不同雪荷載分布形式下弦支穹頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究

王 猛，王軍林，李紅梅，敦晨陽，孫建恒

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，河北 保定 071001）

弦支網(wǎng)殼形式最早是由日本政法大學(xué)的川口衛(wèi)（M. Kawagucki）教授于1993 年提出的，他將單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)部分組合起來，組成現(xiàn)在所定義的弦支網(wǎng)殼［1］。弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)將索與桿形成整體，索的預(yù)應(yīng)力通過撐桿傳力，使得上部單層網(wǎng)殼產(chǎn)生1 個向上的位移，與荷載作用下產(chǎn)生的位移相抵消。相對索穹頂，弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)減小了周圍環(huán)梁的壓力，降低了施工難度。

隨著工程上不斷的應(yīng)用，在靜力的穩(wěn)定方面［2-3］、地震方面的動力響應(yīng)［4-5］、風(fēng)荷載方面［6-7］和沖擊荷載方面［8］都有相對較多的研究成果。但是，全球氣候條件在近些年有很大的惡略發(fā)展趨勢，各種建筑都會受到嚴重的影響。其中，風(fēng)雪的作用最為關(guān)鍵。又由于以往分析中，大跨結(jié)構(gòu)受到其中的影響更為突出，相對弦支穹頂在此方面的研究也比較少。由于雪荷載在分布形式上具有不均勻性，荷載位置的復(fù)雜性會造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，而弦支穹頂和一般意義的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在這種情況下有明顯區(qū)別。因此，進行非均勻分布雪荷載作用下弦支穹頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析、找出與傳統(tǒng)單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的區(qū)別、判斷失穩(wěn)時的雪荷載分布情況，可為弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析提供理論依據(jù)。

1 弦支網(wǎng)殼分析模型及參數(shù)選取

如圖1（a）所示，凱威特型球面網(wǎng)殼跨度40 m，矢跨比1/8，即矢高5 m。其中，網(wǎng)殼桿截面分別為 徑向121 mm×3.5 mm，斜向114 mm×3.5 mm。拉 索和撐桿的布置如圖1（b）所示，由外向內(nèi)外撐桿長度為3、3、3、2、2 m，撐桿直徑和尺寸均為90 mm×2.5 mm?！?br>