=180；受拉桿件，對于一般桿件取[]=300，對于支座附近桿件取[]=250，對于直接承受動力荷載桿件則取[]=250。33/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（4）桿件的計算長度系數(shù)雙層34/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（5）焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力平板網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力公式的缺點(diǎn)之一是適用范圍僅為500mm以內(nèi)，當(dāng)直徑超過500mm時該公式不再適用；缺點(diǎn)之二是受壓承載力的公式量綱是不一致的。以彈塑性理論為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)空心球的徑厚比滿足一定要求時，其破壞形式均為沖剪破壞，其拉壓極限承載力主要與鋼材的拉剪強(qiáng)度及球桿連接處的環(huán)形沖剪面積等因素有關(guān)?，F(xiàn)行規(guī)程《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ2010）將焊接空心球節(jié)點(diǎn)拉壓承載力公式統(tǒng)一。34/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（5）焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力35/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（6）螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計螺栓球節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)》（JG/T10）的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓的性能等級應(yīng)按螺紋規(guī)格分別選用。對于M12~M36的高強(qiáng)度螺栓，其強(qiáng)度等級為10.9S；對于M39~M64的高強(qiáng)度螺栓，其強(qiáng)度等級為9.8S。螺栓的形式與尺寸應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓》（GB/T16939）的要求。

35/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（6）螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計36/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）計算模型當(dāng)采用螺栓球節(jié)點(diǎn)時，應(yīng)采用空間桿系有限元法計算；當(dāng)采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)時，可采用空間梁系有限元法進(jìn)行分析。（2）桿件設(shè)計單層網(wǎng)殼桿件的受力一般有兩種狀態(tài)：一種為軸心受力，一種為拉彎或壓彎。當(dāng)網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)的計算模型為鉸接時，桿件只承受軸向拉力或軸向壓力，桿件截面設(shè)計可參考網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件設(shè)計。當(dāng)網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)的計算模型為剛接時，網(wǎng)殼的桿件除承受軸心力以外，還有彎矩作用，桿件應(yīng)按偏心受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計。

36/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）計算模型37/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計①強(qiáng)度驗算②穩(wěn)定性驗算37/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計①強(qiáng)度驗算38/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計③剛度驗算單層網(wǎng)殼桿件的容許長細(xì)比，一般比雙層網(wǎng)殼的略嚴(yán)，對受壓桿件取[]=150，受拉桿件取[]=300。其計算長度分殼體曲面內(nèi)和曲面外兩種情況，在殼體曲面內(nèi)取=0.9，殼體曲面外取=1.6。38/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計③剛度驗算39/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)計單層網(wǎng)殼的桿件采用圓管時，鉸接節(jié)點(diǎn)一般采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，剛接節(jié)點(diǎn)一般采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。具體采用何種節(jié)點(diǎn)形式，主要由網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的跨度決定。一般認(rèn)為當(dāng)單層網(wǎng)殼的跨度較小時可采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，正常情況下均應(yīng)采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。

（a）彎矩作用

（b）偏心受壓（c）偏心受拉節(jié)點(diǎn)受力簡圖39/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)計（a）彎矩40/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計式中：Nc——偏心壓力作用下節(jié)點(diǎn)所受的壓力（kN）；Ncu——軸向壓力作用下節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計值（kN）；Mu——彎矩作用下極限承載力設(shè)計值（kNm）。式中：Nt——偏心壓力作用下節(jié)點(diǎn)所受的壓力（kN）。Ntu——軸向壓力作用下節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計值（kN）；40/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計式中：式中：41/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計

帶肋節(jié)點(diǎn)在彎矩、軸向壓力、軸向拉力作用下的極限承載力，應(yīng)考慮承載力提高系數(shù)m（彎矩作用）、c（壓力作用）、t（拉力作用）的影響。

加勁肋可使節(jié)點(diǎn)承載力在軸向拉力作用時提高10％，軸向壓力作用時提高40％，彎矩作用時提高50％。即加肋節(jié)點(diǎn)受彎承載力提高系數(shù)m；加肋節(jié)點(diǎn)受壓承載力提高系數(shù)c；加肋節(jié)點(diǎn)受拉承載力提高系數(shù)t。41/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計帶肋節(jié)點(diǎn)在彎矩42/37

2.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力（1）溫度應(yīng)力的計算網(wǎng)殼的溫度應(yīng)力的計算應(yīng)采用空間桿系有限元法進(jìn)行。基本原理同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。溫度應(yīng)力是由于溫度變形受到約束而產(chǎn)生的，降低溫度應(yīng)力的有效方法應(yīng)是設(shè)法釋放溫度變形，其中最易實現(xiàn)的是將支座設(shè)計成彈性支座，但應(yīng)注意支座剛度的減少會影響網(wǎng)殼的穩(wěn)定性。（2）裝配應(yīng)力的計算裝配應(yīng)力往往是在安裝過程中由于制作和安裝等原因，使節(jié)點(diǎn)不能達(dá)到設(shè)計坐標(biāo)位置，造成部分節(jié)點(diǎn)間的距離大于或小于桿件的長度，在采用強(qiáng)迫就位使桿件與節(jié)點(diǎn)連接的過程中就產(chǎn)生了裝配應(yīng)力。當(dāng)需要計算裝配應(yīng)力時應(yīng)采用空間桿系有限元法，基本原理與計算溫度應(yīng)力時相仿，即將桿件長度的誤差比擬為由溫度引起的伸長或縮短即可。42/372.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力（1）溫度應(yīng)力內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式44/37

3.1定義結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性。任何結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)可能有三種形式，即穩(wěn)定的平衡狀態(tài)、不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)和隨遇平衡狀態(tài)。（a）穩(wěn)定的平衡狀態(tài)（b）不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)（c）隨遇平衡狀態(tài)44/373.1定義結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的45/37

3.2分類（1）失穩(wěn)受一定荷載作用的結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，當(dāng)該荷載達(dá)到某一值時，若增加一微小增量，結(jié)構(gòu)的平衡位形將發(fā)生很大變化，結(jié)構(gòu)由原平衡狀態(tài)經(jīng)過不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)而到達(dá)一個新的穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。這一過程就是失穩(wěn)或屈曲，相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載或屈曲荷載。（2）失穩(wěn)的種類根據(jù)結(jié)構(gòu)在失穩(wěn)過程中平衡位形是否發(fā)生質(zhì)變，結(jié)構(gòu)的屈曲一般可以分為第一類屈曲（分枝點(diǎn)屈曲）和第二類屈曲（極值點(diǎn)屈曲）。45/373.2分類（1）失穩(wěn)46/37

