r - The Hong Kong Polytechnic University

The 5th Cross-strait Conference on Structural and Geotechnical Engineering (SGE-5)
Hong Kong, China, 13-15 July 2011
焊 接 球 对 网 壳 稳 定 性 影 响 的 精 细 化 分 析
1
2
2
武 芳 丁 茂 强 顾 磊
3
傅 学 怡
3
陈 贤 川
(1. 深 圳 华 森 建 筑 与 工 程 设 计 顾 问 有 限 公 司 , 广 东 深 圳 ,518054;
2. 哈 尔 滨 工 业 大 学 深 圳 研 究 生 院 , 广 东 深 圳 518055;3. 深 圳 大 学 , 广 东 深 圳 518060)
摘 要 : 焊 接 空 心 球 节 点 在 网 壳 结 构 中 应 用 广 泛 , 目 前 单 层 网 壳 均 采 用 刚 接 于 结 点 的 空 间 梁 单 元
进 行 分 析 , 未 能 考 虑 焊 接 球 节 点 的 影 响 。 本 文 采 用 ANSYS 软 件 中 的 Shell181 单 元 模 拟 钢 管 杆 件 和
空 心 球 节 点 , 建 立 了 一 个 K6(2) 型 单 层 球 面 网 壳 的 精 细 化 有 限 元 模 型 , 进 行 考 虑 几 何 非 线 性 和 材 料
弹 塑 性 的 双 重 非 线 性 分 析 , 并 通 过 精 细 化 分 析 与 传 统 的 梁 单 元 模 型 分 析 的 对 比 , 得 到 了 单 层 球 面 网
壳 极 限 破 坏 时 杆 件 和 节 点 塑 性 应 力 分 布 、 细 部 破 坏 模 式 和 极 限 荷 载 的 精 细 化 分 析 结 果 。 本 文 还 进 行
了 参 数 分 析 , 讨 论 了 焊 接 球 节 点 壁 厚 、 直 径 对 网 壳 极 限 荷 载 的 影 响 规 律 , 对 焊 接 空 心 球 节 点 单 层 网
壳 的 有 限 元 分 析 和 工 程 设 计 提 出 了 建 议 。
关 键 词 : 精 细 化 有 限 元 分 析 焊 接 空 心 球 节 点 单 层 球 面 网 壳 稳 定 性
A REFINED ULTIMATE BEARING CAPACITY ANALYSIS ON SINGLE LAYER
LATTICED DOMES WITH WELDED HOLLOW SPHERICAL JOINTS
Wu Fang 1 Ding Maoqiang 2 Gu Lei 2 Fu Xueyi 3 Chen Xianchuan 3
1
Shenzhen Hua Sen Architecture & Engineering Design Consultants Ltd., Shenzhen 518054, China;
2 shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China;
3 Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Abstract: The Welded hollow spherical joints are widely used in latticed shells. Calculate model of space beam
elements jointing rigidly at nodes is adopted in FEM analysis at present, the influence of welded hollow
spherical joints is ignored. In this paper, shell181 element of ANSYS software was chosen to simulate steel
tubes and spherical joints, a refined FEM structure model of a Kiewitt-6-2 latticed dome was established,
nonlinear analysis considering geometrical nonlinear and material elasticity-plasticity was carried out. By
comparing refine analysis with traditional beam element analysis, refined results on plastic stress distribution,
detailed failure mode and limit load was concluded. With a good deal of parameters comparison, impacting
factors such as thickness and diameter of welded hollow spherical joints was discussed, the influence
characteristic was revealed. Then, some suggestions for FEM analysis and design of latticed dome with welded
hollow spherical joints were put forward.
Keywords: Refined finite element analysis, welded hollow spherical joint, single layer latticed dome, stability.
一 、 前 言
杆 焊 接 空 心 球 节 点 在 网 壳 结 构 中 应 用 较 广 泛 , 目 前 单 层 网 壳 均 采 用 刚 接 于 结 点 的 空 间 梁 单 元 进
行 分 析 , 未 能 考 虑 焊 接 球 节 点 的 影 响 ; 而 焊 接 球 节 点 的 研 究 主 要 集 中 在 单 一 节 点 的 强 度 和 承 载 力 ,
未 能 考 虑 整 体 结 构 中 球 节 点 的 性 能 。 文 献 [1] 基 于 几 何 非 线 性 的 海 量 参 数 研 究 总 结 了 网 壳 结 构 稳 定 破
坏 的 全 过 程 规 律 , 提 炼 了 可 供 工 程 技 术 人 员 使 用 的 单 层 网 壳 稳 定 承 载 力 的 计 算 公 式 , 并 已 纳 入 我 国
基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (90715012,50878065)、 哈 尔 滨 工 业 大 学 科 研 创 新 基 金 (HIT.NSRIF.2009133) 资 助 项 目
作 者 简 介 : 武 芳 (1981-), 女 , 硕 士 , 结 构 工 程 师 , 从 事 建 筑 结 构 设 计 工 作 。
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