双层柱面网壳结构体系温度作用分析

郑宝磊，宿 坤，马 宁

（1.山东建大建筑规划设计研究院，山东 济南 250013；2.山东博雅建筑规划设计有限公司，山东 济南 250013）

目前，大型场馆、会展厅等超大空间结构数量和难度急剧增长，传统结构技术难以实现，网壳结构已成为实现大跨度结构的重要结构型式，常用形式主要有平面刚架、平面桁架、平面拱及柱面、球面网壳结构、斜拉网架结构等。根据多个温度应力导致事故的调查数据，大跨度网壳结构在高温差的作用下发生整体性失稳、结构性破坏的情况并不多见，在节点球处出现支座移位、变形和围护结构脱落等却时有发生，因此研究以温度为主的多工况作用成为大跨度建筑的主要内容。

1 工程介绍

某原煤储煤仓项目平面尺寸为95.0m×184.0m，结构高度为36.0m。结构体系为双层柱面网壳（正方四角锥，壳体厚3m），曲面为三心圆弧，材质为Q235B，屋盖采用压型钢板。储煤仓施工示意图如图1所示。

图1 施工示意图

2 计算模型分析

计算的基本条件如表1所示。

采用SAP2000和3D3S软件进行分析，列出8种工况分别计算并对比受力和变形性能。壳体节点变形图如图2所示。数据分析：壳体中点顶部为变形最大位置处，每种工况呈现出的变形基本与结构的对称性一致。

壳体构件内力图如图3所示。数据分析：受力特性与荷载特性基本一致，支座端部受力较大，温度作用下，支座端部处的约束应力最大，采用橡胶支座或者弹性支座与之抵消、释放温度应力十分必要。

表1 计算的基本条件

3 温度作用下支座内力分析

取壳体4个不同位置的支座内力进行统计，比较温度作用的影响程度，如表2所示。

表2 支座内力 （单位：kN）

数据分析：Y向超长，温度应力沿着纵向逐步加大且此方向应力无法抵消和释放，Y向采用适当刚度的弹性支座放张应力，X方向适当放松约束与之配合，能起到很好的释放效果。

4 结束语

图2 壳体节点变形

图3 壳体构件内力

对比不同工况的内力、变形，重点突出温度对构件、节点、各种位置支座的影响，通过设计适当刚度和合理放张的支座能有效抵消温度作用。刚性支座在抵消温度应力方面不能起到有效作用，个别位置甚至起到相反的作用，不利于壳体结构的空间性能的发挥，合理地设置支座刚度对优化结构布置、降低温度应力是有利的。