大跨度网壳结构的稳定性分析
网壳结构稳定性分析
［８］ 赵 磊．改进后的 ＰＵＳＨＯＶＥＲ分析方法在地下工程中的应
［７］ 刘晶波，王 文 晖，赵 冬 冬，等．循 环 往 复 加 载 的 地 下 结 构
用研究［Ｄ］．北京：北京建筑工程学院，２０１２．
ＰＵＳＨＯＶＥＲ分析方法及其在地震损伤分析中的应用［Ｊ］． ［９］ 李 彬．地铁地下结构抗震理论分析与应用研究［Ｄ］．北
３ 影响网壳结构整体稳定性态的因素
依据结构失稳后产生大变形的杆件范围，结构失稳的类型又
一般来说，网壳结构整体稳定性态主要与下列因素有关：
可分为局部失稳和整体失稳。局部失稳是指失稳时只有少部分
１）网壳曲面形状。
节点或杆件产生 较 大 变 形。局 部 杆 件 失 稳 后，失 去 承 载 能 力，其
地震工程学报，２０１３，３５（１）：２１２８．
京：清华大学，２００５．
ＳｅｉｓｍｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅＰＵＳＨＯＶＥＲ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｕｎｎｅｌｗｉｔｈｖａｕｌｔａｎｄｓｔｒａｉｇｈｔｗａｌｌ
ＬｕｏＺｈｏｎｇｘｉｎｇ ＬｕｏＫｕｎｓｈｅｎｇ ＺｕｏＬｉ ＣｈｅｎＸｉａｎｂｏ （９６９０１Ａｒｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ）
形式，又可以将分 枝 点 失 稳 分 为 稳 定 的 和 不 稳 定 的 分 枝 点 失 稳，
如图 １所示。
极值点失稳的特征是荷载沿着平衡路径达到一个顶点，即极
值点，越过极值点 后 结 构 具 有 唯 一 的 平 衡 路 径，且 荷 载—位 移 曲
线呈下降趋势，平衡路径是不稳定的，如图 ２所示。在极值点处 结构刚度减小为 零，可 能 发 生 跳 跃 失 稳，典 型 的 例 子 就 是 扁 率 很 小的球面网壳在失稳时结构发生翻转，如图 ３所示。
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震是一种强烈的地质现象，它给建筑物破坏造成严重影响。
因此，在设计网壳结构的时候，稳定性分析是一项重要而必不可少的工作，考虑到地震作用可能对网壳结构的损伤。
网壳结构作为一种新型结构体系，该体系由一系列外形复杂、空间自由度高的单元串联而成。
这种结构是由穿孔板按既定的节点规范组装而成，表面薄板的体积份额较大，穿孔的形状规整，并使用钢筋连接，利用连接效应形成立体位置关系，通过多重依靠实现穿孔板的抗压、抗弯及抗扭效应。
同时，网壳结构的立体复杂程度也给它带来了良好的抗震能力。
在地震作用下，网壳结构的特点也带来良好的抗震性能。
根据相关技术规范，在弹性设计中视网壳结构非线性反应，考虑内力和外力效应及各种构件的耗能释放效应，对这种结构系统进行稳定性分析，裂缝和滑动破坏是在抗震设计中常见的危害因素。
网壳结构的穿孔板也具有较优的抗震性能。
一般情况下，当穿孔板处于比较大的挠度或力的作用下时，由于穿孔铰链的钢斜拉力和相邻板块间的摩擦力，穿孔板的箱口处可能出现断裂或局部折叠。
此外，穿孔板的结构和表面处理有不同的表现：增加结构复杂性，可以提高抗震性能，延缓破坏时间。
同时表面处理可以有效提高穿孔板的物理机械性能，从而提高其韧性，充分释放地震作用造成的损伤。
大规模静力试验和模型试验证明，穿孔板的振动阻尼特性显著改善，这也使得网壳结构在受地震作用时的稳定性由原来的线性变为非线性，从而获得了较优的抗震性能。
大跨结构第4讲-网壳结构
第4讲：网壳结构
北京体育学院体育馆 59.2m×59.2m 四块组合双层扭网壳 1988年建成，52kg/m2
第4讲：网壳结构
长春体育馆 120m×166m 1997年建成，80kg/m2
第4讲：网壳结构
国家大剧院, 212.2x143.6m，双层空腹椭球壳 137kg/m2
第4讲：网壳结构
=
4 R2
EBh
等效刚度B，等效厚度h
第4讲：网壳结构
考虑局部凹陷大变形影响系数η=0.25~0.3, 缺陷 敏感系数β=0.4~0.5,安全系数K=2.5~3.0
