大跨空间结构整体稳定分析指南
01
整体稳定分析的意义
为什么需要进行整体稳定分析?哪些结构需要?
我们知道在钢构件验算时,需要验算腹板和翼缘的稳定性,保证板件的高厚比或宽厚比在一定限值范围内,这叫局部稳定验算。杆件是由腹板和翼缘组成的,即使腹板和翼缘不会局部失稳,如果杆件轴压较大,或者长细比较大,还容易出现杆件层面的稳定问题,还需要杆件稳定验算。
结构是由杆件组成的,对于某些结构(比如单层网壳)宏观上结构内部存在较大轴压力,即使我们保证了杆件层面稳定,也不能保证整体层面稳定。因此这类结构需要进行整体稳定验算,这如同局部稳定和杆件稳定的关系。对于结构而言杆件就是结构的局部。而那些宏观来看主要是抗弯的空间结构(比如平板网架)则无需进行整体稳定验算,保证杆件稳定就可以了。
02
整体稳定分析的执行步骤
1)线性屈曲分析
线性屈曲分析没有考虑缺陷、几何非线性、材料非线性,是一个比较理想状态,因此得到的临界荷载系数偏大。
主要意义在于:1-可以快速判断结构的刚度情况,如果临界荷载系数K小于4.2,那么就不用往后算了,几何非线性/弹塑性全过程分析肯定满足不了规范要求,需要直接去修改模型;2-通过对每个组合进行线性屈曲分析可以知道哪个组合是控制组合;3-后面缺陷定义的时候,需要基于屈曲模态来生成。
2)几何非线性/弹塑性全过程分析
该方法为《空间网格结构技术规程》4.3.2推荐的方法。几何非线性时需要满足K>4.2,弹塑性全过程时需要满足K>2.0。并且需要考虑活荷载不理不利布置和初始缺陷。
03
RFEM6 进行整体稳定分析的优势
1)轻松实现所有组合的稳定分析,不留隐患
RFEM 6中的荷载组合都是由设计状况生成的,因此只要通过“组合助手”中的设置,就可以批量的让生成的荷载组合进行稳定计算、考虑缺陷、结构调整(刚度修正,各种非线性考虑与否)等操作。
2)缺陷通过后台计算考虑,不破坏原始几何模型
缺陷的定义类似工况,并不是修改几何模型,而做一项设置,“组合助手”里勾选了该缺陷设置,计算的时候就会采用偏移后的有限元模型,没有勾选,就采用原始有限元模型。因此一个模型中可以同时计算有缺陷、无缺陷的状况。
3)杆件弹塑性按照材料的应力-应变模型考虑
4)所有情况(线性/非线性,有/无缺陷)的分析,一个模型文件足矣,模型维护成本低,设计效率高。
通过“组合助手”中参数的设置,从而可以实现虽然荷载组合内容一样,但是计算时考虑的参数不一样(线性/非线性、稳定分析方法、缺陷考虑与否、材料非线性、刚度修正等)。如果在别的软件中,可能要复制好几个文件实现该目的,如果模型修改(这是经常性的),那么工作量可想而知。
04
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