樹狀柱上的網(wǎng)殼設(shè)計(jì)研究

1、支撐于樹狀柱上的網(wǎng)殼 設(shè)計(jì)研究上海綠地建設(shè)目錄Index1 概述2 結(jié)構(gòu)布置3 結(jié)構(gòu)計(jì)算4 結(jié)語1 概述1 概述1 概述1 概述2 結(jié)構(gòu)布置承。承。此類結(jié)構(gòu)實(shí)際可分為橢此類結(jié)構(gòu)實(shí)際可分為橢圓圓 網(wǎng)殼構(gòu)成的上部結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼構(gòu)成的上部結(jié)構(gòu)，和和 樹狀柱及其附屬構(gòu)件組樹狀柱及其附屬構(gòu)件組成成 的下部結(jié)構(gòu)。兩者的交的下部結(jié)構(gòu)。兩者的交界界 為橢圓網(wǎng)殼的邊梁。對為橢圓網(wǎng)殼的邊梁。對于于 上部的網(wǎng)殼而言，應(yīng)對上部的網(wǎng)殼而言，應(yīng)對網(wǎng)網(wǎng) 格作適當(dāng)優(yōu)化，使得分格作適當(dāng)優(yōu)化，使得分隔隔 均勻，無剛度突變，以均勻，無剛度突變，以避避 免異常局部失穩(wěn)。對于免異常局部失穩(wěn)。對于下下 部結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)保證下部結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)保證

2、下部部 結(jié)構(gòu)為一整體，在空間結(jié)構(gòu)為一整體，在空間各各 個(gè)維度上均有可靠剛度個(gè)維度上均有可靠剛度， 為為 上上 部部 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 提提 供供 穩(wěn)穩(wěn) 定定 支支2 結(jié)構(gòu)布置為減小柱腳處對基礎(chǔ)的為減小柱腳處對基礎(chǔ)的影影 響，降低基礎(chǔ)造價(jià)，通響，降低基礎(chǔ)造價(jià)，通常常 柱腳設(shè)計(jì)為鉸接。這樣柱腳設(shè)計(jì)為鉸接。這樣就就 需要在柱頭位置形成剛需要在柱頭位置形成剛性性 框架。樹狀柱頂應(yīng)有一框架。樹狀柱頂應(yīng)有一個(gè)個(gè) 空間桁架，空間桁架與空間桁架，空間桁架與樹樹 狀柱形成一個(gè)空間框架狀柱形成一個(gè)空間框架。 空間桁架為環(huán)狀四面體空間桁架為環(huán)狀四面體， 四個(gè)面均為平面桁架。四個(gè)面均為平面桁架。對對 于要求通透效果的桁架于

3、要求通透效果的桁架可可 選用鋼索腹桿或空腹式選用鋼索腹桿或空腹式桁桁 架。注意空間桁架應(yīng)設(shè)架。注意空間桁架應(yīng)設(shè)置置 橫隔，尤其是在樹狀柱橫隔，尤其是在樹狀柱支支 撐處。撐處。2 結(jié)構(gòu)布置上部結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分對上部結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分對網(wǎng)網(wǎng) 殼剛度影響很大。網(wǎng)格殼剛度影響很大。網(wǎng)格越越 密，網(wǎng)殼剛度越大。網(wǎng)密，網(wǎng)殼剛度越大。網(wǎng)格格 的形狀對網(wǎng)殼剛度影響的形狀對網(wǎng)殼剛度影響也也 很大。三角形網(wǎng)格網(wǎng)殼很大。三角形網(wǎng)格網(wǎng)殼剛剛 度度 要要 大大 于于 四四 邊邊 形形 網(wǎng)網(wǎng) 格格 網(wǎng)網(wǎng) 殼。因?yàn)榫W(wǎng)殼的承載力殼。因?yàn)榫W(wǎng)殼的承載力往往 往由穩(wěn)定驗(yàn)算決定，所往由穩(wěn)定驗(yàn)算決定，所以以 網(wǎng)殼的剛度直接影響網(wǎng)網(wǎng)殼的剛度直

4、接影響網(wǎng)殼殼 的承載力。的承載力。3 結(jié)構(gòu)計(jì)算通過振型分析可以找出通過振型分析可以找出結(jié)結(jié) 構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，可按振型構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，可按振型分分 析結(jié)果對結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整析結(jié)果對結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整加加 強(qiáng)。強(qiáng)。一階振型為沿短軸水平一階振型為沿短軸水平位位 移；二階振型為整體水移；二階振型為整體水平平 扭轉(zhuǎn)；三階振型為沿長扭轉(zhuǎn)；三階振型為沿長軸軸 水平位移；四階振型為水平位移；四階振型為網(wǎng)網(wǎng) 殼豎向變形為主；五階殼豎向變形為主；五階振振 型、六級為網(wǎng)殼翹曲變型、六級為網(wǎng)殼翹曲變形形 為主。經(jīng)檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)在為主。經(jīng)檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)在各各 個(gè)方向上均有可靠剛度個(gè)方向上均有可靠剛度， 結(jié)構(gòu)布置合理。結(jié)構(gòu)布置合理。3 結(jié)構(gòu)計(jì)算靜