3.2分類

當(dāng)外荷載超過臨界荷載時，基本平衡狀態(tài)成為不穩(wěn)定的平衡，在它附近還存在另一個平衡狀態(tài)，此時一旦有微小擾動，平衡形式就會發(fā)生質(zhì)變，由基本平衡狀態(tài)屈曲后到達(dá)新的平衡狀態(tài)，所以這種屈曲被稱為分枝點(diǎn)屈曲。極值點(diǎn)屈曲：如果結(jié)構(gòu)存在初始缺陷，并考慮結(jié)構(gòu)的非線性性能，當(dāng)外荷載增大到臨界荷載Pcr以后，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)變?yōu)槭购奢d保持不變，結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大位移。

（a）分枝點(diǎn)屈曲（b）極值點(diǎn)屈曲46/373.2分類當(dāng)外荷載超過臨界荷載時47/37

3.3屈曲分析（1）線性屈曲分析線性屈曲分析用來預(yù)測一個理想線性結(jié)構(gòu)的理論屈曲強(qiáng)度，無須進(jìn)行復(fù)雜的非線性分析，即可獲得結(jié)構(gòu)的臨界荷載和屈曲模態(tài)，并可為非線性屈曲分析提供參考荷載值。（2）非線性屈曲分析考慮初始缺陷對結(jié)構(gòu)理論屈曲強(qiáng)度的影響，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于大撓度理論的非線性屈曲分析。非線性有限元增量方程的最基本的求解方法是牛頓—拉斐遜法（NewtonRaphsonMethod）或修正的牛頓—拉斐遜法（ModifiedNewtonRaphsonMethod）?；谶@個基本方法，形成比較有參考價值而又行之有效的一種方法即等弧長法（ArcLengthMethod）。47/373.3屈曲分析（1）線性屈曲分析48/37

3.3屈曲分析

結(jié)構(gòu)在某一特定平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性能可以由它當(dāng)時的切線剛度矩陣來判別：正定的切線剛度矩陣對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)；非正定的切線剛度矩陣對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)；而奇異的切線剛度矩陣則對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的臨界狀態(tài)。極值點(diǎn)判別一

極值點(diǎn)判別二

極值點(diǎn)判別三48/373.3屈曲分析結(jié)構(gòu)在某一特49/37

3.3屈曲分析單層網(wǎng)殼以及厚度小于跨度1/50的雙層網(wǎng)殼均應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計算全過程分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可按考慮幾何非線性的有限元分析方法（荷載-位移全過程分析）進(jìn)行分析，分析中可假定材料保持為線彈性。其全過程分析可按滿跨均布荷載進(jìn)行，圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)補(bǔ)充考慮半跨活荷載分布。分析時應(yīng)考慮初始幾何缺陷的影響，并取結(jié)構(gòu)的最低階屈曲模態(tài)作為初始缺陷分布模態(tài)。其最大值可按容許安裝偏差采用，但不小于網(wǎng)殼跨度的1/300。K——安全系數(shù)，當(dāng)按彈塑性全過程分析時，安全系數(shù)可取2.0；當(dāng)按彈性全過程分析、且為單層球面網(wǎng)殼、柱面網(wǎng)殼和橢圓拋物面網(wǎng)殼時，安全系數(shù)可取4.2。

49/373.3屈曲分析單層網(wǎng)殼以及厚度小于跨度1/50的50/37

3.4提高穩(wěn)定性措施（1）優(yōu)化網(wǎng)殼的曲面形狀及曲率在滿足建筑造型的條件下，選擇對缺陷不敏感的曲面形狀和矢跨比。對于周邊支承的網(wǎng)殼，較大矢跨比的反向曲面較為經(jīng)濟(jì)合理。（2）選擇合理的網(wǎng)格體系和網(wǎng)格密度三角形網(wǎng)格面內(nèi)剛度大；網(wǎng)格密度應(yīng)以桿件的失穩(wěn)不早于網(wǎng)殼整體失穩(wěn)為原則；結(jié)構(gòu)整體不應(yīng)有明顯的剛度薄弱區(qū)域。（3）選擇合理的節(jié)點(diǎn)連接方式剛性節(jié)點(diǎn)利于整體穩(wěn)定，但大矢跨比的網(wǎng)殼，在剛性邊界節(jié)點(diǎn)處需要規(guī)格較大的桿件，否則可能出現(xiàn)顯著的局部邊界屈曲效應(yīng)。（4）選擇合理的桿件材料桿件材料彈性模量E大，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)剛度大，受荷載作用變形小，整體穩(wěn)定性高。另外，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，采用閉口截面桿件利于穩(wěn)定，當(dāng)采用矩形鋼管時，長邊應(yīng)垂直于結(jié)構(gòu)曲面。50/373.4提高穩(wěn)定性措施（1）優(yōu)化網(wǎng)殼的曲面形狀及曲51/37

3.4提高穩(wěn)定性措施（5）結(jié)構(gòu)剛度分布合理網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體等效剛度與桿件規(guī)格、網(wǎng)格體系、結(jié)構(gòu)層數(shù)有關(guān)。大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)宜采用雙層結(jié)構(gòu)體系。（6）合理的支座約束支座約束包括：支座數(shù)量、布置方式、約束方向、約束剛度。對于大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，周邊支承比點(diǎn)支承穩(wěn)定性高；樹狀支撐比單柱支撐穩(wěn)定性高；支座約束剛度大穩(wěn)定性高。大跨度網(wǎng)殼的支座布置應(yīng)均勻，且每個主肋下均應(yīng)設(shè)置支座。（7）采用不同結(jié)構(gòu)體系的組合①大跨度拱支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；②斜拉網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；③單雙層網(wǎng)殼。51/373.4提高穩(wěn)定性措施（5）結(jié)構(gòu)剛度分布合理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式53/37

