1 ·工程简介
黑龙江省肇东市曙光粮库是松嫩平原上最大的玉米收购中心，同时也是国家粮食存储的战略基地。已有的老式筒仓由砖砌体构成，筒盖采用茅草防雨，容积小，透风性较差，随着时间的日积月累，这些筒仓目前已遭受不同程度的破坏，面临维修改造。考虑到原有筒仓容积小已不能很好的满足粮食的存储需求，而且加固改造难度较大，经市粮食局决定拆除原有筒仓，采用新式筒仓。本文提出了一种实用新型筒仓，如图1 所示。这种新式单体筒仓直径为20m，容积为3. 2 × 104m3，体系由支撑柱、筒仓体和网壳屋盖构成［1］，多个单体一字排开，在屋盖用钢梁连接，便于通过运输带将粮食集中化输入到筒仓中。运输体系荷载由屋盖承担，通过四根钢管传递到网壳体系上，如图2 所示。可以看出网壳不但承担常规屋面荷载，还要承担输送体系的荷载，这点与以往的网壳受力分析是截然不同的。对于这类易发生失稳的体系来说，要给予足够的重视。因此，为保证该类新式筒仓的经久耐用，本文对网壳进行了静力分析，确定杆件截面的基础上进一步开展了网壳的线性稳定分析，获得网壳上临界荷载和屈曲模态［2］，基于此采用弧长法进行网壳的非线性稳定分析，得到网壳的下临界荷载和关键点的荷载－ 位移曲线，通过对比验证了网壳设计的合理性和稳定性，最后给出具体的施工措施，可为同类工程设计和施工提供参考和借鉴。
2· 新型筒仓体系构建思想
考虑到原有体系存在严重不足而提出了这种实用的新型筒仓，该体系具有容积大、采光好，通风性强的优点，支撑柱和筒仓体之间设置了带孔的厚板，既保持板的承载力又能保证良好的通风，防止粮食发霉蛀虫。屋盖网壳穹顶采光好、可实现的跨度大，而且在不降低承载能力的同时可保证粮食快速输入筒仓中。支撑组合梁由2 根平行的H 型钢梁通过角钢连接而形成［3］，在网壳顶部通过螺栓与竖管上的钢板连接好。图1 运输体系倾斜部分由带斜撑的钢管框架构成，可确保粮食的安全运输。该体系遭遇地震时，底层框架可先进入屈服，消耗掉一定的能量，使传递到筒仓上的能量减小到最低，对筒仓有很好的保护作用。
3· 网壳结构有限元模型
筒仓单层网壳穹顶结构，其建筑平面为圆形，支撑在筒仓体的圈梁上，底平面直径为20m，球面直径为35m，失高为2. 7m，球面中心角取为60°。网壳穹顶的空间3D 见图3。杆件的截面形式为钢管，弹性模量和泊松比分别为2 × 1011N/m2 和0. 3。依据文献［3］中对杆件长细比的要求，环杆和径肋的内外径分别为90mm 和93. 5mm，斜腹杆内外径分别为80mm 和83mm。采用BEAM188 梁系单元［4］模拟环杆、径肋和斜腹杆，经统计作用在网壳节点上的集中力为95. 2kN，网壳边缘各节点约束为双向铰接。
4· 特征值屈曲分析
5 ·非线性稳定分析
线性屈曲分析得到的屈曲荷载将过高估计结构的整体稳定性能，尚未考虑初始缺陷对结构屈曲的不利影响，为此需要进一步开展大位移几何非线性整体稳定分析。首先打开大变形效应，采用弧长法可获得三个关键节点的全过程荷载－ 位移曲线，如图5 所示。145 节点为壳顶节点，其它两个节点为x 方向圆周角为0 的径杆之间的节点。
6 ·施工方法
为给网壳提供竖向和侧向支撑，在钢筋混凝土筒仓上缘设置牛腿式圈梁，如图7( a) 所示。图( b) 为网壳支座预埋件设置定位图。
图8 为在预埋件上布置的双铰支座［5］，在预埋件和支座之间设置了橡胶垫，具有抗震和减震双重效果。图9 为螺栓球节点及与杆件连接的细部构造。图10 为支撑输送体系的H 型钢梁组合结构布置示意图。可以安全有效的将荷载传递到网壳结构上，而且可保证运输履带循环走动。
7 ·结语
结合目前某粮库筒仓存在老化需改造这一工程，本文提出了一种新型筒仓，该体系由支撑柱、筒仓体和网壳屋盖构成。鉴于筒仓网壳屋盖与常规屋盖受力不同，易发生失稳破坏，本文对直径20m 的网壳开展了线性与非线性分析，结果表明线性屈曲分析得到的屈曲荷载大于非线性屈曲分析的屈曲荷载，对于结构来说，进行非线性分析更偏于安全。通过对比验证了网壳设计的合理性和稳定性，最后给出该体系具体的施工措施，可为同类工程设计和施工提供参考和借鉴。