5、力計(jì)算時(shí)，對于大跨靜力計(jì)算時(shí)，對于大跨 度建筑同時(shí)考慮豎向地度建筑同時(shí)考慮豎向地 震作用。對于豎向活荷震作用。對于豎向活荷 載，應(yīng)考慮半跨布置的載，應(yīng)考慮半跨布置的 情況。網(wǎng)殼的控制工況情況。網(wǎng)殼的控制工況 往往是半跨施加豎向活往往是半跨施加豎向活 荷載的情況。對于風(fēng)荷荷載的情況。對于風(fēng)荷 載體型系數(shù)，可進(jìn)行風(fēng)載體型系數(shù)，可進(jìn)行風(fēng) 載的數(shù)值模擬。注意本載的數(shù)值模擬。注意本 例為開敞式，其體型系例為開敞式，其體型系數(shù)要大于封閉式。數(shù)要大于封閉式。Y軸負(fù)方向風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)變形3 結(jié)構(gòu)計(jì)算對于單層網(wǎng)殼這類對初始缺陷敏感的結(jié)對于單層網(wǎng)殼這類對初始缺陷敏感的結(jié) 構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行幾何非線性穩(wěn)定分析。首先構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行幾

6、何非線性穩(wěn)定分析。首先 可進(jìn)行失穩(wěn)模態(tài)分析，求得結(jié)構(gòu)的前幾可進(jìn)行失穩(wěn)模態(tài)分析，求得結(jié)構(gòu)的前幾 階失穩(wěn)模態(tài)。然后將失穩(wěn)模態(tài)作為初始階失穩(wěn)模態(tài)。然后將失穩(wěn)模態(tài)作為初始 缺陷狀態(tài)，進(jìn)行幾何非線性分析。應(yīng)根缺陷狀態(tài)，進(jìn)行幾何非線性分析。應(yīng)根 據(jù)結(jié)構(gòu)的情況，選擇適當(dāng)?shù)氖Х€(wěn)模態(tài)。據(jù)結(jié)構(gòu)的情況，選擇適當(dāng)?shù)氖Х€(wěn)模態(tài)。 對于本例而言，四階失穩(wěn)模態(tài)為網(wǎng)殼沿對于本例而言，四階失穩(wěn)模態(tài)為網(wǎng)殼沿 縱軸豎向雙波變形為主；五階失穩(wěn)模態(tài)縱軸豎向雙波變形為主；五階失穩(wěn)模態(tài) 為網(wǎng)殼豎向變形為主。這兩個(gè)失穩(wěn)模態(tài)為網(wǎng)殼豎向變形為主。這兩個(gè)失穩(wěn)模態(tài) 以單層網(wǎng)殼失穩(wěn)為主。以單層網(wǎng)殼失穩(wěn)為主。 求得失穩(wěn)模態(tài)后，求得失穩(wěn)模態(tài)后，以以L/30

7、0作為初始缺陷作為初始缺陷 狀態(tài)，進(jìn)行幾何狀態(tài)，進(jìn)行幾何非線性分析。經(jīng)迭代計(jì)非線性分析。經(jīng)迭代計(jì) 算，可繪制出位算，可繪制出位移移荷載曲線。達(dá)到位荷載曲線。達(dá)到位 移閥值時(shí)各工移閥值時(shí)各工況況K值均大值均大于于5，滿足要，滿足要 求。求。四階失穩(wěn)模態(tài)五階失穩(wěn)模態(tài)4 結(jié)語通過支承于樹狀柱上的橢球網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)分析，可通過支承于樹狀柱上的橢球網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)分析，可 以得到以下結(jié)論：以得到以下結(jié)論：1、結(jié)構(gòu)體系布置時(shí)應(yīng)注意網(wǎng)殼與樹狀柱的結(jié)合處、結(jié)構(gòu)體系布置時(shí)應(yīng)注意網(wǎng)殼與樹狀柱的結(jié)合處 要有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證對上部網(wǎng)殼有效要有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證對上部網(wǎng)殼有效 支持，并形成整體框架。支持，并形成整體框架。2、上部網(wǎng)殼剛度與樹狀柱剛度之比要適當(dāng)，前三、上部網(wǎng)殼剛度與樹狀柱剛度之比要適當(dāng)，前三階振型宜為整體框架位移。階振型宜為整體框架位移。3、此類大跨度結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮豎向地震荷載作、此類大跨度結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮豎向地震荷載作用。體型復(fù)雜時(shí)宜采用數(shù)值風(fēng)洞計(jì)算求得風(fēng)荷用。體型復(fù)雜時(shí)宜采用數(shù)值風(fēng)洞計(jì)算求得風(fēng)荷 載體型系數(shù)。載體型系數(shù)。4、此類結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)