P des cr
=
βη
K
P lin cr
=
(0.04
~
0.05)
P lin cr
柱面网壳受径向均布荷载，也有近似临界荷载理论解
第4讲：网壳结构
国家大剧院椭球面
⎜⎛ x ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ y ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ z ⎟⎞2.2 = 1 ⎝ 105.963 ⎠ ⎝ 71.663 ⎠ ⎝ 45.203 ⎠
第4讲：网壳结构
②层数：单层、双层和单双混合；单层网壳应采用刚接节 点，双层网壳可采用铰接节点
③曲面曲率：正高斯—球面、抛物面；零高斯— 柱面、锥面；负高斯—马鞍面
∑ γ ∑ xj
=
m iX ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
∑ ∑ γ yj =
m iY ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
浅谈网壳结构的稳定性分析
浅谈网壳结构的稳定性分析作者：岑楚深来源：《房地产导刊》2013年第12期【摘要】稳定性是网壳结构（尤其是单层网壳结构）分析设计中的关键问题。
在设计网壳结构时，除了按常规设计规范验算网壳结构构件强度、稳定性及结构刚度外，还应该进行结构整体稳定性以及对初始缺陷的敏感性验算[2]。
本文对影响网壳稳定性的因素和研究方法做了综述，从而有助于设计人员对网壳稳定性的研究。
【关键词】网壳；稳定性；缺陷网壳结构的稳定性能可能从其荷载-位移全过程曲线中得到完整的概念。
结构的失稳（屈曲）类型分为两种：一种是极值点屈曲，另一种是分枝点屈曲，其中分枝点屈曲又分为稳定分枝点屈曲和不稳定分枝点屈曲。
网壳结构根据不同的曲面形式对初始缺陷的敏感程度不同。
对初始缺陷敏感的网壳，结构稳定承载力会因为初始缺陷的存在而降低，同时，初始缺陷还会导致分枝屈曲问题转化极值点屈曲问题。
分枝点屈曲只发生在理想完善的结构，实际结构都是有初始缺陷的，所以其失稳都极值点屈曲而不是分枝点屈曲。
网壳失稳模态有很多种类型，通常有两种分类方法：一种是根据网壳结构失稳时，结构失稳的变形范围可以分为局部失稳和整体失稳；另一种是根据结构失稳时，构件是否发生塑性变形可以分为弹性失稳和塑性失稳。
局部失稳就是结构在荷载作用下失稳时，如果只有某个或某些局部区域结构偏离了初始平衡位置的失稳变形，而其他区域没有发生偏离初始平衡位置的变形。
结构的局部失稳又可以分为局部节点失稳和局部杆件失稳，局部节点失稳主要表现为结构局部一个或多个节点偏离了其初始平衡位移，这种节点的偏离平衡位置有两种，第一种是节点仍在它初始平衡位置上，但节点已经出现了绕某个自身轴的转动变形，这样的转动变形有可能会造成连接在此节点上的杆件弯曲变形。
第二种是节点偏离了它的初始平衡位置。
局部失稳一般容易发生在结构整体刚度分布不均匀，存在较薄弱的区域或者在结构上某区域作用过大的集中荷载。
整体失稳就是结构在荷载作用下失稳时，结构的大部分或几乎整个结构都偏离了初始平衡位置的失稳变形。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计是一种具有良好抗风、抗震性能和较高空间利用率的结构形式。
本文将从结构形式、力学特性、关键设计参数等方面对其进行探析。
大跨度三心圆柱面网壳结构是由多个内外圆柱面组成，形成了三个中心不重合的圆柱面，每个圆柱面上都布置有一定数量的环形和放射状的支撑构件，构成了复杂的三维空间网格结构。
这种结构形式可以充分利用空间，提供较大的内部空间，适用于航空运输、体育馆、展览馆等大空间场所。
大跨度三心圆柱面网壳结构具有较好的力学特性。
由于采用了三心圆柱面结构，使得结构整体的刚度增大，能够有效地分散并传递荷载。
圆柱面的弧形特性也使得结构具备一定的自重分布能力，在承受大跨度荷载时能够更好地抵抗荷载的集中。
网壳结构的网格单元之间相互连接紧密，具有较大的刚度，能够有效地抵抗地震作用。
大跨度三心圆柱面网壳结构的关键设计参数包括：圆柱面半径、支撑构件的数量和布置方式、材料的选择等。