4.1抗震分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)水平與豎向振型，與矢跨比有關(guān)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度的地區(qū)，矢跨比大于或等于1/5時，水平抗震驗算；當(dāng)矢跨比小于1/5時，應(yīng)進(jìn)行豎向和水平抗震驗算。在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行豎向和水平抗震驗算。采用振型分解反應(yīng)譜法，計算時宜至少取前25～30個振型。對于體型復(fù)雜或重要的大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)需要取更多振型進(jìn)行效應(yīng)組合，并可應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充驗算。應(yīng)根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用不少于二組的實際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析需分兩階段進(jìn)行。第一階級為多遇地震作用下的分析。彈性時程分析。第二階段為罕遇地震作用下的分析。網(wǎng)殼在罕遇地震作用下處于彈塑性階段，應(yīng)作彈塑性時程分析，用以校核網(wǎng)殼的位移以及是否會發(fā)生倒塌。53/374.1抗震分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)水平與豎向振型，與矢跨比有內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式55/37

5.1定義

連續(xù)倒塌(ProgressiveCollapse)定義為：初始的局部破壞在構(gòu)件之間發(fā)生連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的倒塌或是發(fā)生與初始局部破壞不成比例的結(jié)構(gòu)大范圍倒塌。而引起局部破壞的意外荷載一般由自然災(zāi)害和人為失誤兩類因素造成，通常包括爆炸、撞擊、火災(zāi)大風(fēng)、地震、異常降雪、施工誤差、基礎(chǔ)沉降等。建筑結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌控制與設(shè)計的基本思想：（1）減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響；（2）加強(qiáng)局部構(gòu)件或連接對減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響；（3）提高結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)性倒塌的能力應(yīng)著眼于結(jié)構(gòu)的整體性能或者說魯棒性能；（4）考察各類結(jié)構(gòu)體系發(fā)生連續(xù)性倒塌的機(jī)理和能力特征。55/375.1定義連續(xù)倒塌(Progressi56/37

5.2分析方法（1）拉結(jié)力設(shè)計法

拉結(jié)力設(shè)計即要求構(gòu)件和連接滿足最低的抗拉強(qiáng)度要求，且各相連構(gòu)件形成的傳力路徑必須是直線的和連續(xù)的。①內(nèi)部拉結(jié)力，主要由梁或樓板承擔(dān)，可根據(jù)發(fā)揮梁懸鏈線效應(yīng)或樓板薄膜效應(yīng)的要求確定；②周邊拉結(jié)力，主要由周邊大梁承擔(dān)，可用以錨固內(nèi)部拉結(jié)的大梁或樓板；③對邊柱或邊墻的水平拉結(jié)力，除滿足內(nèi)部拉結(jié)力要求外，還應(yīng)承受一定的懸掛拉力；④豎向拉結(jié)力，由上下連續(xù)貫通的柱子承擔(dān)，要求能夠承受與其軸壓力相等的拉力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的拉結(jié)力設(shè)計示意56/375.2分析方法（1）拉結(jié)力設(shè)計法框架結(jié)構(gòu)的拉結(jié)力57/37

5.2分析方法（2）變換荷載路徑法（AlternativePath-AP）變換荷載路徑法：通過假定結(jié)構(gòu)中某主要構(gòu)件（高敏感性構(gòu)件）失效，即在計算過程中將其從結(jié)構(gòu)中“刪除”，以此模擬結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞，分析剩余結(jié)構(gòu)在原有荷載作用下發(fā)生內(nèi)力重分布后能否形成“搭橋”能力，即是否能夠形成新的荷載傳遞路徑，從而判斷結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生連續(xù)倒塌。變換荷載路徑法中柱子的刪除57/375.2分析方法（2）變換荷載路徑法（Altern58/37

5.2分析方法

AP法定義中，初始局部破壞引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)變化，即承載力對于桿件移除前后的靈敏程度被定義為敏感性指標(biāo)，結(jié)構(gòu)敏感性與結(jié)構(gòu)冗余特性是成反比的，由下式表示：

冗余度可以被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)倒塌的能力。如果結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞，即結(jié)構(gòu)的某個構(gòu)件由于意外荷載的作用而突然消失，理想的結(jié)構(gòu)應(yīng)該仍然能夠繼續(xù)承擔(dān)荷載，而不至于連續(xù)倒塌，但結(jié)構(gòu)在桿件去除后的極限承載力會有所降低，據(jù)此提出了結(jié)構(gòu)構(gòu)件冗余度的計算公式：58/375.2分析方法AP法定義中，初始局59/37

5.2分析方法（3）動力彈塑性時程分析法結(jié)構(gòu)在偶然荷載作用下發(fā)生的連續(xù)倒塌是一個極其復(fù)雜的過程，當(dāng)結(jié)構(gòu)局部發(fā)生破壞、一些構(gòu)件失效喪失承載力后，其幾何構(gòu)成和邊界條件發(fā)生突變而振動，從而使剩余結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、變形和剛度重分布。本質(zhì)上，結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌是一個動力過程，同時結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌也必然伴隨著非線性，因此合理地考慮動力效應(yīng)和非線性是進(jìn)行抗連續(xù)倒塌設(shè)計和評估的難點(diǎn)和關(guān)鍵所在。對抗連續(xù)倒塌動力彈塑性時程分析則能很好的解決這些問題。59/375.2分析方法（3）動力彈塑性時程分析法60/37

5.3工程實例（1）模型及基本假定以北京老山自行車館雙層球面網(wǎng)殼為例，結(jié)構(gòu)為雙層球面網(wǎng)殼，設(shè)置有環(huán)桁架。柱頂支承跨度133.06m，矢高14.69m，矢跨比約1/10，網(wǎng)殼厚度2.8m，為跨度的1/47.5。結(jié)構(gòu)共8364根桿件，均采用345C圓鋼管。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)，柱頂采用鋼管相貫節(jié)點(diǎn)，柱腳采用鑄鋼球鉸節(jié)點(diǎn)。雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)示意圖60/375.3工程實例（1）模型及基本假定雙層球面網(wǎng)殼結(jié)61/37

