H形钢单层网壳结构形态优化研究

Abstract

在圆钢管单层网壳结构中,圆钢管构件在壳体曲面内、外的计算长度不同,造成材料性能无法在两个方向上均得到充分利用。提出以H形钢为杆件形式的单层网壳结构克服了上述不足。首先通过一则算例对比分析了圆钢管和H形钢两种杆件形式在单层网壳曲面内、外的轴心受压稳定性差异,随后为进一步减小单层网壳中杆件弯矩对构件受力的影响,运用力密度法对H形钢单层网壳进行形态优化,并对比了找形前、后单层网壳的静力性能。研究结果表明,H形钢轴心受压稳定应力在壳体曲面内、外可以达到平衡且在曲面外低于同截面面积圆钢管的稳定应力,材料在两个方向上均得到了充分利用;运用力密度法对H形钢单层网壳进行找形可以减小杆件端部弯矩,使杆件以承受轴力为主,并能够改善结构静力性能,降低结构用钢量,从而进一步发挥了H形钢构件的双向力学性能