报告主要对该结构进行两个方面的分析。第一,分析凯威特型空间网壳结构在自重、活荷载、风荷载、雪荷载、以及地震作用下的效应,并通过荷载的效应组合校核该空间结构的强度及变形是否满足规程要求。第二,焊接空心球在杆件轴力的作用下的受力分析,该问题属于三维实体结构的弹性力学的空间问题,空间弹性力学问题一般情况下很难得到解析解,有限单元法是解决这类问题的有效手段。

网壳结构有限元分析

1、引言

大跨度结构近年来得到日益广泛的应用，被用作各种公共建筑的屋盖、雨棚等，其结构形式多为空间桁架杆件体系或空间梁系组成的网架或网壳，结构材料一般为钢材。各类空间结构之所以得到迅速的发展和应用，是由于其具有如下优点：结构组织灵活，建筑造型美观，规律性和节奏感强；结构受力合理，抗震性能优异，设计计算简便，精确计算有现成的空间桁架位移法程序，施工图绘制简单；加工制作机械化程度高，有利于工业化、定型化及商品化。

1.1、工程概况

本工程位于北京市某大学的校园内部，作为学校的体育馆，除了要满足基本的建筑功能及建筑审美要求外，还应当在结构科学实用的原则下，优选经济合理的建筑体型。本工程采用的是凯威特型的空间网壳结构，网壳的球面半径50.0m，跨度约60m，矢跨比1：6。该网壳是单层球面网壳，网壳结构的所有杆件均采用Ф83.0*4.0的Q235钢管，杆件之间采用空间节点空心球连接。

1.2、分析方法及内容

本报告主要对该结构进行两个方面的分析。第一，分析凯威特型空间网壳结构在自重、活荷载、风荷载、雪荷载、以及地震作用下的效应，并通过荷载的效应组合校核该空间结构的强度及变形是否满足规程要求。第二，焊接空心球在杆件轴力的作用下的受力分析，该问题属于三维实体结构的弹性力学的空间问题，空间弹性力学问题一般情况下很难得到解析解，有限单元法是解决这类问题的有效手段。

2、数值计算方法

对于空间网壳结构，无论其结点采用螺栓球结点，还是采用具有一定刚度的焊接球节点，只要荷载作用在节点上，构件内力则主要以轴力为主，而考虑节点刚度所引起的构件弯矩通常很小。因此，网壳通常可以采用空间杆系有限单元法求节点位移和杆件内力。

焊接空心球的属于弹性力学的空间问题，有三个位移分量、6个应力分量，但其分析方法与平面问题或轴对称问题完全类同。即经过结构离散为单元、找单刚、组总刚、引入边界条件、求解以及结果分析等环节。

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