首先介绍了干式网壳稳定的基本理论,然后比较分析了四个气柜的柜顶的稳定性能。通过特征值屈曲分析分析了径梁的刚度和数量,环梁的刚度和数量,顶板厚度以及矢跨比对不同跨度的柜顶稳定性能的影响。根据分线性屈曲分析的结果,对三个容量较大的柜顶进行了不同几何参数下考虑几何非线性的非线性屈曲分析,以进一步准确判断柜顶的稳定承载能力。根据比较分析结果得出以下几点结论:
(1)威金斯气柜柜顶随着气柜容量的加大,跨度随之加大,柜顶的构件数量和截面大小也相应的增加。但是与小容量气柜的柜顶相比,大容量干式气柜的柜顶承载能力显著降低。
(2)径梁、环梁的数量和刚度对不同跨度的柜顶稳定性影响都较小。因此,小容量气柜的柜顶由于稳定承载能力高,安全储备较大,可以减少径梁和环梁的截面和数量,削减用钢量;而大容量的气柜稳定承载能力低,但是不能单纯依靠增加径梁和环梁的截面和数量来提高其承载能力。
(3)对于威金斯干式气柜柜顶这种外加钢板的肋环形网壳,顶板对柜顶的稳定性能影响很大。跨度最小的柜顶 A 与其余三个柜顶相比,顶板厚度加大时,柜顶的稳定承载能力增加更为显著。
(4)矢跨比作为柜顶的一个非常重要的几何参数,对柜顶稳定性能的影响非常明显。矢跨比越大,柜顶的稳定承载能力越高,并且跨度最小的柜顶 A 与其余三个柜顶相比,矢跨比增大时,柜顶的稳定承载能力增加更为明显。当跨度小的柜顶稳定承载能力较高时,可以减小柜顶的矢高;而柜顶跨度较大时,可以增大柜顶的矢高来提高其稳定性能。
(5)考虑几何非线性之后,干式气柜跨度越大的柜顶受几何非线性的影响越明显,承载能力显著降低。柜顶 A 考几何非线性之后承载能力依然较大,而柜顶 B、C、D 的跨度较大,考虑几何非线性之后承载能力更低。柜顶 B、C 可以通过加大板厚和矢跨比使得结构具有足够的安全系数。由于板厚和矢跨比并不能无限增加,柜顶 D 的稳定承载能力的安全系数较低,这种外加钢板的肋环形网壳不宜用于柜顶跨度很大的气柜。