李 峰，姚 建，景 華

(1 西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院， 西安 710055；2 西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與抗震教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710055)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電形式也越來越多樣化，如風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、光伏發(fā)電、火力發(fā)電和核能發(fā)電等等。近幾年，我國大力發(fā)展清潔能源，取得了顯著的成績[1]，但是由于風(fēng)力、水力、太陽能受天氣影響較大，技術(shù)也不太成熟，發(fā)電不穩(wěn)定。核能發(fā)電雖然穩(wěn)定，但是由于日本福島核泄漏事件，受到了一定的影響。所以從技術(shù)和安全角度來講，我國還是以火力發(fā)電為主。據(jù)國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)，2018年我國火力發(fā)電裝機(jī)總量依然達(dá)到了60.2%。

新建火電廠或舊電廠的改造都需要新建大量的干煤棚建筑，我國傳統(tǒng)的火電廠干煤棚結(jié)構(gòu)形式主要有：拱架、門式剛架、網(wǎng)架及網(wǎng)殼等[2]。由于門式剛架、拱架或柱面網(wǎng)殼等結(jié)構(gòu)會(huì)存在一些由于工藝技術(shù)受限而產(chǎn)生的空間浪費(fèi)，為了能更好地利用主體結(jié)構(gòu)下的空間，使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，部分學(xué)者研究出了由三段不同曲率圓弧拼接形成的三心圓柱面截面形狀的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。

隨著火電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對干煤棚結(jié)構(gòu)跨度形體功能等各方面要求越來越高，開始出現(xiàn)了如充氣膜結(jié)構(gòu)，張弦桁架[3]等新穎的結(jié)構(gòu)形式。巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[4]是針對復(fù)雜網(wǎng)格結(jié)構(gòu)傳力不夠明確、主次構(gòu)件分布不夠明晰的特點(diǎn)，重新提出的基于兩級傳力的大跨度網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由兩級組成，第一級為大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，稱為主結(jié)構(gòu)，可以由組合桿組成巨型桿系結(jié)構(gòu)，或者由立體桁架交叉形成立體桁架梁系結(jié)構(gòu)；第二級為普通的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，稱為子結(jié)構(gòu)，布置于主結(jié)構(gòu)的大網(wǎng)格中，可以采用單層網(wǎng)殼、平板網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)構(gòu)成子結(jié)構(gòu)。

圖1 2018年我國電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖

本文將傳統(tǒng)三心圓柱面網(wǎng)殼與聯(lián)方型巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，提出一種三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并且對三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體形參數(shù)進(jìn)行分析，將其與三心圓柱面雙層網(wǎng)殼進(jìn)行對比。

1 結(jié)構(gòu)體型參數(shù)分析

三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的受力性能與體型(三心圓橫斷面幾何形狀)有密切關(guān)系，相同跨度不同體型的三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布和峰值有著巨大差異，所以合理的體型參數(shù)能使結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能，使結(jié)構(gòu)在滿足承載力的要求下，降低造價(jià)。下面由三心圓柱面橫斷面的幾何關(guān)系來分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定的參數(shù)及計(jì)算可得的體形參數(shù)。文獻(xiàn)[2]中對三心圓柱面雙層網(wǎng)殼(圖2)體型參數(shù)及其幾何關(guān)系的研究如下：

圖2 三心圓柱面雙層網(wǎng)殼體型參數(shù)示意圖

由圖2推導(dǎo)得幾何關(guān)系方程式：

(1)

α=nθn,γ=mθm,G=m+2n

(2)

α+β+γ/2=π/2

(3)

(4)

圖2及式(1)～(4)中：b為網(wǎng)格尺寸；h為網(wǎng)殼厚度；G為橫斷面方向網(wǎng)格總數(shù)；n，m分別為圓弧段Ⅰ，Ⅱ的網(wǎng)格數(shù)；Rn，Rm分別為圓弧段Ⅰ，Ⅱ的曲率半徑；θn，θm分別為圓弧段Ⅰ，Ⅱ的一個(gè)網(wǎng)格圓心角；α，γ分別為圓弧段Ⅰ，Ⅱ的圓心角；β為落地傾角；D為結(jié)構(gòu)跨度。

