文章来源；钢结构技术

三心圆柱面网壳横断面为三心圆。其受力性能与体型有密切关系,相同跨度不同的三心圆柱面网壳内力分布和峰值可能存在较大差异, 所以合理的体型能使结构具有良好的受力性能,并可节省用钢量.

下面详细讨论三心圆柱面网壳的体型参数对结构受力性能的影响。

一、 基本假定

本文讨论的三心圆柱面网壳(图5-23)，符合如下假定:

1)三圆弧段光滑连接,网格尺寸一致;

2)结构为双层网壳;

3)结构为两对边开口、两对边落地,支座受法向固定约束(实际工程外析时可采用弹性约束),

图1三心圆柱面网壳的体型参数示意图

2、几何关系根据基本假定,推导得几何关系方程式:

α一网格尺寸;

N一横断面方向网格总数;

n、m一介别为圆弧段I.II的网格数;

Rn,Rm一一付别为圆弧段I.II的曲率半径;

Θn,θm一分别为圆弧段I、II的一个网格的圆心角;

α,γ一分别为圆弧段I.II的圆心角;

β一一落地斜角度;

D--结构跨度

由方程组可见,若确定α,m.n,β,其他参数就可求得,所以,可把α·m,n,β和网壳厚度h作为三心圆柱面的体型参数,干煤棚网壳受工艺界线-斗轮机操作范围的限制,可由工艺界线确定弧段半径,根据式(一)由迭代法求得网格尺寸,从而确定结构体型。

3,网格尺寸α的影响

由图2和表1可见在其他条件相同的情形下,随着网格尺寸α的增大、结构矢高明显增大,内力峰值、挠度和水平推力逐渐减小,结构拱作用更为明显,但耗钢量将会增

表 1 网格尺寸α的影响

图2 网格尺寸a的影响

4、网格数m,n的影响

由图3和表2可见,在其他条件柑同的情形下,随着网格数N的增加,结构

矢高明显增大,内力峰值,挠度和水平推力逐渐减小,但耗钢量将会增加。

表2网格数N的影响

另外,若总网格数N不变,而I.II弧段网格数外配不同的情况下(图4,表3),结构受力性能和耗钢量比较接近,在选取m,n时,以n≤1/2m为宜。

图4 N不变,m.n分配不同的影响

表3 N不变,m,n分配不同的影响

5、落地斜角β的影响

由图5和表 4 可见,在其他条件相同的情形下,随着落地斜角β的增大,结构矢高略有增大,挠度逐渐减小,耗钢量呈下降趋势,内力峰值在β=10°时较小,水平推力在β较小时变化不大,而当角度较大时将会明显增大,因此,有定的落地斜角对结构受力及耗钢量非常有利,但结构室内的空间利用率将会降低。

表4落地斜角β的影响

图5落地斜角β的影响

6、网壳结构厚度h的影响

由表5可见,在其他条件相同的情形下,和挠度呈下降趋势,但耗钢量和水平推力将会增大。随着网壳结构厚度h的增大,

表5网壳结构厚度h的影响

三心圆柱面网壳各体形参数对结构受力和耗钢量有一定的影响。结构矢高和落地斜角响较大,矢高增加或落地斜角增大,可以改善结构受力性能,但会增加耗钢量和降低空间利用率。网壳厚度的增加会使耗钢量和水平椎力增加,但在一定范围内能使网壳耗钢量较低,参见表6

表6体形参数对结构技术、经济指标的影响

7、优化体型参数

以耗钢量为主要优化目标函数参数值,结构厚度h、网格数N、网格尺寸a为优化变量，在不同跨度D和落地斜角β情况下,经过大量算例的优化分析,得到了三心圆柱面网壳的列于表6,可供设计时参考。

在表 7 中，当矢高接近的情形下、网格数和阿格尺寸可适当变动。例知,当D=100时,着N=30,a=4.5m,β=100,则矢商为36.9m.此时与N=32,a=4.2m,β=10°,矢高为36.4m柑比,两者耗钢量和受力性能比较接近。

落地斜角β取值愈大,则耗钢量明显降低,但室内空间利用率差、在空间容许的前提下,β可取稍大值。

表7三心圆柱面网壳的各优化参数