1.基本介绍

某单层柱面网壳，结构总长度为48m左右。跨度30m。屋顶矢跨比1/6.57，网格为矩形，跨度与长度方向的杆件长度分别为1.8m、1.5m，截面分别为BOX 100×200×5×5与BOX 60×120×5×5。

2.考虑的荷载：

（1） 荷载：包括结构自重、玻璃重量、拉索预应力；

（2） 活荷载：考虑了满布、不均匀分布3种情况；

（3） 风荷载：考虑左右风向两种情况；

（4） 地震作用：考虑X、Y、Z三种方向；

（5） 温度：考虑升温和降温两种情况；

3.结构动力特性

前三阶振型

4.位移校核

所有非地震标准组合作用下，屋面结构最大竖向位移为51mm，相应的u/L=1/588，小于《空间格构结构设计规程》（DG/TJ08-52-2004）对网壳屋盖结构最大容许变形值的规定（L/300）；包络工况与各单工况作用下结构的变形图见下图。

UZ包络值（ｍ）

5.结构整体稳定性分析

5.1 Buckling分析

表 不同荷载组合作用下的荷载屈曲因子

“恒+活(满)”作用下前三阶屈曲模态

“恒+风(左)”作用下前三阶屈曲模态

可以看出“恒+活(满)”组合作用下，结构的第一阶屈曲荷载因子最小，为6.3594。也就是说这个组合是稳定性分析中结构的控制组合。

5.2 非线性荷载-位移全过程跟踪分析

利用“恒+活(满布)”作为稳定性分析的工况，考虑几何非线性、材料弹塑性与初始几何缺陷，对结构进行非线性“荷载-位移”全过程跟踪。其中以第一阶屈曲模态作为初始缺陷的分布，节点最大竖向几何缺陷分别取0mm、20mm、40mm、60mm、100mm，其中100mm是《网壳结构技术规程》(JGJ 61━2003)的建议值(L/300)。

不同条件下的荷载-位移曲线

极限荷载系数与最大初始缺陷之间的关系曲线

表 不同最大初始缺陷值对应的极限荷载因子

6.小结

通过这个工程的计算，对单层柱面网壳结构的了解也进一步加深：

（1）单层柱面网壳在结构体系上其实不是特别合理的一种结构形式。很简单，网壳结构重在屋面体系的整体作用，而单层柱面网壳实际上相当于单跨梁，整体作用不是很强，所以这种结构体系往往跨度不能做得很大。

（2）单层柱面网壳结构，特别是这种勒环型网格布置，往往是稳定性起控制作用。

（3）单层柱面网壳结构，跨端不能是铰接。结构发生失稳的原因其实就是薄膜应力，也就是轴压力。如果跨端设置为铰接的话，则跨度方向杆件主要以轴压力为主，而网壳的厚度又很小，所以进一步增加了结构整体失稳的可能性。这点在实际项目中跟设计单位发生过争论。不过，后来设计方终于还是接受了我们的建议。

（4）单层柱面网壳结构对活荷载不均匀布置较为敏感，特别是半跨布置的情况。这点在位移和内力上可以反映的较为明显。