5.3工程實例

分析模型采用雙線性材料模型；將焊接空心球節(jié)點(diǎn)重量折合進(jìn)材料密度中，折算后鋼材密度取9420kg/m3；屈服強(qiáng)度取345N/mm2（桿件序號1-7）和335N/mm2（桿件序號8、9），彈性模量為2.06×105N/mm2，泊松比為0.3。模型所有節(jié)點(diǎn)及柱腳均為鉸接，桿件為理想鉸接單元。采用Ansys有限元分析，桿件均選用Link8單元，桿單元截面參數(shù)按表1選取。將標(biāo)準(zhǔn)荷載（恒載+活載）等效成mass21質(zhì)量單元，施加于結(jié)構(gòu)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。桿件序號規(guī)格/mm桿件序號規(guī)格/mm桿件序號規(guī)格/mm1114×44180×107500×162113×65203×1281000×183159×86245×1091200×20

雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件尺寸61/375.3工程實例分析模型采用雙線性材料模型；將62/37

5.3工程實例(a)1階模態(tài)(b)2階模態(tài)(c)3階模態(tài)(d)4階模態(tài)(e)5階模態(tài)特征值屈曲模態(tài)圖62/375.3工程實例(a)1階模態(tài)(b63/37

5.3工程實例

單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是北京老山自行車館的原設(shè)計方案(圖3-37)，結(jié)構(gòu)跨度為130.64m，矢跨比為1/10，設(shè)計時采用肋環(huán)斜桿型網(wǎng)格，環(huán)向24等分，徑向16等分，肋環(huán)梁采用焊接H900×(350~550)×(18~20)×(20~30)，斜桿(400~500)×10，環(huán)梁及人字柱采用1000×18鋼管，鋼材牌號為Q345C，柱腳采用鑄鋼鉸支座。單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)63/375.3工程實例單層球面網(wǎng)殼64/37

5.3工程實例(a)1階模態(tài)

(b)2階模態(tài)

(c)3階模態(tài)單層球面網(wǎng)殼特征值屈曲模態(tài)圖64/375.3工程實例(a)1階模態(tài)65/37

5.3工程實例(a)雙層(b)單層高響應(yīng)桿件分布65/375.3工程實例(a)雙層66/37

5.3工程實例桿件敏感性指標(biāo)66/375.3工程實例桿件敏感性指標(biāo)67/37

5.3工程實例節(jié)點(diǎn)敏感性指標(biāo)67/375.3工程實例節(jié)點(diǎn)敏感性指標(biāo)68/37

5.3工程實例拆除高敏感性桿件剩余結(jié)構(gòu)極限荷載因子拆除高敏感性節(jié)點(diǎn)剩余結(jié)構(gòu)極限荷載因子68/375.3工程實例拆除高敏感性桿件剩余結(jié)構(gòu)極限荷載因69/37

5.3工程實例拆除高敏感性桿件剩余結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線69/375.3工程實例拆除高敏感性桿件剩余結(jié)構(gòu)荷載-位移70/37

5.3工程實例拆除高敏感性節(jié)點(diǎn)剩余結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線70/375.3工程實例拆除高敏感性節(jié)點(diǎn)剩余結(jié)構(gòu)荷載-位移71/37

5.3工程實例大跨度球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中敏感性最高的桿件范圍與特征值屈曲模態(tài)一階模態(tài)大響應(yīng)范圍基本一致。大跨度單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)有一定冗余度，當(dāng)其遭到較嚴(yán)重局部破壞后，結(jié)構(gòu)已不能承受正常使用荷載，單層球面網(wǎng)殼迅速發(fā)生失穩(wěn)破壞而連續(xù)倒塌，故應(yīng)加強(qiáng)對大跨度單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵桿件、尤其是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的重點(diǎn)保護(hù)，以防其破壞引發(fā)整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。大跨度雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)冗余度較高，結(jié)構(gòu)受到局部破壞后，其極限承載力有一定下降，但結(jié)構(gòu)依然安全。通過對北京老山自行車館這一實際大跨度工程采用兩種不同形式的球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，拆除相同數(shù)目的桿件或節(jié)點(diǎn)后，雙層球面網(wǎng)殼的冗余度約為單層球面網(wǎng)殼的7~13倍，大跨度雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能優(yōu)于大跨度單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。71/375.3工程實例大跨度球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中敏感性最高的桿大跨空間結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大跨空間結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式（繪圖）2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式（繪圖）（1）層數(shù)75/37

1.1分類（a）單層網(wǎng)殼（b）雙層網(wǎng)殼

（c）三層網(wǎng)殼（1）層數(shù)4/371.1分類（a）單層網(wǎng)殼（2）高斯曲率76/37

1.1分類曲線坐標(biāo)法截面與曲面相交的曲線，在點(diǎn)處的曲率稱為法曲率。在點(diǎn)處所有法曲率中，有兩個取極值的曲率（即最大與最小的曲率）稱為點(diǎn)主曲率，用k1，k2表示。曲面的兩個主曲率之積稱為曲面在該點(diǎn)的高斯曲率。（2）高斯曲率5/371.1分類曲線坐標(biāo)法截面與曲面77/37

1.1分類（a）圓錐殼（K=0）（b）雙曲面網(wǎng)殼（K>0）（c）單塊扭曲面網(wǎng)殼（K<0）零高斯曲率的網(wǎng)殼有柱面網(wǎng)殼、圓錐形網(wǎng)殼等。正高斯曲率的網(wǎng)殼有球面網(wǎng)殼、雙曲扁網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等。6/371.1分類（a）圓錐殼（K=0）（b）雙曲面網(wǎng)殼（3）曲面外形78/37

1.1分類柱面網(wǎng)殼球面網(wǎng)殼（3）曲面外形7/371.1分類柱面網(wǎng)殼球面網(wǎng)殼79/37

1.1分類雙曲拋物面網(wǎng)殼復(fù)雜曲面網(wǎng)殼

基本形式有柱面的切割與組合、球面的切割與組合、雙曲拋物面的切割與組合及柱面與球面的組合等。

雙曲拋物面網(wǎng)殼是由一根曲率向下的拋物線（母線）沿著與之正交的另一根具有曲率向上的拋物線平行移動而成。該曲面呈馬鞍形。8/371.1分類雙曲拋物面網(wǎng)殼復(fù)雜曲面網(wǎng)殼（1）旋轉(zhuǎn)法80/37