圆柱面半径的选择会影响到整个结构的大小和整体刚度。
支撑构件的数量和布置方式的合理设计可以使得结构受力均匀，提高结构的稳定性。
材料的选择需要考虑到结构的整体强度和轻量化需求，常见的材料有钢材和混凝土。
还需要考虑到结构的建设、维护和使用成本等因素。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析引言在建筑领域中，三心圆柱面网壳结构是一种常见的结构形式，它具有较大的跨度和较高的承载能力，广泛应用于体育馆、展览馆、会议中心等大空间建筑中。
因其特殊的结构形式和优异的承载性能，大跨度三心圆柱面网壳结构备受设计师和工程师的青睐。
本文将对大跨度三心圆柱面网壳结构的设计进行探析，以期为相关领域的研究提供参考。
一、大跨度三心圆柱面网壳结构的特点1.1 结构形式大跨度三心圆柱面网壳结构是由三个圆心共线的圆弧构成的网壳结构，形成了一个立体的网状结构。
这样的结构形式在结构均布载荷下可以获得优异的承载性能，同时具有较好的空间美学效果。
1.2 承载性能大跨度三心圆柱面网壳结构的承载能力较高，可以有效地支撑大跨度空间，使得建筑内部空间可以得到良好的利用。
这种结构形式非常适合用于悬臂结构和大型穹顶结构。
二、大跨度三心圆柱面网壳结构设计的关键技术2.1 结构分析在大跨度三心圆柱面网壳结构设计中，结构分析是非常重要的一部分。
通过有限元分析等方法，可以对结构进行力学计算和模拟，找出结构强度、刚度和稳定性等参数，为后续的设计提供依据。
2.2 材料选用大跨度三心圆柱面网壳结构所用的材料应具有高强度、轻质和耐腐蚀的特性，如钢结构、铝合金等。
材料的可加工性和成本也需考虑在内。
2.3 节点设计在大跨度三心圆柱面网壳结构中，节点是结构间连接的关键部位，其设计应考虑到结构的整体性和稳定性。
良好的节点设计可以有效地减少结构的应力集中，提高结构的整体刚度。
2.4 施工技术大跨度三心圆柱面网壳结构的施工技术也是关键的设计因素，需要考虑到结构的成型、安装和调整等环节，确保结构的准确性和稳定性。
三、大跨度三心圆柱面网壳结构设计的优化思路3.1 结构形式优化在大跨度三心圆柱面网壳结构的设计中，可以通过优化结构形式，如改变网壳的曲率、加强槽口设计等方式，来提高结构的承载性能和抗风性能。
3.2 材料优化材料的优化是大跨度三心圆柱面网壳结构设计的另一个重要方面，通过选择合适的材料和工艺处理方式，可以降低材料成本，提高结构的耐久性和可靠性。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析一、引言大跨度网壳结构是一种具有较高抗风、抗震性能的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁和体育场馆等领域。
三心圆柱面网壳结构是大跨度网壳结构中的一种重要形式，其设计和构造需要充分考虑结构力学和材料工程的相关知识。
本文将从结构设计的角度进行对大跨度三心圆柱面网壳结构的探析，旨在为相关领域的研究者和从业人员提供参考和指导。
二、大跨度三心圆柱面网壳结构的特点1. 大跨度大跨度三心圆柱面网壳结构一般指的是跨度在100米以上的结构形式，具有较大的空间覆盖范围和较高的空间利用率。
在大型建筑和体育场馆中，大跨度结构能够提供更加宽敞的室内空间，满足不同活动和使用的需求。
2. 三心圆柱面形三心圆柱面是指以同一轴线为对称轴，同时具有三个中心的圆柱面，其形态复杂而独特。
在网壳结构中，三心圆柱面形的选择能够有效地分散结构的受力，提高结构的稳定性和承载能力。
3. 网壳结构网壳结构是一种以曲面为支撑面的结构形式，具有较强的自重分布和受力均衡能力。
在大跨度建筑中，网壳结构能够有效地减小结构的自重，并提高结构的抗风、抗震性能。
1. 结构稳定性大跨度网壳结构在设计中需要充分考虑结构的稳定性，采用合适的曲线形状和结构节点布置方式，提高结构的整体稳定性。
对于大跨度结构的自重和外部载荷需要进行充分的计算和分析，确保结构在使用期间能够保持稳定。
2. 结构承载能力大跨度网壳结构的承载能力是设计中需要重点考虑的问题，需要根据结构的实际使用情况和荷载标准进行合理的设计和计算。
