剛芹果 趙程彰

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071002)

柱面網殼攀達施工的穩(wěn)定性★

剛芹果 趙程彰

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071002)

建立了柱面網殼攀達施工過程面外受力模型，通過對其系統(tǒng)的勢能分析，得出該施工方法存在面外失穩(wěn)的可能性，并給出了其穩(wěn)定的狀態(tài)，為實際應用柱面網殼攀達施工方法提供了依據。

攀達施工，柱面網殼，提升技術，模型

攀達施工技術是一種高效的施工方法。根據結構的形體分為兩類[1]：第一類是雙曲面型網殼結構；第二類是柱面網殼結構。由于第二類的施工方法是整體提升，且有兩個自由度[2]，因此，在施工過程中存在面外失穩(wěn)問題。本文以一個簡單的模型，對第二類施工方法穩(wěn)定性進行分析。

1 提升過程的模型

柱面網殼在整體吊裝過程中面外失穩(wěn)分析的簡單模型見圖1。

其中下段是剛性的網殼，上段為吊裝用的鋼索系統(tǒng)。

2 模型的分析

用能量法分析圖示系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。該系統(tǒng)在任意位置的勢能包括下段的重力勢能以及上段的彈性勢能。

下段剛性段的重力勢能為：

V1=mgacosθ

(1)

其中，a為剛性段的重心到支撐點的距離;θ為剛性段偏離垂直位置的角度。

上段鋼索的彈性勢能與其變形有關。為此，根據圖1所示，計算鋼索的伸長量為:

(2)

其中，l1,l2分別為下段和上段在垂直位置時的長度。假設上段鋼索的彈性系數較大，則其變形量可由式(2)得到其近似式為：

(3)

根據該表達式，可得鋼索部分的彈性勢能為：

(4)

根據式(1)和式(4)，可得整個模型的勢能為：

(5)

為了分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的勢能對θ求導數：

(6)

(7)

(8)

由式(7)，驗證可知：

(9)

所以，系統(tǒng)在垂直位置(θ=0)處是不穩(wěn)定的狀態(tài)，其穩(wěn)定的平衡狀態(tài)是θ=θ2。這就解釋了第二類攀達施工方法容易失穩(wěn)的原因。

3 結語

本文運用一個簡單的模型，對柱面網殼攀達施工方法的穩(wěn)定性進行了分析，發(fā)現該施工方法存在面外失穩(wěn)問題。為了防止該失穩(wěn)現象的發(fā)生，在施工過程中，應在結構的面外部分采用加強結構形式。該結論為實際應用攀達施工方法提供了理論依據[1]。

[1] 董石麟，羅堯治，趙 陽.新型空間結構分析、設計和施工[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 包洪澤，鄧 華.鉸接桿系機構穩(wěn)定性條件[J].浙江大學學報，2006,40(1)：78-84.

Stability of Pantadome’s construction of cylindrical latticed shells★

Gang Qinguo Zhao Chengzhang

(CollegeofArchitectureandCivilEngineering,HebeiUniversity,Baoding071002,China)

The model of Pantadome’s construction of cylindrical latticed shells under the out-of-plane forces was presented. With the energy method, the out-of-plane instability was founded. And the stability state was also provided. Provided basis for practical application of cylindrical shells climbing construction method.

Pantadome’s construction, cylindrical latticed shell, lifting technology, model

2015-01-12★:河北大學創(chuàng)業(yè)訓練項目(項目編號：201410075012)

剛芹果(1967- )，男，教授; 趙程彰(1991- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)09-0034-01

TU311.2

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