随着气柜容量的加大,柜顶网壳的跨度也越来越大,稳定问题显得更为突出。通过分析不同因素对柜顶稳定性性能的影响,当大跨度的柜顶稳定承载能力不足时,可以为适当改变柜顶设计参数,满足柜顶稳定性要求。
结构失稳的突出特征是结构的几何突变,干式气柜即在微小的外力干扰下就会产生很大的位移,但是应力却不发生较大的改变。结构的失稳类型主要分为两类:极值点失稳和分枝点失稳。(a)给出了极值点失稳的荷载位移曲线,位移随着荷载的增加而增加,此时称为稳定的基本平衡路径,直到到达平衡路径上的一个顶点,之后曲线则呈下降趋势,该顶点就是极值点。通常,扁平的球面网壳容易发生极值点失稳,而威金斯气柜柜顶正属于此类网壳。
给出了分枝点失稳的荷载位移曲线,一开始位移仍随荷载增加而增加,直到到达平衡路径上的一个拐点,随后出现与平衡路径相交的第二平衡路径。该拐点即分枝点,分枝点之前的平衡路径成为基本平衡路径,越过分枝点之后的平衡路径则称为分枝点路径。与极值点失稳不同的是,分枝点失稳可能出现两条失稳路径。在分枝路径上,若荷载继续上升,发生的是稳定的分枝屈曲;若荷载呈下降趋势,则是不稳定的分枝屈曲。
网壳的失稳模态是指网壳因产生大变形而产生的新的几何形状。常见的网壳结构失稳模态包括杆件失稳、点失稳、条状失稳和整体失稳。杆件失稳是指网壳在荷载作用下只有单根杆件发生屈曲,结构的其余部分则不受影响。如果所有与该失稳杆件直接相连的杆件仍能稳定承载,则认为结构仍是稳定的。这种屈曲形式通常发生在端部约束不强的杆件上。点失稳是指网壳中一个节点出现很大的几何位移而发生的失稳。当某个节点承受相对较大的集中荷载或者某个节点出现了较大的几何偏差时容易出现节点失稳。
条状失稳是指沿着网壳的某个方向出现一个失稳带,这个区域的所有节点和相应的杆件出现较大的几何变形而引起的失稳。在球面网壳中,沿着某一圈环向的节点以及杆件容易发生这种失稳现象。整体失稳是指网壳结构的大部分杆件和节点都产生较大的几何位移而发生的失稳。网壳的整体失稳一般呈波浪状,波长大于单根杆件的长度。通常,网壳的整体失稳是由单根杆件或者单个节点的失稳逐步发展过来的。