在结构的材料选择和截面设计上，需要考虑结构的受压和受拉性能，确保整体结构能够满足使用要求。
3. 施工可行性大跨度网壳结构的施工是一个复杂的过程，需要充分考虑结构的曲线形状和节点连接方式，确保结构的施工可行性。
在实际施工中，需要采用合理的施工工艺和技术，有效地控制结构的质量和安全。
以某大型体育馆为例，该体育馆采用了三心圆柱面网壳结构，跨度达到了150米以上。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析1.1 三心圆柱面三心圆柱面是指以三个不同半径的圆为轮廓画出三个相互挤压的圆柱，并使得这三个圆柱相互穿过的一种曲面。
在大跨度结构设计中，三心圆柱面常被用于网壳结构的形成。
1.2 网壳结构网壳结构是一种由薄壁材料构成的连续表面结构，其承载原理类似于一个由弹性线构成的网状结构。
网壳结构能够在各个方向上均匀地分散荷载，并具有轻量、经济、美观的特点。
1.3 大跨度结构大跨度结构是指跨度超过一定范围的建筑结构，通常用于体育馆、会展中心、机场等场所。
大跨度结构设计需要考虑到结构的承载能力、稳定性和美观性等因素，要求设计师在结构设计中进行合理的优化。
综合以上三点，大跨度三心圆柱面网壳结构是将三心圆柱面作为基本形式，通过特定的布置和连接方式构成连续表面的网壳结构，以实现大跨度结构的设计要求。
2.1 结构稳定性高大跨度三心圆柱面网壳结构采用了弧形构件的结构形式，使得整体结构具有较高的稳定性。
通过合理设计曲率，能够有效地减小结构产生的应力，提高结构的稳定性和承载能力。
2.2 结构自重轻大跨度三心圆柱面网壳结构借鉴了自然界中的网状结构，采用了轻量的材料和空间框架结构，使得整体结构的自重得到了有效控制。
在大跨度结构中，轻量化设计是非常重要的，能够有效减小结构的自重，降低建筑成本。
2.3 空间感强大跨度三心圆柱面网壳结构在设计中充分考虑了空间感的营造，通过曲线和曲面的设计，创造出流畅、舒适的空间形态。
这样的结构形式不仅能够提高使用者的舒适感，同时也为建筑增添了一定的美学价值。
2.4 施工难度大虽然大跨度三心圆柱面网壳结构具有良好的承载性能和美观效果，但其施工难度也相对较大。
由于结构的曲线和曲面特点，对材料加工和构件制作的精度要求较高，对施工工艺和方案的设计也较为复杂。
三、实例分析以某大型体育馆项目为例，该项目采用了大跨度三心圆柱面网壳结构，有效地解决了跨度大、自重轻、空间舒适的设计要求。
在该项目中，设计师通过多次方案比选和实验研究，最终确定了三心圆柱面网壳结构，并进行了详细的构件设计和施工工艺的优化。
大跨度空间结构工程实例分析-上海科技馆
人们对于椭球体空间结构设计，首先想到国内相当普及和成熟的大跨 度双层网架或双层网壳结构体系。但是，这种结构体系由于体积庞大， 自重大，防锈维护费用高，空透性差。经计算其空透率达不到40%，显 然不能满足科技城的高科技设计理念，也不能满足椭球体建筑的节能 技术要求。本工程采用高科技含量大的单层铝钛合金薄壳结构体系。
这种薄壳结构体系选用250mm至300mm高的6061-T6铝钛合金工字形梁， 节点形式为板式节点，板平面为圆盘形，用高强度不锈钢锁紧螺栓作固接， 形成一个个三角，拼成椭球体薄壳结构。设计软件对52种不利工况荷载作 用计算，离椭球体原点的最大绝对位移不超过75mm，相邻节点之间垂直 于球体表面最大的位移不超过25mm。与实际变形测量基本相符。按比例 测算，椭球体薄壳结构层比同体积的鸡蛋壳还要薄。使得结构轻巧，空透 性好，艺术观赏性强，具有显著的社会效益和经济效益。
竖向荷载作用下分析
因洞口对结构整体刚度有较大 削弱，选取大门框附近的区域 作为结构强度分析的研究对象 具有代表性，故选取右图示结 构平面图中部位A的部分构件 作为研究对象。
竖向荷载作用下分析
根据所选取的研究对象， 对其节点编号、杆件编号 如图所示。
竖向荷载作用下分析
在竖向荷载作用下，网壳结构的变 形图如右图所示，网壳的相应节点 位移如下表所示。 为研究结构的传力机制，利用有限 元软件进行了三种支承条件下的肋 向、环向杆件的应力分析，并统计 了最大拉(压)应力，这些杆件均在 门洞附近。 表 网壳节点z向位移(cm)