干煤棚網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于工藝要求，需首先確定圓弧段I的半徑長度。由式(1)～(4)可知，除了圓弧段I的半徑長度，三心圓柱面雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體型的確定還與落地傾角β、各圓弧段的網(wǎng)格數(shù)(m,n)以及網(wǎng)殼厚度h等參數(shù)有關(guān)。確定以上參數(shù)，再使用MATLAB等計(jì)算軟件利用迭代法根據(jù)式(1)～(4)推導(dǎo)出網(wǎng)格尺寸b等其余參數(shù)，確定結(jié)構(gòu)體型。

針對干煤棚網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用上述方法確定結(jié)構(gòu)體型，但對于本文巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)確定其結(jié)構(gòu)體型采用的參數(shù)主要是落地傾角β、結(jié)構(gòu)跨度D、矢高H、圓弧段Ⅰ大網(wǎng)格數(shù)N、圓弧段Ⅱ大網(wǎng)格數(shù)M、小網(wǎng)格的數(shù)量X以及高度因子hconst，并且建立的三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(橫斷面圖如圖3所示)采用如下規(guī)定：1)三段圓弧光滑連接且大網(wǎng)格尺寸相同；2)主結(jié)構(gòu)為倒放四角錐形空間桁架，子結(jié)構(gòu)可自由選擇，本文采用平板網(wǎng)架作為子結(jié)構(gòu)；3)巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上弦延長線交點(diǎn)位于圓弧上。

圖3 三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)橫斷面

圖3中：Ab為結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格上弦桿延長線交點(diǎn)間長度；a為結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格弦桿長度；h1為結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格高度，h1=ahconst；h2為結(jié)構(gòu)縱向桁架高度；其余參數(shù)同圖2。

建立網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是根據(jù)式(1)與式(2)中圓弧段Ⅰ與圓弧段Ⅱ弧長的比例關(guān)系，由于雙層網(wǎng)殼中每弧段由許多小網(wǎng)格組成，累加網(wǎng)格長度近似等于弧段長度，誤差較小。如果采用巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，各個(gè)圓弧段由幾個(gè)大網(wǎng)格組成，累加的大網(wǎng)格長度與弧段長度相差較大，所以根據(jù)各個(gè)圓弧段的大網(wǎng)格數(shù)量來確定結(jié)構(gòu)的比例關(guān)系，本節(jié)將根據(jù)此比例關(guān)系調(diào)整原文獻(xiàn)中式(1)～(4)以適用于巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

由圖3推導(dǎo)可得幾何關(guān)系方程式(5)～(8)：

(5)

(6)

(7)

(8)

由前面規(guī)定巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上弦延長線交點(diǎn)位于圓弧上，根據(jù)圖4所示的大網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系，得到如下關(guān)系式：

圖4 三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)大網(wǎng)格幾何關(guān)系示意圖

(9)

ahconst=h1

(10)

(11)

(12)

對于三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，給定結(jié)構(gòu)跨度D、結(jié)構(gòu)高度H、弧段Ⅰ大網(wǎng)格數(shù)N與弧段Ⅱ大網(wǎng)格數(shù)M、桁架高度因子hconst，再根據(jù)式(5) ～ (12)計(jì)算其余參數(shù)，就可確定三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的體型。

