近几年来,随着国内外经济文化等社会生活需要的发展,钢网壳结构的跨度在逐步增大,其结构形式也越来越复杂。因此,如何高效、准确地对这些复杂结构体系进行内力分析已经成为社会大跨空间结构领域中亟待解决的问题。传统的结构分析是按照一次加载模式进行的,而施工阶段的结构(特别是大跨空间结构)是形状、材性、荷载以及施工边界等均随施工阶段变化的时变结构。由于各种条件的时变特性,因此施工过程结构的内力与按传统方法计算得到的结果有很大差别。 本文结合国内某在建大跨空间钢网壳结构,模拟了考虑几何非线性时变效应影响的大跨网壳结构的施工内力分析过程,并研究了施工阶段大跨空间网壳的施工荷载、材料特性、边界条件等各因素对其施工过程内力的影响。 首先,介绍了空间梁元施工内力几何非线性分析原理。用修正的Lagrange法描述了以非线性空间梁元理论为基础建立的,以荷载增量Newton-Raphson算法为收敛准则的几何非线性时变施工内力分析过程。 其次,根据施工内力的时变分析与时常分析过程及施工内力的几何非线性分析原理,综合分析了施工内力的几何非线性时变效应影响因素,比较了考虑施工过程与整体分析时两种方案下的应力、应变和位移等方面的差异;以及施工过程各种影响因素对结构施工内力的影响效应。 最后,利用本文介绍的有限元分析方法,针对实际工程模拟了大跨度钢网壳结构的施工过程,并对计算结果进行了详细分析,得到一些具有工程实践意义的结论。