 高性能非线性分析软件研发工作  本结构为椭圆形网壳结构，长轴最大支座间距为89m，短轴最大支座间距为45.5m，主要构件参数如下表所示： 表1 主要构件参数 图2 分析模型  图4 2阶屈曲模态（屈曲因子9.71） 图5 3阶屈曲模态（屈曲因子10.00） 分别根据结构1阶、2阶和3阶屈曲模态定义结构整体缺陷形态，缺陷代表值分别取L/3000、L/1000、L/1500、L/600和L/300进行直接分析，各分析模型及工况名称定义如下表所示。 表 2 分析模型及工况名称定义  分别基于第3节中所定义的初始缺陷，对结构进行网格细分（网格尺寸0.4m）。分别进行二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析（考虑材料非线性），提取结构极限承载力和构件内力进行分析。 二阶P-Δ-δ弹性分析各工况结构极限承载力如下表所示。1阶屈曲模态模型结构极限承载力随初始缺陷代表值的增大逐渐下降，当缺陷代表值为L/300时，其极限承载力相比无缺陷工况下降21.5%；采用第2阶或第3阶屈曲模态定义结构整体缺陷时，结构极限承载力变化不显著，甚至会出现略微增加的现象。当缺陷代表值取为L/300时，其极限承载力相比无缺陷工况分别下降5.7%和1.8%。 二阶P-Δ-δ弹性分析结果表明在不考虑结构初始缺陷的情况下，结构安全系数为3.21，当结构取L/300初始缺陷时，结构安全系数下降为2.52，均与线性屈曲分析得到的屈曲因子6.08有较大差距。说明对于空间网壳结构，通过线性屈曲分析确定结构二阶效应大小会存在较大误差。 表3 二阶P-Δ-δ弹性分析各工况结构极限承载力 （单位:kN） 图6 二阶P-Δ-δ弹性分析各工况结构极限承载力对比 直接分析各工况结构极限承载力如下表所示，与二阶P-Δ-δ弹性分析结果变化规律类似。1阶屈曲模态模型结构极限承载力随初始缺陷代表值的增大逐渐下降，当缺陷代表值为L/300时，其极限承载力相比无缺陷工况下降19.5%；采用第2阶或第3阶屈曲模态定义结构整体缺陷时，结构极限承载力变化不显著，当缺陷代表值取为L/300时，其极限承载力相比无缺陷工况分别下降6.7%和3.8%。 直接分析相比二阶P-Δ-δ弹性分析，结构极限承载力下降15%左右。
A4工况（1阶屈曲模态）结构失稳临界状态变形如下图所示，网壳过渡区构件最先发生较大塑性应变导致网壳结构发生整体屈曲。
图9 A4工况结构失稳临界状态
图10 B4工况结构失稳过程
图11 B4工况结构失稳临界状态 C4工况（3阶屈曲模态）结构失稳临界状态变形如下图所示，网壳过渡区构件最先发生较大塑性应变导致网壳结构发生整体屈曲，与A4工况不同之处在于，屈曲构件处于结构45°方向。
图12 C4工况结构失稳过程
图13 C4工况结构失稳临界状态  图14 构件编号示意图 表4 构件C1轴力对比
表 5 构件 C1 弯矩对比
表6 构件C1应力对比
表7 构件C2轴力对比
表8 构件C2弯矩对比
表 9 构件 C2 应力对比 以上分析结果表明，对于空间网壳结构，结构二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析极限承载力和构件内力受整体缺陷形态和缺陷代表值影响显著，结论如下： （1） 采用不同初始缺陷形态，结构失稳模式存在区别；采用结构第一阶屈曲模态作为结构初始缺陷形态，结构极限承载力最低，与《钢结构设计标准》中的相关规定一致； （2） 采用二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析得到的结构安全系数均小于线性屈曲分析结果，对于空间结构应采用直接分析方法或二阶P-Δ-δ弹性分析方法计算结构安全系数，若结构二阶效应明显，应采用直接分析法计算； （3） 整体缺陷代表值的大小对构件弯矩存在较大影响，对构件轴力影响较小，构件最大应力随着整体缺陷代表值的增大而增加。 |
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