2 三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

2.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件MST并依據(jù)《空間網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程》(JGJ 7—2010)[5]中相關(guān)規(guī)定建立三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行滿應(yīng)力設(shè)計(jì)。平板網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型如圖5所示，基本模型采用以倒放四角錐為基本單元的空間立體桁架作為主結(jié)構(gòu)，正放雙層平板網(wǎng)架作為子結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)跨度D為140m，矢高H為50m，圓弧段Ⅰ大網(wǎng)格數(shù)N與圓弧段Ⅱ大網(wǎng)格數(shù)M均為2，落地傾角β為5°，根據(jù)以上幾個(gè)參數(shù)以及上一節(jié)所推導(dǎo)的關(guān)系式應(yīng)用MATLAB算出其余參數(shù)(表1)，結(jié)構(gòu)拱向兩對邊開口，縱向兩對邊采用上下弦固定鉸支，整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出單向受力狀態(tài)，荷載主要沿著拱軸方向傳遞到縱向兩邊的支座上，空間受力不明顯，傳力路徑清晰。

圖5 計(jì)算模型

基本模型主結(jié)構(gòu)的體型參數(shù) 表1

對以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)[6](簡稱荷載規(guī)范)主要的荷載及其取值如下：

(1)恒載：主要桿件自重、節(jié)點(diǎn)自重、樓面或屋面覆蓋材料自重，桿件自重由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成，節(jié)點(diǎn)自重按桿件總重的20%～30%估算，桿件自重及節(jié)點(diǎn)自重通過對結(jié)構(gòu)施加重力加速度來實(shí)現(xiàn)，屋面覆蓋材料及吊頂?shù)热∥菝婧爿d為0.8kN/m2。

(2)屋面活載：按不上人屋面取0.5 kN/m2。

(3)雪荷載：SK=μrS0，其中SK為雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2；μr為屋面積雪分布系數(shù)；S0為基本雪壓，kN/m2。我國火電廠分布主要集中在華北及東北地區(qū)，基本雪壓取值取大致均值0.450 kN/m2，均勻分布時(shí)μr=l/8f=0.35，取值為0.4。由荷載規(guī)范表7.2.1第3項(xiàng)：μr,m=0.2+10f/l,且μr,m≤2,計(jì)算得μr,m=4.2>2取μr,m=2。

(4)風(fēng)荷載：依據(jù)我國火電廠分布情況，基本風(fēng)壓取0.40 kN/m2，風(fēng)荷載采用文獻(xiàn)[7]建議的風(fēng)荷載體型系數(shù)分區(qū)計(jì)算施加。

根據(jù)荷載規(guī)范，對結(jié)構(gòu)取荷載基本組合進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，本文選用以下七種荷載組合工況分析結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下的內(nèi)力。工況一：1.3×恒載+1.5×活載；工況二：1.3×恒載+1.5×活載(半跨)；工況三：1.3×恒載+1.5×雪荷載(非均布)；工況四：1.3×恒載+1.5×風(fēng)荷載；工況五：1.3×恒載+1.5×活載+1.5×0.6×風(fēng)荷載；工況六：1.3×恒載+1.5×活載(半跨)+1.5×0.6×風(fēng)荷載；工況七：1.3×恒載+1.5×雪荷載(非均布)+1.5×0.6×風(fēng)荷載。

結(jié)構(gòu)在各個(gè)工況下的最大軸力、最大豎向位移以及支座處水平推力如表2所示。

各工況下結(jié)構(gòu)最大內(nèi)力及位移 表2

由表2可知，結(jié)構(gòu)在工況六作用下產(chǎn)生最大拉力，最大豎向位移出現(xiàn)在工況五作用下。上下弦鉸支情況下，下弦支座處水平推力遠(yuǎn)大于上弦支座處，其中工況一作用下結(jié)構(gòu)下弦支座水平推力最大為1 962.4kN。這些軸力及位移最值均出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)第7榀主桁架，其中最大壓力出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)約1/4跨處主桁架下弦桿，最大拉力出現(xiàn)在無活載的半跨支座處下弦桿，最大豎向位移出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)跨中位置。下文對第7榀主桁架內(nèi)力進(jìn)行分析，由于該結(jié)構(gòu)是對稱結(jié)構(gòu)、對稱荷載，取左半部分為研究對象，對該榀主結(jié)構(gòu)橫斷面弦段進(jìn)行編號，見圖6，并繪制工況一作用下結(jié)構(gòu)第七榀主桁架弦桿內(nèi)力，如圖7所示。