1.2曲面的形成方法（a）圓球面（b）旋轉(zhuǎn)橢圓球面（c）旋轉(zhuǎn)拋物面（d）旋轉(zhuǎn)雙曲面（e）圓錐面（f）圓柱面（1）旋轉(zhuǎn)法9/371.2曲面的形成方法（a）圓球面（81/37

1.2曲面的形成方法（2）平移法（a）柱面（b）柱狀面（c）劈錐曲面（d）橢圓拋物面（e）雙曲拋物面10/371.2曲面的形成方法（2）平移法（a）柱面82/37

1.3柱面網(wǎng)殼（1）單層柱面網(wǎng)殼的形式（a）單向斜桿型（b）人字型（c）雙斜桿型（d）聯(lián)方型（e）三向網(wǎng)格11/371.3柱面網(wǎng)殼（1）單層柱面網(wǎng)殼的形式（a）單向83/37

1.2分類（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-交叉桁架體系交叉桁架體系基本單元12/371.2分類（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-交叉桁架體系（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系84/37

1.3柱面網(wǎng)殼（a）正放四角錐柱面網(wǎng)殼（b）正放抽空四角錐柱面網(wǎng)殼（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系13/371.3柱面網(wǎng)（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系85/37

1.3柱面網(wǎng)殼（c）斜放四角錐柱面網(wǎng)殼（d）棋盤形四角錐柱面網(wǎng)殼（2）雙層柱面網(wǎng)殼的形式-四角錐體系14/371.3柱面網(wǎng)（1）單層球面網(wǎng)殼86/37

1.4球面網(wǎng)殼（繪圖）肋環(huán)型球面網(wǎng)殼只有經(jīng)向和緯向桿件。每個節(jié)點(diǎn)只匯交四根桿件，故節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，節(jié)點(diǎn)一般為剛性連接，承受節(jié)點(diǎn)彎矩。用于中、小跨度的穹頂。（1）單層球面網(wǎng)殼15/371.4球面網(wǎng)殼（繪圖）肋環(huán)型球87/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）左斜桿型（b）左右單斜桿型（c）雙斜桿型（d）無緯向桿施威德勒型球面網(wǎng)殼16/371.4球面網(wǎng)殼（a）左斜桿型88/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）無緯向桿（b）有緯向桿聯(lián)方型球面網(wǎng)殼由左斜桿和右斜桿組成菱形網(wǎng)格的網(wǎng)殼。用于大、中跨度的穹頂。17/371.4球面網(wǎng)殼（a）無緯向桿89/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）K6型（b）K8型（c）K6與聯(lián)方組合型（d）K8與聯(lián)方組合型凱威特型球面網(wǎng)殼劃分n個對稱扇形曲面，然后在每個扇形曲面內(nèi)，再劃分為大小比較勻稱的三角形網(wǎng)格。網(wǎng)格大小勻稱，內(nèi)力分布均勻，常用于大、中跨度的穹頂中。18/371.4球面網(wǎng)殼（a）K6型90/37

1.4球面網(wǎng)殼三向格子型球面網(wǎng)殼在球面上用三個方向的、相交成60°的大圓構(gòu)成，或在球面的水平投影面上，將跨度n等分，再作出正三角形網(wǎng)格，投影到球面上后，即可得到三向格子型球面網(wǎng)殼。多用于中、小跨度的穹頂。19/371.4球面網(wǎng)殼三向格子型球面網(wǎng)殼在球面上用三個方91/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）正四面體（b）正六面體（c）正八面體（d）正12面體（e）正20面體

正則多面體正則多面體面數(shù)F，棱數(shù)E，頂點(diǎn)數(shù)V20/371.4球面網(wǎng)殼（a）正四面體（b）正六面體92/37

1.4球面網(wǎng)殼正則多面體的基本數(shù)據(jù)21/371.4球面網(wǎng)殼正則多面體的基本數(shù)據(jù)93/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）半截四面體（b）斜截六面體（c）平截八面體（d）斜截12面體（e）斜截20面體（f）正放六~八面組合體（g）20~12面組合體（h）六~八面組合體（i）過渡六面體22/371.4球面網(wǎng)殼（a）半截四面體（b）斜截六面體（94/37

1.4球面網(wǎng)殼（j）過渡12面體（k）正放20~12面組合體（l）斜截六~八面組合體（m）斜截20~12面體半正則多面體

半正則多面體（第一類：阿基米德體）的面是由二種或三種正多邊形組成，同類型的正多邊形相等，其多面角雖不是正則的，卻是相等的，棱長也是相等的，而且可以內(nèi)接在一個球面內(nèi)，但不能外切于一同心球。23/371.4球面網(wǎng)殼（j）過渡12面體（k）正放20~95/37半正則多面體的基本數(shù)據(jù)24/37半正則多面體的基本數(shù)據(jù)96/37

1.4球面網(wǎng)殼（a）內(nèi)接正20面體（b）等邊球面三角形（c）等角再分球面劃分（a）三角形（b）菱形（c）半菱形（d）六角形網(wǎng)格形式短程線富勒

25/371.4球面網(wǎng)殼（a）內(nèi)接正20面體（b）等97/37

1.4球面網(wǎng)殼

根據(jù)短程線的原理，將正多面體和半正則多面體的基本三角形均分，從其外接球中心將這些等分點(diǎn)投影到球面上，連接此球面上所有點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)殼，通常都稱為短程線網(wǎng)殼。a．交替劃分法①均分法

（a）N=1（b）N=2（c）N=3（d）N=4（e）N=4弦均分法26/371.4球面網(wǎng)殼根據(jù)短程線的原理，98/37

1.4球面網(wǎng)殼②?。ǖ冉牵┰俜址▽⒍嗝骟w的基本三角形的邊進(jìn)行二等分或三等分，并從其外接球中心將等分點(diǎn)投影到球面上。把投影點(diǎn)連線形成新多面體的棱（弦），此時原弦長縮小一半或l/3。再將此新弦二等分（以后各次均分都相同），并從外接球中心通過此新的再分點(diǎn)投影到球面上。如此循環(huán)進(jìn)行直至劃分結(jié)束。（a）N=2（b）N=4等?。ǖ冉牵┰俜址?7/371.4球面網(wǎng)殼②?。ǖ冉牵┰俜址ǎ╝）N=299/37

