大跨空間結構整體穩定分析指南

01

整體穩定分析的意義

為什么需要進行整體穩定分析?哪些結構需要?

我們知道在鋼構件驗算時,需要驗算腹板和翼緣的穩定性,保證板件的高厚比或寬厚比在一定限值范圍內,這叫局部穩定驗算。桿件是由腹板和翼緣組成的,即使腹板和翼緣不會局部失穩,如果桿件軸壓較大,或者長細比較大,還容易出現桿件層面的穩定問題,還需要桿件穩定驗算。

結構是由桿件組成的,對于某些結構(比如單層網殼)宏觀上結構內部存在較大軸壓力,即使我們保證了桿件層面穩定,也不能保證整體層面穩定。因此這類結構需要進行整體穩定驗算,這如同局部穩定和桿件穩定的關系。對于結構而言桿件就是結構的局部而那些宏觀來看主要是抗彎的空間結構(比如平板網架)則無需進行整體穩定驗算,保證桿件穩定就可以了。

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖1


02

整體穩定分析的執行步驟

1)線性屈曲分析

線性屈曲分析沒有考慮缺陷、幾何非線性、材料非線性,是一個比較理想狀態,因此得到的臨界荷載系數偏大。

主要意義在于:1-可以快速判斷結構的剛度情況,如果臨界荷載系數K小于4.2,那么就不用往后算了,幾何非線性/彈塑性全過程分析肯定滿足不了規范要求,需要直接去修改模型;2-通過對每個組合進行線性屈曲分析可以知道哪個組合是控制組合;3-后面缺陷定義的時候,需要基于屈曲模態來生成。

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖2

2)幾何非線性/彈塑性全過程分析

該方法為《空間網格結構技術規程》4.3.2推薦的方法。幾何非線性時需要滿足K>4.2,彈塑性全過程時需要滿足K>2.0。并且需要考慮活荷載不理不利布置和初始缺陷。

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖3
大跨空間結構整體穩定分析指南的圖4


03

RFEM6 進行整體穩定分析的優勢

1)輕松實現所有組合的穩定分析,不留隱患

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖5

RFEM 6中的荷載組合都是由設計狀況生成的,因此只要通過“組合助手”中的設置,就可以批量的讓生成的荷載組合進行穩定計算、考慮缺陷、結構調整(剛度修正,各種非線性考慮與否)等操作。

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖6


2)缺陷通過后臺計算考慮,不破壞原始幾何模型

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖7

缺陷的定義類似工況,并不是修改幾何模型,而做一項設置,“組合助手”里勾選了該缺陷設置,計算的時候就會采用偏移后的有限元模型,沒有勾選,就采用原始有限元模型。因此一個模型中可以同時計算有缺陷、無缺陷的狀況。


3)桿件彈塑性按照材料的應力-應變模型考慮

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖8
可以按照雙線性,也可以按照試驗得到的應力-應變數據輸入。
大跨空間結構整體穩定分析指南的圖9

4)所有情況(線性/非線性,有/無缺陷)的分析,一個模型文件足矣,模型維護成本低,設計效率高。

大跨空間結構整體穩定分析指南的圖10

通過“組合助手”中參數的設置,從而可以實現雖然荷載組合內容一樣,但是計算時考慮的參數不一樣(線性/非線性、穩定分析方法、缺陷考慮與否、材料非線性、剛度修正等)。如果在別的軟件中,可能要復制好幾個文件實現該目的,如果模型修改(這是經常性的),那么工作量可想而知。


04

整體穩定分析指南領取

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大跨空間結構整體穩定分析指南的圖11

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