圖6 弦段及桿件編號示意圖

圖7 工況一作用下第7榀主桁架弦桿內(nèi)力

由圖7可以發(fā)現(xiàn)，XD2上弦桿受拉，下弦桿受壓；XD4上弦桿受壓，下弦桿受拉；XD1上弦桿由受壓變?yōu)槭芾?，下弦桿由受拉變?yōu)槭軌?；XD3上弦桿由受拉變?yōu)槭軌海孪覘U受壓且逐漸減??；XD1，XD2，XD3桿件的內(nèi)力在靠近弦段連接處增大，而在XD3與XD4之間減小，這是由于XD1，XD2，XD3之間斜率變化較大，而XD3與XD4之間斜率變化較小，這說明結(jié)構(gòu)的內(nèi)力受到橫斷面的形狀的影響，在斜率較大的弦段轉(zhuǎn)折點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生較大內(nèi)力。

2.2 參數(shù)分析

建立模型時(shí)，采用的參數(shù)主要有：落地傾角β、結(jié)構(gòu)跨度D、矢高H、圓弧段Ⅰ大網(wǎng)格數(shù)N、圓弧段Ⅱ大網(wǎng)格數(shù)M、小網(wǎng)格的數(shù)量X、高度因子hconst，下面對結(jié)構(gòu)落地傾角β、結(jié)構(gòu)的矢跨比、弦段比例M/N以及支承形式等主要參數(shù)進(jìn)行分析。

2.2.1 落地傾角大小的影響

落地傾角對結(jié)構(gòu)的橫斷面形狀產(chǎn)生一定的影響(圖8)，在跨度、矢高以及各弦段的大網(wǎng)格數(shù)一定時(shí)，隨著落地傾角的增大結(jié)構(gòu)兩側(cè)弦段向內(nèi)收縮，因此會(huì)對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力產(chǎn)生一定的影響。

圖8 落地傾角對結(jié)構(gòu)形狀影響

下面對結(jié)構(gòu)在落地傾角為0°，5°，10°，15°，20°下內(nèi)力峰值、最大豎向位移以及用鋼量的變化情況進(jìn)行分析，其結(jié)果如表3和圖9所示。

不同落地傾角下各弦段最大內(nèi)力/kN 表3

由表3可知各個(gè)弦段中最大的內(nèi)力一般出現(xiàn)在各個(gè)弦段相互連接的地方，可見弦段連接的桿件應(yīng)為控制桿件。從整體上看，XD1與XD3以受壓為主，XD2與XD4出現(xiàn)受拉的情況，并且隨著落地傾角的增大各個(gè)弦段最大內(nèi)力逐漸減?。籜D2上弦桿與XD4下弦桿隨落地傾角變化，桿件的最大內(nèi)力減小得較快，落地傾角每增大5°，弦段桿件最大內(nèi)力減小約30%；XD1與XD3的桿件隨著落地傾角變化，桿件最大內(nèi)力減小得較慢，落地傾角每增大5°，弦段桿件最大內(nèi)力減小10%～20%。再由圖9可以看出隨著落地傾角的增大，結(jié)構(gòu)用鋼量及最大豎向位移均有較大減小，因此可以在室內(nèi)利用空間允許的情況下適當(dāng)增大結(jié)構(gòu)落地傾角，這對結(jié)構(gòu)受力及用鋼量非常有利。

圖9 不同落地傾角對結(jié)構(gòu)影響示意圖

2.2.2 矢跨比的影響

對于三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來說，矢跨比也是影響結(jié)構(gòu)橫斷面形狀的重要因素，當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度為140m，落地傾角為5°，通過改變結(jié)構(gòu)的矢高來改變結(jié)構(gòu)的矢跨比，表4列舉了五種矢跨比下各個(gè)弦段的最大內(nèi)力。

