杨成栋, 黄永强,2, 闫泽升

(1 华建集团华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002；2 上海超高层建筑设计工程技术研究中心，上海 200002)

0 引言

混凝土壳体结构在形态上更符合力学概念,将弯矩转化为薄膜内力,能充分利用混凝土抗压强度大的特点;因其造价低、厚度小、跨度大得到广泛应用。然而随着建筑造型越来越大胆、创新,壳体结构造型及受力也就越来越复杂,因此对薄壳结构的性能分析也就越发重要。

此时,传统的力学分析方法难以发现结构设计中存在的一些问题;采用有限元法进行薄壳结构的非线性全过程分析,则是预测结构承载力及受力性能的有效手段[1-2]。

1 工程概况

第十届中国花卉博览会世纪馆为体现建筑的轻盈、灵动,屋面采用大跨混凝土薄壳结构。壳面采用250mm厚C40混凝土,跨度在24～30m范围,矢跨比约为1/16～1/10;屋面支撑在周边剪力墙与摇摆柱上,为平衡拱壳的水平反力,在剪力墙面外设置翼墙,摇摆柱顶设置预应力混凝土环梁。东西区中间为26m跨度的中央通道,由四道张弦桁架形成自平衡体系,结构体系及布置见文献[3]。

2 弹塑性分析方法

由于混凝土损伤会导致其发生强度退化和刚度软化,尤其是复杂结构中常会出现混凝土受压区和受拉区耦合的情况[4],采用隐式计算的牛顿迭代时常会出现数值不收敛的问题。此时通常采用显示时间积分算法(即中心差分法),显示积分算法无需迭代,能解决数值收敛问题;但采用显示时间积分算法时,存在累积误差和动力效应相互影响放大的问题。……