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

- 6 - 直接建立节点，通过节点创建单元。该空间网壳所在的球面半径为50.0m ，跨度60.0m ，矢跨比为1：6，整个网壳共分12个肋环，肋环之间通过斜向的杆件连接。关于该支座节点处的位移边界条件。本问题中所有的周边支座节点均采用固定铰支座，即固定支座各节点的线位移。

图3.1 空间网壳的计算模型

对于焊接空心球节点，建立的计算模型如图3.2所示，空心球节点连接，空心钢圆球节点连接6个钢管，各钢管中心线过球心，各钢管中心线位于同一平面且夹角为60度。空心圆球尺寸为内半径120mm ，外半径120mm ；钢管内径为37.5mm ，外半径为41.5mm ，钢管管口距离球心300mm 。

考虑到球的对称性，选取钢结构焊接空心球节点的1/8部分进行建模，建成的模型即如图3.2所示。

图3.2 焊接空心球的计算模型

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

3.2、计算单元的选取

对于空间网壳的，拟采用LINK8进行分析，三维LINK8是轴向的拉伸—压缩杆件单元，具有两个节点，每个节点具有三个平移自由度（沿X、Y以及Z 方向），可以用于模拟两端铰接的空间杆件，不考虑杆件的弯曲扭转变形。具有塑性，徐变，膨胀，应力强化和大变形的特性。

在使用LINK8单元的过程中需要注意以下几点：

◆单元为匀质的等直杆，且杆端外力的合力只能沿杆件的轴向。杆件

的长度应大于零，即节点i和j不能重合。杆件的横截面积应该大于零。

◆温度被假设为沿着杆的长度方向线形变化。

◆位移函数的设置使得杆件的内部的应力均匀分布。

◆如果可能的话，应该在分析的第一次迭代过程中考虑初始应变对应

力刚度矩阵的影响。

◆单元不具备阻尼材料的特性。

◆不能向单元施加流体荷载。

◆只允许采用应力强化刚度和大变形两种单元。

对于焊接空心球，可以采用8节点的线性单元SOLID45，还有10节点的二次单元SOLID92以及20节点的二次单元SOLID95，后两种单元由于具有二次差值函数，因此适合于边界形状不规则问题的网格划分。SOLID45单元用于构造三维固体结构。单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x,y,z;方向平移的自由度。单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化、大变形和大应变能力。类似的单元有适用于各向异性材料的SOLID64单元。SOLID45单元的更高阶单元是SOLID95，单元由8个节点和各向同性的材料参数来定义。各向同性材料方向对应于单元坐标系方向，单元载荷包括节点载荷和单元载荷。

3.3、计算参数选取

3.3.1、杆件计算参数选取

网壳的杆件多属于中心受压和中心受拉，所以本设计中的结构杆件采用Q235低合金高强度结构钢热轧无缝钢管。网壳结构的所有杆件尺寸均采用Ф83.0*4.0。

3.3.2、荷载参数的选取

1、永久荷载标准值

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