不同矢跨比下各弦段最大內(nèi)力/kN 表4

由表4可知，在不同矢跨比下結(jié)構(gòu)各個(gè)弦段最大內(nèi)力的情況與不同落地傾角下結(jié)構(gòu)各個(gè)弦段最大內(nèi)力的情況類似，內(nèi)力的最大值還是出現(xiàn)在各個(gè)弦段相互連接的地方，可見各個(gè)弦段的連接是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最需要注意的部分。XD1與XD3以受壓為主，XD2與XD4出現(xiàn)受拉的情況，并且隨著矢跨比的增大各個(gè)弦段最大內(nèi)力逐漸減小，除了XD4的下弦桿，結(jié)構(gòu)各弦段最大內(nèi)力在矢跨比50/140～55/140之間變化的幅度較大。再由圖10可以看到，結(jié)構(gòu)在其他條件不變的情況下矢跨比增加可以減小結(jié)構(gòu)最大豎向位移，最大豎向位移可以從47.1cm減小到32.5cm，但從用鋼量來看，結(jié)構(gòu)矢跨比增加必然會(huì)增加橫斷面弧長，過大的矢跨比會(huì)增加結(jié)構(gòu)用鋼量，本文所研究的跨度D=140m，矢高H=50m的結(jié)構(gòu)在滿應(yīng)力設(shè)計(jì)的情況下用鋼量最小，所以綜合用鋼量、內(nèi)力峰值及最大豎向位移可以選擇更有利的結(jié)構(gòu)矢跨比。

圖10 不同矢跨比對結(jié)構(gòu)影響示意圖

2.2.3 結(jié)構(gòu)弦段比例(M/N)的影響

三心圓柱面大跨度結(jié)構(gòu)受力性能受到橫斷面形狀影響，如圖3所示N和M分別為圓弧段Ⅰ與圓弧段Ⅱ大網(wǎng)格數(shù)量，為了探究不同弦段比例(M/N)對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，本文建立了總弦段數(shù)量為14段，不同弦段比例的三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行靜力分析。

由圖11可以看出，在其他條件相同的情況下(D=140m，H=50m，β=10°)，不同弦段比例的結(jié)構(gòu)按照滿應(yīng)力設(shè)計(jì)的用鋼量在弦段比例由6/4增大到8/3時(shí)，有較大幅度減小，但弦段比例繼續(xù)增加會(huì)使結(jié)構(gòu)用鋼量小幅增加。在豎向荷載作用下峰值內(nèi)力逐漸減小，尤其在弦段比例由8/3增加到10/2時(shí)，峰值內(nèi)力(壓力)從3 695kN減小到3 067kN，減小幅度達(dá)20%。

圖11 不同弦段比例對結(jié)構(gòu)影響示意圖

2.2.4 結(jié)構(gòu)支承形式的影響

對于本文所討論的兩縱邊支承三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，荷載由子結(jié)構(gòu)傳遞到主結(jié)構(gòu)，主結(jié)構(gòu)上荷載向兩邊傳遞至支座，所以支座設(shè)置與傳統(tǒng)雙層網(wǎng)殼不同，僅在主結(jié)構(gòu)弦桿處設(shè)置支座，可采用的支承形式有主結(jié)構(gòu)縱邊下弦鉸支、上弦鉸支及上下弦鉸支三種(圖12)。

圖12 巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)支承形式

圖13為D=140，H=50，M=N=2，β=10°的三種不同支承形式巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下用鋼量及峰值內(nèi)力對比圖。

圖13 不同支承形式對結(jié)構(gòu)的影響

由圖13可以看出，結(jié)構(gòu)最優(yōu)支承形式為上下弦鉸支，在用鋼量為1 406t的情況下峰值內(nèi)力為-4 782.0kN；其次是上弦鉸支，用鋼量為1 458t，峰值內(nèi)力為-6 356.5kN；最差的是下弦鉸支，用鋼量為1 547t，峰值內(nèi)力為-8 151.8kN。下弦鉸支與上下弦鉸支相比：在用鋼量提高了10%的情況下峰值內(nèi)力提高了近一倍，可見在下弦鉸支情況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部桿件軸力分布不均勻，桿件軸力水平差別較大，這會(huì)使桿件布置難度增大。