设计中的技术创新和成就 施工过程中采用的新技术
设计中的技术创新和成就有：
(1)科技馆智能化系统(BAS、CAS、OAS等)设臵齐全，设备选型 先进实用。使得科技馆称得上真正名副其实的科技建筑； (2)单层网壳椭圆球体,球体空间巨大，球体结构杆件为铝型材， 设计对网壳进行强度、稳定、抗震等方面的科研分析，在取得成果 的同时用于设计，效果显著； (3)设计和施工采用预应力技术，在混凝土构件中预先建立一定 值的压应力，以抵抗裂缝过多出现和开展，达到大跨度，薄楼板， 高强度，满足了展馆的使用要求； (4)虹吸排水系统，为保证屋面雨水排水系统安全、可靠，同时 不影响建筑的整体造型和美观，设计选用了虹吸排水系统，不但可 迅速排除屋面雨水，而且解决了雨水管与建筑装修的矛盾，节省了 上百根重力流排水管； (5) 空调冰蓄冷技术。
大跨度非规则单层折板网壳结构动力稳定性分析
集 景 ， 究 大跨 度 非规 则折 板 网壳 结 构 在 地震 作 用 下 的动力 研 稳 定性能 ， 以及 不 同参数对 单层 折板 网壳 结构 动力 稳定 性能 的影 响 。
１ 工 程 概 况
该文 所研究 的大跨 度 非规则 单 层折 板 网壳 结 构实 际 工程 ， 形 像 外
折板 式 网壳结 构是 近来 发展起 来 的一种 新 型杂交 空 间结构 ， 它综 合 了钢筋 混凝 土折板 、 网架和壳 体 的优
点， 受力 性能好 ， 工制作 方便 ， 自然 形成 的谷线 和脊 线 既 丰富 了体 型美 感 ， 高 了整体 刚度 ， 具有 排 水 施 其 提 又 方便 的优 点 。因此具 有很 大 的发展 潜力 。国内对折 板式 网壳 结构 的研究 相 对其 它 网壳 形式 较少 ＿ ］ 且 主要 ｌ，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大跨度网壳结构的稳定性分析xxxxxx摘要：空间结构是一种倍受瞩目的结构形式，其中网壳结构是近半个世纪以来发展最快、应用最广的空间结构之一。
随着大跨度单层网壳结构的不断涌现，其结构重要性不言而喻，结构的稳定性问题尤为突出。
本文主要介绍了网壳结构的稳定性问题并以某大跨度球类馆为工程实例，采用非线性有限元法针对承载力计算时的11种工况进行整体稳定计算，考虑了材料和几何非线性，对实际工程进行了第一类和第二类稳定分析，结果表明：该网壳结构的第一类稳定符合相关规范的要求；其第二类稳定性较差。
因此，第二类稳定分析应该受到重视。
关键词：网壳结构；稳定性；非线性有限元；大跨度；稳定系数STABILITY ANALYSIS OF LONG-SPAN LATTICED SHELLSxxxDepartment of Civil Engineering ,xxxAbstract: Space structure is a very attractive structure system, and the latticed shell is one of the furthest development and the most widely applied space structure in the recent half century. The stability analysis is the key problem in the design of latticed shells, especially in single-layer latticed shells. This paper introduces the stability of latticed shells and a long-span ball gymnasium is adopted as a practical work, and it is analyzed by nonlinear finite element method under the first and the second kinds of stability problems. The holistic