穩定性是（shì）網殼結構（尤其是單層網殼結構）分析設計中（zhōng）的關（guān）鍵問題（tí）。在設計網殼結構時，除了按常規設計規（guī）範驗算網殼（ké）結構構件強度、穩定性及結構剛度外，還應該進行結構整體穩定性以及對初始缺陷的敏感性驗算[2]。本文對影（yǐng）響（xiǎng）網殼穩定性（xìng）的因素和研究方法（fǎ）做了綜述，從而有助於設計人員對網殼（ké）穩定性的研究。 
　　【關鍵詞】網殼；穩（wěn）定性；缺陷 
　　網殼結構的穩定性能可能從其荷載-位移全過（guò）程曲線中得到完整的概念。結構的失穩（屈曲）類型分（fèn）為兩（liǎng）種：一種（zhǒng）是極值（zhí）點（diǎn）屈（qū）曲，另（lìng）一（yī）種是分枝點屈曲，其中分枝（zhī）點屈曲又分為穩定分枝（zhī）點屈曲和不穩定分枝點屈曲。 
　　網殼結構根據（jù）不同的曲麵形式對初始缺陷的敏（mǐn）感程（chéng）度不同。對初始缺陷敏感的網殼，結構（gòu）穩定承（chéng）載（zǎi）力（lì）會因為初（chū）始缺陷的存在（zài）而降低，同時，初（chū）始缺（quē）陷還會導（dǎo）致分（fèn）枝屈曲問題轉化極值點屈曲問題。分枝點屈曲隻發生在理想完善的結構（gòu），實（shí）際（jì）結構都是有初始缺陷的，所以（yǐ）其失穩都（dōu）極值點屈曲而不是分枝點（diǎn）屈曲。 
　　網殼失穩模態有很多種（zhǒng）類型，通常有兩種分類方法：一種是根據網殼結構失穩時，結構失穩的變（biàn）形範圍可以分為局部失穩（wěn）和整體失穩；另一種是根據結構失穩時，構件是否發生塑性變形（xíng）可以分為彈性失穩和（hé）塑性失穩。 
　　局部失（shī）穩就（jiù）是結構在荷載作用下失穩時，如果隻有某個或某些局部區域結構（gòu）偏離了初始平衡位置的失穩變形，而其他區域沒有（yǒu）發生偏（piān）離初始平衡位置的變形。結（jié）構的局部失穩又可以分為局部節（jiē）點（diǎn）失穩和局（jú）部杆（gǎn）件失穩，局部節點失穩主要表現為結構局部一個或多個節（jiē）點偏（piān）離了其初始平衡位移，這種節點的偏離平衡位置有兩種（zhǒng），第一（yī）種（zhǒng）是節點仍在它初（chū）始平衡位置上，但節點已（yǐ）經出（chū）現了繞某個自身軸的轉動變形，這樣的轉動變形有可能會造成連接在此節點（diǎn）上的杆件彎曲變形。第二種是節點偏離了（le）它的初始平衡（héng）位（wèi）置。局（jú）部失穩一般容易發生在結構整體剛度分（fèn）布不均勻，存在（zài）較薄弱的區域或者（zhě）在結構上某區（qū）域作用過大的集中荷（hé）載（zǎi）。 
　　整體失穩就是（shì）結構在荷載作用下失穩時（shí），結構的大部分或幾乎整個結構都偏離了初始平衡（héng）位置的失穩變形。結構的整（zhěng）體失穩表現為結構大麵積凸起（qǐ）或凹下去，或出現條形起伏或波浪（làng）形的變形。整體失穩一般容易發生在結構整體剛度較均勻，沒有（yǒu）局部薄弱區（qū）域，結構也沒有局（jú）部區域荷載過大。 
　　影響網殼結構失穩的因（yīn）素很多，而且這些因素還相互影響，以（yǐ）至於（yú）網殼結（jié）構的失穩問題變得非常複雜。研究表明可能導致網殼結構失穩的因素主（zhǔ）要包括：結構的初始缺陷、結構形狀及曲率、網格體係及其密度、結構整體剛度、節點（diǎn）剛度（dù）、荷載分布模式、結構（gòu）邊界（jiè）約束條件及結構（gòu）的非（fēi）線性特征[6]。 
　　根據網殼結構整體穩定分析所（suǒ）采用的初始缺陷模態的不同，當前（qián）網殼缺陷結（jié）構的整體穩定性（xìng）分析方法有三種：隨機（jī）缺陷模態法、一致缺陷模態法以及缺（quē）陷模態迭代法。 
　　（1）隨機缺陷模態法 
