结构百问05-忽略次要结构是否合理

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千山万水
2015.11.02 14:22* 字数 686

问:在非线性整体稳定性分析时,忽略次要结构的做法是否合理

最近在做一个网壳结构的整体稳定性分析,计算特征值屈曲模态时,结构的前几阶屈曲都发生在抗风柱上,主体网壳结构并没有变形。而根据《空间网格结构技术规程》,初始几何缺陷采用第一阶屈曲模态的做法就没有意义了。因而自然就考虑到将抗风柱去掉进行分析。跟老师讨论后,老师也认同这种做法。但是对于忽略次要结构的合理性问题也没有细想。

两种情况下会忽略次要结构,一是为了避免麻烦,加快建模的速度和软件计算速度;二是某些次要结构导致计算无法收敛,比如索单元就无法直接进行特征值屈曲分析,或者像自己遇到的,结构屈曲模态或自振模态发生在次要结构上,影响后续分析。

以前的想法是结构模型建的越详细越好,越能体现真实的受力情况。这样的做法回避了结构设计人员的责任,反正模型我建好了,算出来是怎样就是怎样。

其实,抓住主要矛盾忽略次要矛盾的方法论也能指导结构设计。忽略次要结构就和忽略填充墙等非结构构件一样,可以让结构分析时传力途径更明确,分析时更能抓住关键的结构部分。这也是为什么Ritz向量法在分析复杂结构的自振周期时有效的原因。虽然结构的局部振动是第一周期或第二周期,但是局部振动并不是决定结构受力的关键,因而采用Ritz向量将结构整体振动振型排在前面的做法并无不妥,同时能取得更经济的计算效率。

所以,我觉得应该提倡忽略次要结构的做法,这就跟把结构专业从建筑专业中分离出来一样,既可以分清主次,又可以提高工作效率。这也是为什么50多年前仅凭手算,结构的前辈们就能设计出像北京工人体育馆一样的大跨结构,而这些结构在经历了地震考验后证明了自身的安全性。

-2015年11月2日

土木工程
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