1.4球面網(wǎng)殼③等分弧邊法該法與等?。ǖ冉牵┰俜址ú煌幨菍⒒救切胃鬟吽鶎Φ幕≈苯舆M(jìn)行等分，連接球面上各劃分點(diǎn)，即求得短程線型球面網(wǎng)格。b.面心劃分法將多面體的基本三角形的邊以N次等分，并在劃分點(diǎn)上以各邊的垂直線相連接，從而構(gòu)成了正三角形和直角三角形的網(wǎng)格。再將基本三角形各點(diǎn)投影到外接球球面上，連接這些新的點(diǎn)，即求得短程線型球面網(wǎng)格。

（a）N=1（b）N=2（c）N=4（d）N=628/371.4球面網(wǎng)殼③等分弧邊法（a）N=1100/37

1.4球面網(wǎng)殼短程線球面網(wǎng)殼29/371.4球面網(wǎng)殼短程線球面網(wǎng)殼101/37

1.4球面網(wǎng)殼兩向格子型球面網(wǎng)殼這種網(wǎng)殼一般采用子午線大圓劃分法構(gòu)成四邊形的球面網(wǎng)格，即用正交的子午線族組成網(wǎng)格。子午線間的夾角一般都相等，可求得全等網(wǎng)格，如不等則組成不等網(wǎng)格。二向格子型球面網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分30/371.4球面網(wǎng)殼兩向格子型球面網(wǎng)殼二向格子型球面網(wǎng)內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式103/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）網(wǎng)格形式由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)除承受彎曲以外，尚有薄膜力的作用，所以雙層網(wǎng)殼的上弦桿和下弦桿都可以是受壓的，因此適用于平板網(wǎng)架中的上弦桿短、下弦桿長的很多形式，但并不一定適用于雙層網(wǎng)殼。（2）網(wǎng)殼的厚度雙層柱面網(wǎng)殼的厚度可取跨度的1/50~1/20；雙層球面網(wǎng)殼的厚度一般可取跨度的1/60~1/30。（3）容許撓度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的最大撓度值不應(yīng)超過短向跨度的1/400。對于懸挑網(wǎng)殼，其最大位移不應(yīng)超過懸挑跨度的1/200。32/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）網(wǎng)格形式104/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（4）桿件的計算長度系數(shù)雙層網(wǎng)殼桿件的計算長度系數(shù)雙層網(wǎng)殼桿件的容許長細(xì)比，對受壓桿件[]=180；受拉桿件，對于一般桿件取[]=300，對于支座附近桿件取[]=250，對于直接承受動力荷載桿件則取[]=250。33/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（4）桿件的計算長度系數(shù)雙層105/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（5）焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力平板網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力公式的缺點(diǎn)之一是適用范圍僅為500mm以內(nèi)，當(dāng)直徑超過500mm時該公式不再適用；缺點(diǎn)之二是受壓承載力的公式量綱是不一致的。以彈塑性理論為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)空心球的徑厚比滿足一定要求時，其破壞形式均為沖剪破壞，其拉壓極限承載力主要與鋼材的拉剪強(qiáng)度及球桿連接處的環(huán)形沖剪面積等因素有關(guān)?，F(xiàn)行規(guī)程《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ2010）將焊接空心球節(jié)點(diǎn)拉壓承載力公式統(tǒng)一。34/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（5）焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力106/37

2.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（6）螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計螺栓球節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)》（JG/T10）的規(guī)定。高強(qiáng)度螺栓的性能等級應(yīng)按螺紋規(guī)格分別選用。對于M12~M36的高強(qiáng)度螺栓，其強(qiáng)度等級為10.9S；對于M39~M64的高強(qiáng)度螺栓，其強(qiáng)度等級為9.8S。螺栓的形式與尺寸應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓》（GB/T16939）的要求。

35/372.1雙層網(wǎng)殼的設(shè)計（6）螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計107/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）計算模型當(dāng)采用螺栓球節(jié)點(diǎn)時，應(yīng)采用空間桿系有限元法計算；當(dāng)采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)時，可采用空間梁系有限元法進(jìn)行分析。（2）桿件設(shè)計單層網(wǎng)殼桿件的受力一般有兩種狀態(tài)：一種為軸心受力，一種為拉彎或壓彎。當(dāng)網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)的計算模型為鉸接時，桿件只承受軸向拉力或軸向壓力，桿件截面設(shè)計可參考網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件設(shè)計。當(dāng)網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)的計算模型為剛接時，網(wǎng)殼的桿件除承受軸心力以外，還有彎矩作用，桿件應(yīng)按偏心受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計。

36/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（1）計算模型108/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計①強(qiáng)度驗算②穩(wěn)定性驗算37/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計①強(qiáng)度驗算109/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計③剛度驗算單層網(wǎng)殼桿件的容許長細(xì)比，一般比雙層網(wǎng)殼的略嚴(yán)，對受壓桿件取[]=150，受拉桿件取[]=300。其計算長度分殼體曲面內(nèi)和曲面外兩種情況，在殼體曲面內(nèi)取=0.9，殼體曲面外取=1.6。38/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計③剛度驗算110/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)計單層網(wǎng)殼的桿件采用圓管時，鉸接節(jié)點(diǎn)一般采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，剛接節(jié)點(diǎn)一般采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。具體采用何種節(jié)點(diǎn)形式，主要由網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的跨度決定。一般認(rèn)為當(dāng)單層網(wǎng)殼的跨度較小時可采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，正常情況下均應(yīng)采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)。

（a）彎矩作用

（b）偏心受壓（c）偏心受拉節(jié)點(diǎn)受力簡圖39/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)計（a）彎矩111/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計式中：Nc——偏心壓力作用下節(jié)點(diǎn)所受的壓力（kN）；Ncu——軸向壓力作用下節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計值（kN）；Mu——彎矩作用下極限承載力設(shè)計值（kNm）。式中：Nt——偏心壓力作用下節(jié)點(diǎn)所受的壓力（kN）。Ntu——軸向壓力作用下節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計值（kN）；40/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計式中：式中：112/37

2.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計

帶肋節(jié)點(diǎn)在彎矩、軸向壓力、軸向拉力作用下的極限承載力，應(yīng)考慮承載力提高系數(shù)m（彎矩作用）、c（壓力作用）、t（拉力作用）的影響。