calculation aimed at 11 conditions in bearing capacity, material and geometric nonlinearity are considered. The results show that the first kind of stability of this latticed shells accords with the requirements of correlative specifications; the second kind of stability is poorer. Therefore, the analysis of the second kind of stability should be paid attention..Keywords: latticed shells; stability; nonlinear finite element; long-span; stability factor1 前言自20世纪以来，大跨度、大空间的建筑在世界各地得到了迅猛发展。
平面结构从技术经济方面讲，很难跨越很大的空间，也很难满足建筑平面、空间和造型方面的要求。
解决大跨度建筑结构最具有竞争性的结构就是空间结构，即在荷载作用下，具有三维受力特性并呈空间工作地结构。
网壳结构作为空间网格结构的优秀代表，在过去半个多世纪得到了快速发展和广泛应用。
它构造简单、轻型化、受力合理、造型优美等优点，深受建筑与结构工作人员的喜爱。
网壳结构是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。
其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。
网壳结构除广泛用于工业与民用建筑的屋盖和楼层外，还用于形态新颖、功能各异的特种结构，如：塑像骨架、标志结构、各种用途的整个球面网壳结构、高耸塔架、网架墙体、网架桥梁、装饰网架等。
对于网壳结构，稳定性分析是非常重要的，特别是单层网壳结构。
稳定性分析的目的是计算网壳结构的临界荷载，分析网壳结构对初始缺陷的敏感性，从而提出合理的安全系数和设计临界荷载。
2 网壳结构的稳定性网壳结构的失稳或者说屈曲形式的分类方法很多, 最易接受的分类方法是以网壳结构失稳后因产生大变形而造成的新的几何外形作为依据:网壳结构的失稳问题是非常复杂的，导致网壳结构可能失稳的因素太多，这些因素又是交互影响的。
研究表明可能导致网壳结构发生失稳的因素有: (1)网壳结构的薄膜和弯曲刚度； (2)网壳结构拓朴结构和周面的曲率； (3)结构所用的材料特性；(4)结构的初始缺陷;(5)结构的支承条件；(6)网壳结构的节点刚度；(7)荷载及荷载类型。
传统的线性分析方法是把结构的强度和稳定问题分开来考虑的，事实上，从非线性分析的角度来考察，结构的稳定性和强度问题是相互联系在一起的，结构的荷载-位移全过程曲线可以准确地表示结构的强度、稳定性以至于刚度的整个变化历程。
3 两类稳定问题根据工程结构失稳时平衡状态的变化特征，结构的失稳有两种基本形式：第一类失稳(分支点失稳)和第二类失稳(极值点失稳)。
在第一类稳定分析中，结构出现了新的与屈曲前平衡形式有本质区别的平衡形式，结构的内力和变形都发生了性质上的突然变化。
实际上，工程中存在的稳定问题多数都是第二类稳定问题。
但是，由于第一类稳定问题是特征值问题，其表达式理论明确、求解方便，许多规范都是根据第一类稳定分析结果作为基础来验算结构的稳定性，例如，我国《公路斜拉桥设计规范(试行)JTJ027-96》中规定结构的弹性稳定安全系数须大于4―5(同拱桥)。
因此，研究第一类稳定问题仍具有重要的工程意义。
第一类稳定分析采用的是弹性模型和小挠度理论，是线性分析；第二类稳定分析采用的是弹塑性模型和大挠度理论，考虑了材料非线性和几何非线性的影响，是非线性分析。
在结构稳定计算中，通常采用小挠度理论，其优点是可以用比较简单的方法得到基本正确的结果。
如果希望得到更精确的结果，则需采用比较复杂的大挠度理论。
