几何非线性对柜顶稳定性能的影响

前面通过变换各种几何参数，对四个不同跨度的干式气柜顶进行了线性屈曲分析，得出的屈曲临界荷载能够反应出不同因素对柜顶屈曲承载能力的影响。但是，气柜顶在竖向均布荷载作用下存在较大的几何非线性，线性屈曲得出的屈曲临界荷载值要比柜顶实际的屈曲临界荷载值大，计算结果偏于不安全。对于跨度较小的柜顶A，屈曲临界荷载值较大，能够满足柜顶在自重和雪压等荷载作用下的强度和稳定的要求。柜顶B、C、D的屈曲临界荷载值较柜顶A有较大的降低，在考虑几何非线性之后，这个值会进一步降低，因此结构的安全性有待准确的验算。我们来看一下干式气柜结构图

对于大多数单层球面网壳结构，在竖向均布荷载作用下的失稳通常都是顶部出现整体凹陷，并且随着荷载的加大，凹陷的范围也逐步加大。威金斯气柜柜顶由于考虑了顶板的作用，从线性屈曲分析得到的各个柜顶的屈曲模态可以看出，柜顶出现了较多的波浪式屈曲，发生屈曲的节点的竖向位移有正有负。因此，柜顶在考虑大变形效应时进行的非线性屈曲分析得到的各节点荷载位移曲线与一般的网壳结构的规律差别较大。当竖向位移达到临界值时，位移急剧增加，并且没有出现后屈曲平台，失稳时大多数节点的竖向位移值仅几毫米，结构失稳发生得比较突然。对表4-1中的四种柜顶进行非线性屈曲分析时，施加的竖向均布荷载值是由线性屈曲分析得到的临界荷载值乘以1.2得到的，这样可以保证结构在该荷载作用下一定能够达到屈曲。当柜顶的节点位移值出现急剧增加时对应的荷载值即是柜顶的非线性屈曲临界荷载。