K8型单层球面网壳非线性动力稳定分析.pdf

第32卷第2期河北农业大学学报VO1．32NO．2
2009年3月JOURNALOFAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEIMar．2009

文章编号：1000—1573(2009)02一O116一O5

K8型单层球面网壳非线性动力稳定分析

路维，孙建恒，孙超，赵淑丽
(1．河北农业大学城乡建设学院，河北保定071001；2．保定职业技术学院，河北保定071001)

摘要：以K8型单层球面网壳为研究对象，依据非线性有限元理论，分析了K8型单层球面网壳的几何非线性动
力稳定性。在数值分析过程中，利用比例法调整地震作用的峰值加速度，采用B—R准则判定结构的动力稳定
临界荷载。通过分析，对K8型单层球面网壳在竖向地震荷载作用下的动力稳定性能有了较全面的了解。
关键词：K8型网壳；非线性有限元；竖向地震作用；动力稳定分析
中图分类号：TU311．3文献标识码：A

Nonlineardynamicstabilityanalysisof
K8single。——layerlatticeddomes

LUWei，SUNJian—heng，SUNChao，ZHAOShu—li
(1．CollegeofUrbanandRuralConstruction，AgriculturalUniversityofHebei，Baoding071001，China)
2．BaodingVocationalandTechnicalCollege，Baoding071001，China)

Abstract：TheK8single～layerlatticeddomes’8dynamicstabilityisanalyzedsystematicallyunder

theverticalearthquakeloadinginthispaper．Basedonnonlinearfiniteelementtheory，thestability

arestudiedconsideringlargedeflection．Inthenumericalanalysis，theproportionalmethodisused

toadjusttheaccelerationvalueoftheearthquakeloads，andtheB—Rruleisusedtodeterminethe
dynamicstabilitycriticalloadsofthestructures．Somesuggestionaboutthisstructureispresented．

Keywords：K8gridshell；nonlinearfiniteelementmethod；verticalearthquakeloading；dynamic

stabilityanalysis

网壳结构具有刚度大、自重轻、造型丰富美观、面网壳在地震作用下的动力稳定问题进行研究，通
综合技术指标好等特点，是大跨度、大空间结构的主过分析，对K8型单层球面网壳在竖向地震荷载作
要结构形式之一⋯。单层网壳结构的稳定性是其设用下的动力稳定性能有了较全面的了解。图4～5
计的决定因素。对于这类结构在静力作用下的稳定分别为K8型网壳结构的平面图与立面图。
性问题现已做过不少研究，文献[2—3]等在网壳的
1基本理论
静力稳定方面取得了显著成果。文献[4—5]对单层
柱面网壳进行了动力稳定分析，文献[6]对点支承两1．1基本假定
向叉简单层网壳进行了动力稳定分析。K8型球面所有杆件初始为理想直杆，沿杆长等截面，且单
网壳是单层网壳结构中应用比较广泛的，它具有网元截面为双轴对称，在杆件节点处无偏心，节点理想
格划分规则、受力合理等优点。本研究对K8型球刚性连接；仅有节点荷载，且荷载方向与变形无关；

收稿日期：2008——10——27
基金项目：河北省自然科学基金资助项目(503248)
作者简介：路~(1983一)，女，河北沧州人，在读硕士研究生，主要从事结构工程方面研究
通讯作者：孙建恒(1962一)，男，河北涞源人，博士，教授，主要从事结构工程方面研究．
第2期路维等：K8型单层球面网壳非线性动力稳定分析117

材料为线弹性、均质和各向同性；结构节点可产生大I_10，12]
位移，但单元本身为小变形。根据几何关系可求出单元节点位移增量和基本
1．2空间梁单元切线刚度矩阵单元位移增量的关系如下：
在单层网壳的非线性稳定分析中，在迭代收敛{△}：[A]{A}(2)
较快的U．L坐标系中建立非线性方程，本研究采用其中：{△【，}：[A“1，A“2，A3，AM4，A“5，A“6，
文献[7]所推导的u．L坐标系(如图1)下的单元切
A7，A8，A9，△l0，△甜ll，Al2J‘
线刚