2.3 結(jié)構(gòu)支座水平推力分析

柱面大跨度網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由于其單向受力的特性存在水平推力，巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)雙層網(wǎng)殼相比支座設(shè)置更少，因此支座處水平推力更大。

本文2.2.4節(jié)所討論的三種支承形式中，上弦鉸支或下弦鉸支相當(dāng)于拱向主桁架在支座處鉸支，而上下弦鉸支相當(dāng)于在支座處固定，因此支座處水平推力差異較大：上下弦鉸支時(shí)，水平推力主要由下弦支座承受，推力為1 962.4kN，同時(shí)上弦水平推力為490.6kN；上弦鉸支時(shí)，支座處水平推力為1 221.0kN；下弦鉸支時(shí)，支座處水平推力為2 205.2kN。由此可見，在結(jié)構(gòu)其他參數(shù)不變的情況下結(jié)構(gòu)總水平推力變化不大，僅考慮支座處水平推力的情況下，上弦鉸支為最優(yōu)支承方案。

結(jié)構(gòu)落地傾角的適當(dāng)增大不僅可以使結(jié)構(gòu)峰值內(nèi)力及用鋼量減小，也可使結(jié)構(gòu)上下弦支座水平推力更均衡，如圖14所示，落地傾角從0°增加到20°時(shí)，下弦支座處水平推力減小，而上弦支座處水平推力增大，在15°時(shí)上下弦支座處水平推力差距最小。

圖14 不同落地傾角對水平推力影響

本文2.2.3節(jié)建立了橫斷面總弦段數(shù)量為14段的三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行工況一作用下靜力分析，結(jié)構(gòu)支座處水平推力見表5，弦段比例(M/N)變化對結(jié)構(gòu)支反力影響不大。

不同弦段比例下結(jié)構(gòu)支座處水平推力/kN 表5

3 結(jié)論

本文通過研究傳統(tǒng)的三心圓柱面雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，提出了一種三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)并對其幾何參數(shù)進(jìn)行分析給出了結(jié)構(gòu)體形參數(shù)計(jì)算公式，使用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件MST建立結(jié)構(gòu)模型，分析在靜力荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布規(guī)律，并研究了落地傾角、矢跨比、弦段比例以及支承形式對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響規(guī)律，得出了以下結(jié)論：

(1)結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下最大內(nèi)力出現(xiàn)在下弦距支座約1/4跨度處下弦桿，支座處主結(jié)構(gòu)上下弦桿件內(nèi)力也是結(jié)構(gòu)中內(nèi)力水平較高部分，支座處與1/4跨度處不同，上弦桿受壓下弦桿受拉。支座處下弦桿受拉會(huì)對支座產(chǎn)生拉力，應(yīng)該對下弦支座進(jìn)行抗拉設(shè)計(jì)。

(2)結(jié)構(gòu)落地傾角、矢跨比、弦段比例等都對結(jié)構(gòu)內(nèi)力大小有不同程度影響。其中結(jié)構(gòu)落地傾角越大，結(jié)構(gòu)峰值內(nèi)力及用鋼量越小，同時(shí)會(huì)減小室內(nèi)可利用空間；上弦支座處水平推力隨落地傾角增大，同時(shí)下弦支座處水平推力減小，在15°附近兩者差距最小，建議落地傾角小于15°；結(jié)構(gòu)矢跨比增大可以有效減小峰值內(nèi)力，但矢跨比過大會(huì)增大結(jié)構(gòu)用鋼量，不夠經(jīng)濟(jì)，對本文所探究的三心圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)矢跨比50/140最佳；弦段比例對結(jié)構(gòu)支座處水平推力影響不明顯，但弦段比例為8/3時(shí)結(jié)構(gòu)峰值內(nèi)力及用鋼量都達(dá)到最佳狀態(tài)。