加勁肋可使節(jié)點(diǎn)承載力在軸向拉力作用時提高10％，軸向壓力作用時提高40％，彎矩作用時提高50％。即加肋節(jié)點(diǎn)受彎承載力提高系數(shù)m；加肋節(jié)點(diǎn)受壓承載力提高系數(shù)c；加肋節(jié)點(diǎn)受拉承載力提高系數(shù)t。41/372.2單層網(wǎng)殼的設(shè)計帶肋節(jié)點(diǎn)在彎矩113/37

2.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力（1）溫度應(yīng)力的計算網(wǎng)殼的溫度應(yīng)力的計算應(yīng)采用空間桿系有限元法進(jìn)行。基本原理同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。溫度應(yīng)力是由于溫度變形受到約束而產(chǎn)生的，降低溫度應(yīng)力的有效方法應(yīng)是設(shè)法釋放溫度變形，其中最易實現(xiàn)的是將支座設(shè)計成彈性支座，但應(yīng)注意支座剛度的減少會影響網(wǎng)殼的穩(wěn)定性。（2）裝配應(yīng)力的計算裝配應(yīng)力往往是在安裝過程中由于制作和安裝等原因，使節(jié)點(diǎn)不能達(dá)到設(shè)計坐標(biāo)位置，造成部分節(jié)點(diǎn)間的距離大于或小于桿件的長度，在采用強(qiáng)迫就位使桿件與節(jié)點(diǎn)連接的過程中就產(chǎn)生了裝配應(yīng)力。當(dāng)需要計算裝配應(yīng)力時應(yīng)采用空間桿系有限元法，基本原理與計算溫度應(yīng)力時相仿，即將桿件長度的誤差比擬為由溫度引起的伸長或縮短即可。42/372.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力（1）溫度應(yīng)力內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式115/37

3.1定義結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性。任何結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)可能有三種形式，即穩(wěn)定的平衡狀態(tài)、不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)和隨遇平衡狀態(tài)。（a）穩(wěn)定的平衡狀態(tài)（b）不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)（c）隨遇平衡狀態(tài)44/373.1定義結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的116/37

3.2分類（1）失穩(wěn)受一定荷載作用的結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，當(dāng)該荷載達(dá)到某一值時，若增加一微小增量，結(jié)構(gòu)的平衡位形將發(fā)生很大變化，結(jié)構(gòu)由原平衡狀態(tài)經(jīng)過不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)而到達(dá)一個新的穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。這一過程就是失穩(wěn)或屈曲，相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載或屈曲荷載。（2）失穩(wěn)的種類根據(jù)結(jié)構(gòu)在失穩(wěn)過程中平衡位形是否發(fā)生質(zhì)變，結(jié)構(gòu)的屈曲一般可以分為第一類屈曲（分枝點(diǎn)屈曲）和第二類屈曲（極值點(diǎn)屈曲）。45/373.2分類（1）失穩(wěn)117/37

3.2分類

當(dāng)外荷載超過臨界荷載時，基本平衡狀態(tài)成為不穩(wěn)定的平衡，在它附近還存在另一個平衡狀態(tài)，此時一旦有微小擾動，平衡形式就會發(fā)生質(zhì)變，由基本平衡狀態(tài)屈曲后到達(dá)新的平衡狀態(tài)，所以這種屈曲被稱為分枝點(diǎn)屈曲。極值點(diǎn)屈曲：如果結(jié)構(gòu)存在初始缺陷，并考慮結(jié)構(gòu)的非線性性能，當(dāng)外荷載增大到臨界荷載Pcr以后，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)變?yōu)槭购奢d保持不變，結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大位移。

（a）分枝點(diǎn)屈曲（b）極值點(diǎn)屈曲46/373.2分類當(dāng)外荷載超過臨界荷載時118/37

3.3屈曲分析（1）線性屈曲分析線性屈曲分析用來預(yù)測一個理想線性結(jié)構(gòu)的理論屈曲強(qiáng)度，無須進(jìn)行復(fù)雜的非線性分析，即可獲得結(jié)構(gòu)的臨界荷載和屈曲模態(tài)，并可為非線性屈曲分析提供參考荷載值。（2）非線性屈曲分析考慮初始缺陷對結(jié)構(gòu)理論屈曲強(qiáng)度的影響，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于大撓度理論的非線性屈曲分析。非線性有限元增量方程的最基本的求解方法是牛頓—拉斐遜法（NewtonRaphsonMethod）或修正的牛頓—拉斐遜法（ModifiedNewtonRaphsonMethod）?；谶@個基本方法，形成比較有參考價值而又行之有效的一種方法即等弧長法（ArcLengthMethod）。47/373.3屈曲分析（1）線性屈曲分析119/37

3.3屈曲分析

結(jié)構(gòu)在某一特定平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性能可以由它當(dāng)時的切線剛度矩陣來判別：正定的切線剛度矩陣對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)；非正定的切線剛度矩陣對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)；而奇異的切線剛度矩陣則對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的臨界狀態(tài)。極值點(diǎn)判別一

極值點(diǎn)判別二

極值點(diǎn)判別三48/373.3屈曲分析結(jié)構(gòu)在某一特120/37

3.3屈曲分析單層網(wǎng)殼以及厚度小于跨度1/50的雙層網(wǎng)殼均應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計算全過程分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可按考慮幾何非線性的有限元分析方法（荷載-位移全過程分析）進(jìn)行分析，分析中可假定材料保持為線彈性。其全過程分析可按滿跨均布荷載進(jìn)行，圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)補(bǔ)充考慮半跨活荷載分布。分析時應(yīng)考慮初始幾何缺陷的影響，并取結(jié)構(gòu)的最低階屈曲模態(tài)作為初始缺陷分布模態(tài)。其最大值可按容許安裝偏差采用，但不小于網(wǎng)殼跨度的1/300。K——安全系數(shù)，當(dāng)按彈塑性全過程分析時，安全系數(shù)可取2.0；當(dāng)按彈性全過程分析、且為單層球面網(wǎng)殼、柱面網(wǎng)殼和橢圓拋物面網(wǎng)殼時，安全系數(shù)可取4.2。

