屈讼昭 王志骞

联方—凯威特型弦支穹顶结构兼具联方型弦支穹顶和凯威特型弦支穹顶的特点,现就这种结构的静力性能研究如下。

1 计算模型

计算模型跨度99 m,内圈凯威特部分径肋数量为6,外圈联方部分径肋数量为48,整个模型的环杆圈数为16,模型如图1所示。矢跨比为1/6,下部索从最外圈向内连续布置8圈,环撑杆的高度从里圈到外圈依次为:内四圈为4.5 m,最外两圈为7.0 m,其余的为5.5 m。杆件为圆钢管,上部单层网壳部分采用截面299×8,下部支撑竖杆采用钢管截面为219×7,斜向拉杆采用钢拉杆A80,环索采用半平行钢丝束A7×73。钢管的弹性模量为E=2.06×1011N/m2,索的弹性模量为 E=1.9×1011N/m2,上部单层网壳节点采用刚接,下部竖杆与网壳的连接节点和竖杆与索的连接节点都采用铰接。上部单层网壳杆件采用Beam4单元,下部支撑体系径向拉杆和竖向撑杆采用 Link8单元,环索采用Link10单元模拟。支撑方式为周边固定铰支撑,荷载为全跨面荷载2 kN/m2。

2 结构分析

索的预应力采用初应变法引入,由于超扁的网壳结构具有很高的几何非线性,结构的刚度随着荷载的增大而明显减小,所以在分析过程中要考虑结构的几何非线性。

根据联方—凯威特复合型弦支穹顶结构的对称性,取结构一周的1/12为研究对象,如图2所示,下部预应力索按从内到外依次编号为1,2,3,4,5,6,7,8。对弦支穹顶结构的8道环索施加两种不同的预应力模式,模式1预应力水平 T=960 kN,模式2预应力水平T=1 373 kN。节点编号、纵向杆件序号和环向杆件序号分别按从内圈到外圈逆时针顺次编写。……