3.1 第一类稳定问题中关于弹性稳定安全系数i λ的说明可采用大型通用有限元软件ANSYS 对结构进行线性的整体稳定分析。
这种方法较为简便，可以方便得出屋盖的整体屈曲模态。
各屈曲模态的求解实际上是一个特征值求解的问题：([][]){}0i i K S λψ+= (1)其中：[]K 为结构的整体刚度矩阵；[]S 为各工况静荷载作用下结构产生的应力刚度矩阵；i λ 为第i 阶特征值(用于增加产生[]S 矩阵的各工况静荷载)；{}i ψ为第i 阶特征位移向量。
第一类稳定问题可直接参照目前网壳结构相关规范对稳定安全系数的要求来进行判别。
参考《公路斜拉桥设计规范(试行)JTJ027-96》的要求，一类稳定安全系数应大于4。
3.2 第二类稳定问题的判别准则对于第二类稳定问题，可采用两种判别准则，即截面边缘纤维屈服准则和压溃准则。
(1)截面边缘纤维屈服准则。
本文对网壳结构稳定性分析，参照规范对桥梁的要求。
在桥梁结构的整体稳定分析中常采用边缘纤维屈服准则作为其稳定判别标准，以结构构件边缘应力达到屈服强度时的荷载与此阶段实际荷载的比值作为稳定安全系数；根据失稳破坏不得先于强度破坏的原则，采用边缘纤维屈服准则得到的不考虑荷载分项系数的整体稳定安全系数应该大于容许应力安全系数，即对于钢结构最小稳定安全系数应该大于1.7；钢筋混凝土结构，施工阶段的容许应力中已经考虑了安全系数，最小稳定安全系数应该大于恒载下的荷载组合系数1.1；钢筋混凝土桥墩与主梁屈服强度参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85)》施工阶段的应力计算方法。
这种方法不考虑材料进入后期塑性阶段，且当任何单根构件达到屈服强度则认为结构失稳。
(2)压溃准则。
另一方法则根据材料试验所得的本构关系或假设的材料本构关系曲线，一直计算到破坏为止的结构稳定系数，类似于结构承载能力。
第二类稳定问题实质上应该表述为：随着外荷载的增加，结构的刚度也随之不断发生变化，当外荷载的压应力(剪应力)使得结构刚度矩阵趋于奇异时，结构承载能力就达到了极限。
这种以荷载-位移曲线上的极值点作为确定临界荷载的方法称为极限荷载理论，也称压溃准则。
本文考虑到结构的材料非线性，采用Q345B 型钢材，其屈服应力为300MPa，钢材的本构关系采用理想的弹-塑性体的应力-应变曲线，如图1所示。
图1理想的弹-塑性体的应力-应变曲线4 求解网壳结构稳定问题的方法计算稳定临界荷载主要有以下一些方法：解析法适用于简单荷载及规则的结构，对于复杂荷载及变截面的压杆，用解析法求解很困难。
大多数结构需要做出某些假定和简化获得近似解，应用较广泛的有能量法、差分法和渐近法等，其中能量法包括Timoshenko法和Rayleigh-Ritz 法以及勃布诺夫-伽辽金法。
对于复杂荷载及变截面的压杆，可采用有限元法用计算机来计算。
以前，当利用计算机对复杂结构体系进行有效的非线性有限元分析尚未能充分实现的时候，要进行网壳结构的全过程分析是十分困难的。
在较长一段时间内，人们不得不求助于连续化理论(拟壳法)将网壳转化为连续壳体结构，然后通过某些近似的非线性解析方法来求出壳体结构的稳定性承载力。
这种“拟壳法”公式对计算某些特定形式网壳的稳定性承载力起过很重要作用。
随着计算机的发展和广泛应用，非线性有限元分析方法逐渐成为结构稳定性分析的有力工具。
近20年来，这一领域的研究工作一起相当活跃，尤其在屈曲后路径跟踪和计算技术方面做了许多有成效的探索。
由Ricks 和Wempnor提出并由Crisfield和Ramn等人改进的各种弧长法是这方面的一个重要成果，它为结构的荷载-位移全过程路径跟踪提供的迄今仍然是最有效的计算方法。
5 算例某体育馆工程屋盖结构型式为倒三角形桁架结构，中部最大跨度为48.0m，周边悬挑长度为7.0m。
桁架屋盖采用钢筋混凝土框架柱多点下弦支承。
由于本工程的设计重点在于大跨度屋盖拱形桁架，故主要分析屋盖拱形桁架的力学性能，考虑到大跨度屋盖的跨度达48m，所以计算模型采用屋盖桁架、下部主要受力柱的整体模型，以考虑屋盖及其支撑系统的协同变形。
5.1 计算工况为了对结构的整体性和各杆件的稳定性有更清楚地认识，考虑对结构进行整体的屈曲分析。