49/373.3屈曲分析單層網(wǎng)殼以及厚度小于跨度1/50的121/37

3.4提高穩(wěn)定性措施（1）優(yōu)化網(wǎng)殼的曲面形狀及曲率在滿足建筑造型的條件下，選擇對缺陷不敏感的曲面形狀和矢跨比。對于周邊支承的網(wǎng)殼，較大矢跨比的反向曲面較為經(jīng)濟(jì)合理。（2）選擇合理的網(wǎng)格體系和網(wǎng)格密度三角形網(wǎng)格面內(nèi)剛度大；網(wǎng)格密度應(yīng)以桿件的失穩(wěn)不早于網(wǎng)殼整體失穩(wěn)為原則；結(jié)構(gòu)整體不應(yīng)有明顯的剛度薄弱區(qū)域。（3）選擇合理的節(jié)點(diǎn)連接方式剛性節(jié)點(diǎn)利于整體穩(wěn)定，但大矢跨比的網(wǎng)殼，在剛性邊界節(jié)點(diǎn)處需要規(guī)格較大的桿件，否則可能出現(xiàn)顯著的局部邊界屈曲效應(yīng)。（4）選擇合理的桿件材料桿件材料彈性模量E大，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)剛度大，受荷載作用變形小，整體穩(wěn)定性高。另外，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，采用閉口截面桿件利于穩(wěn)定，當(dāng)采用矩形鋼管時，長邊應(yīng)垂直于結(jié)構(gòu)曲面。50/373.4提高穩(wěn)定性措施（1）優(yōu)化網(wǎng)殼的曲面形狀及曲122/37

3.4提高穩(wěn)定性措施（5）結(jié)構(gòu)剛度分布合理網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體等效剛度與桿件規(guī)格、網(wǎng)格體系、結(jié)構(gòu)層數(shù)有關(guān)。大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)宜采用雙層結(jié)構(gòu)體系。（6）合理的支座約束支座約束包括：支座數(shù)量、布置方式、約束方向、約束剛度。對于大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，周邊支承比點(diǎn)支承穩(wěn)定性高；樹狀支撐比單柱支撐穩(wěn)定性高；支座約束剛度大穩(wěn)定性高。大跨度網(wǎng)殼的支座布置應(yīng)均勻，且每個主肋下均應(yīng)設(shè)置支座。（7）采用不同結(jié)構(gòu)體系的組合①大跨度拱支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；②斜拉網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；③單雙層網(wǎng)殼。51/373.4提高穩(wěn)定性措施（5）結(jié)構(gòu)剛度分布合理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式124/37

4.1抗震分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)水平與豎向振型，與矢跨比有關(guān)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度的地區(qū)，矢跨比大于或等于1/5時，水平抗震驗算；當(dāng)矢跨比小于1/5時，應(yīng)進(jìn)行豎向和水平抗震驗算。在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行豎向和水平抗震驗算。采用振型分解反應(yīng)譜法，計算時宜至少取前25～30個振型。對于體型復(fù)雜或重要的大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)需要取更多振型進(jìn)行效應(yīng)組合，并可應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充驗算。應(yīng)根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用不少于二組的實際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析需分兩階段進(jìn)行。第一階級為多遇地震作用下的分析。彈性時程分析。第二階段為罕遇地震作用下的分析。網(wǎng)殼在罕遇地震作用下處于彈塑性階段，應(yīng)作彈塑性時程分析，用以校核網(wǎng)殼的位移以及是否會發(fā)生倒塌。53/374.1抗震分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)水平與豎向振型，與矢跨比有內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌失效機(jī)理內(nèi)容1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式126/37

5.1定義

連續(xù)倒塌(ProgressiveCollapse)定義為：初始的局部破壞在構(gòu)件之間發(fā)生連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的倒塌或是發(fā)生與初始局部破壞不成比例的結(jié)構(gòu)大范圍倒塌。而引起局部破壞的意外荷載一般由自然災(zāi)害和人為失誤兩類因素造成，通常包括爆炸、撞擊、火災(zāi)大風(fēng)、地震、異常降雪、施工誤差、基礎(chǔ)沉降等。建筑結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌控制與設(shè)計的基本思想：（1）減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響；（2）加強(qiáng)局部構(gòu)件或連接對減小結(jié)構(gòu)遭受突發(fā)事件的影響；（3）提高結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)性倒塌的能力應(yīng)著眼于結(jié)構(gòu)的整體性能或者說魯棒性能；（4）考察各類結(jié)構(gòu)體系發(fā)生連續(xù)性倒塌的機(jī)理和能力特征。55/375.1定義連續(xù)倒塌(Progressi127/37

5.2分析方法（1）拉結(jié)力設(shè)計法

拉結(jié)力設(shè)計即要求構(gòu)件和連接滿足最低的抗拉強(qiáng)度要求，且各相連構(gòu)件形成的傳力路徑必須是直線的和連續(xù)的。①內(nèi)部拉結(jié)力，主要由梁或樓板承擔(dān)，可根據(jù)發(fā)揮梁懸鏈線效應(yīng)或樓板薄膜效應(yīng)的要求確定；②周邊拉結(jié)力，主要由周邊大梁承擔(dān)，可用以錨固內(nèi)部拉結(jié)的大梁或樓板；③對邊柱或邊墻的水平拉結(jié)力，除滿足內(nèi)部拉結(jié)力要求外，還應(yīng)承受一定的懸掛拉力；④豎向拉結(jié)力，由上下連續(xù)貫通的柱子承擔(dān)，要求能夠承受與其軸壓力相等的拉力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的拉結(jié)力設(shè)計示意56/375.2分析方法（1）拉結(jié)力設(shè)計法框架結(jié)構(gòu)的拉結(jié)力128/37

5.2分析方法（2）變換荷載路徑法（AlternativePath-AP）變換荷載路徑法：通過假定結(jié)構(gòu)中某主要構(gòu)件（高敏感性構(gòu)件）失效，即在計算過程中將其從結(jié)構(gòu)中“刪除”，以此模擬結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞，分析剩余結(jié)構(gòu)在原有荷載作用下發(fā)生內(nèi)力重分布后能否形成“搭橋”能力，即是否能夠形成新的荷載傳遞路徑，從而判斷結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生連續(xù)倒塌。