[發明專利]一種單層球面網殼結構動力穩定性能優化方法

有效

• 申請號: 202110269219.1
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113032871B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王軍林;孫建恒;路維;李紅梅;任小強;趙淑麗;郭華
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E04B1/342;E04B1/32;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 金光恩

本發明公開了一種單層球面網殼結構動力穩定性能優化方法，該方法包括：確定單層球面網殼結構的初始用鋼量及初始穩定承載力；計算各節點的剛度，并對其依次從小到大進行排序，得到剛度序列；依次檢查剛度序列中各節點的剛度值是否滿足設定的剛度條件，并在不滿足時進行桿件截面調整，直至當前所檢查的節點的剛度值滿足設定的剛度條件；如果重新計算的網殼用鋼量及穩定承載力滿足優化條件，則記錄本次調整后的設計參數，在針對所述剛度序列中的所有節點的剛度值進行桿件截面調整完成后，根據記錄的各次調整后的設計參數，確定網殼穩定優化結果。利用本發明，可以在滿足結構非線性穩定性能要求的前提下，使網殼結構用鋼量最小。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，具體涉及一種單層球面網殼結構動力穩定性能優化方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，大跨度空間結構的應用越來越廣泛。網殼結構由于其受力合理和豐富的造型成為建筑師在設計大跨度空間結構時的首選方案，許多大跨度網殼結構成為了城市的地標建筑。

由于大跨度網殼結構的體量巨大，其用鋼量也非常大。單層網殼結構的極限承載力由其穩定性能決定，目前網殼結構的設計一般通過設計荷載作用下的內力來確定桿件截面，在滿足桿件穩定、強度及結構撓度前提下，再進行網殼整體穩定分析驗算，如果滿足《空間網格結構設計規程》規定(網殼結構彈塑性穩定承載力須大于2倍的荷載標準值)則通過穩定驗算；如果驗算結果不能滿足規范要求，由于網殼結構的矢跨比和網格劃分尺寸往往由建筑造型及屋面板尺寸決定，一般不能更改，因此通常采用對網殼的桿件截面進行加強的方式，使穩定承載力達到規范要求。由于網殼結構桿件數量眾多，增大什么部位的桿件截面、增大多少數量的桿件以及增大到什么程度才能最有效的提高網殼結構的穩定承載力，并使結構的用鋼量最少，目前對這個問題的研究較少且沒有得到較好的解決，使得在工程設計中缺乏指導。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供單層球面網殼結構動力穩定性能優化方法，可以在滿足結構非線性穩定性能要求的前提下，使網殼結構用鋼量最小。

為此，本發明提供如下技術方案：

一種單層球面網殼結構動力穩定性能優化方法，所述方法包括：

確定單層球面網殼結構的初始用鋼量M₀及初始穩定承載力C₀；

計算所述單層球面網殼結構各節點的剛度，并對計算得到的剛度值依次從小到大進行排序，得到剛度序列；

依次檢查所述剛度序列中各節點的剛度值是否滿足設定的剛度條件，并在不滿足時進行桿件截面調整，直至當前所檢查的節點的剛度值滿足設定的剛度條件；

重新計算網殼用鋼量M_i及穩定承載力C_i；

如果重新計算的網殼用鋼量M_i及穩定承載力C_i滿足優化條件，則記錄本次調整后的設計參數，所述設計參數包括所述重新計算的網殼用鋼量M_i及穩定承載力C_i；

在針對所述剛度序列中的所有節點的剛度值進行桿件截面調整完成后，根據記錄的各次調整后的設計參數，確定網殼穩定優化結果。

可選地，所述進行桿件截面調整包括：

按照設定步長增大所述桿件截面的面積；

重新計算各節點的剛度，并且需要根據計算得到的剛度值依次從小到大重新進行排序，得到桿件截面調整后的剛度序列。

可選地，所述剛度條件為：當前所檢查節點的剛度值與參照剛度值的差值小于設定閾值；所述參照剛度值是指與所述當前所檢查節點的剛度值相差最小的剛度值。

可選地，所述優化條件包括以下任意一項或多項：