　　結構的初始安裝誤差受各種（zhǒng）因素如安裝設備、施工程序、工人的熟（shú）練（liàn）程度和（hé）測量（liàng）技術（shù）的影響。因（yīn）此，網殼結構的安裝誤差具（jù）有很大的隨機性，且其分布（bù）形（xíng）式和大（dà）小都無法事先預測。由於驗收規範的限定和施工目標，結構的實際（jì）幾何構成與（yǔ）設計中理想的幾何構形（xíng）接近，所以可以認為隨機（jī）分布（bù）的初始幾（jǐ）何缺陷服從正態分布。隨機缺陷模（mó）態法是把結構的初始缺陷看作一個多維的隨機變量，結構的一種初始缺陷（xiàn）模態（tài）對應其樣本空間（jiān）中一個樣本。 
　　隨機缺陷模態法是取一定容量（如N個）的隨機缺陷樣本，賦予相同的缺陷幅值並對缺陷結構進行整體穩定分析，並跟蹤計算缺陷結構的全過程荷載-位移曲線，從而得出各（gè）種缺陷作用下結構整體穩定極限荷載（zǎi），結構整體穩（wěn）定的臨界荷載（zǎi）或極限荷載是由N個隨機缺陷模態樣本分析得到的最小（xiǎo）極限荷載。 
　　隨（suí）機缺陷模（mó）態法可以較為真實的涵蓋實際結構的不同（tóng）缺（quē）陷分布模（mó）式，但要對不同缺陷分布的結構進（jìn）行反複計（jì）算，工作量大，不適用於實際工程。 
　　（2）一致缺陷模態法 
　　一致缺陷模態法是采用最低階（第1階）屈曲模態來模擬結構初（chū）始缺陷分布。屈曲模態（tài）是結構屈曲時的位（wèi）移增量模式。結構最低階屈曲（qǔ）模態也就是結構最低階臨界點所對應的屈曲（qǔ）模態，也是勢能最小的變形模態（tài）。如果網殼結構的初始缺陷分布（bù）形式剛好與最低屈曲模態相對應，這種分布形式是對結構受力性能影響最不利的。 
　　假設{}為結構（gòu）整體線性的第（dì）一階屈曲模態，為{}中絕對（duì）值最大的元素，即（jí） （1-1），則，一致缺陷模態法中結構的初始幾何缺陷{}為（1-2）。 
　　結構在不同的荷載組合作用下，整體線性的第（dì）一階屈曲模態應該是不同的，所以要對不同的荷載組合作用下對結（jié）構進行相應的整體穩定分析。特別要注（zhù）意的是（shì），如果結構的第一階臨界點有重臨（lín）界點，則會有兩個或多個（gè）屈曲模態（tài）與之相對應，所以（yǐ）要用兩（liǎng）次或多次一致（zhì）缺陷模態法對缺陷結構（gòu）進行整體穩（wěn）定分析，所得最小的荷載因子為缺陷結構的整體穩定（dìng）臨界荷（hé）載因子。 
　　（3）缺陷模態迭代法[3] 
　　從已有的研究成果可以看出，在（zài）相同的缺陷（xiàn）幅（fú）值（zhí）下，一定存在一種缺陷模式，與缺陷結構整體穩定的最小臨界荷載相吻合。在確定（dìng）的缺陷幅值下（xià），缺陷結構後屈曲平衡路徑越陡（dǒu）峭，其結構整體（tǐ）穩定臨界荷載越小。當結構（gòu）的缺陷模態與最陡峭（qiào）的後屈曲平衡路徑相對應時（shí），其臨（lín）界荷載為最小臨界（jiè）荷載，也是整體結構穩定的臨界荷載或極限承載力。 
　　根據以上結論，如果在結構的非線性平衡路徑的線性化迭代計（jì）算過程中，下一次的迭代計算中結構缺陷模式與上一次（cì）迭代計算中結構的後屈曲模式吻合，則下（xià）一次迭代計算所得的臨界荷載一般不大於上一前計（jì）算所得的結果。由此構造出的（de）一種迭代計算方法便叫缺陷模（mó）態迭代法。缺陷模態迭代法的計算步驟為： 
　　（1）對結構非線性屈曲平衡路徑每一荷載步跟蹤計算，並進行整體穩定屈曲模態分析，得出該計算步（bù）的屈曲模態； 
　　（2）將前一步計（jì）算所得的整體穩定屈曲模態作為一種（zhǒng）初始（shǐ）缺陷模式，根據預定的（de）缺陷幅值，構成結構整體（tǐ）初始幾何缺陷； 
　　（3）將（jiāng）上一步所得的結構整體初始幾何缺（quē）陷加在理想完善結構上，得到缺陷（xiàn）結（jié）構（gòu）體（tǐ）係； 
　　（4）對的缺陷的結構進行非（fēi）線性分析，得到缺陷（xiàn）結構的整體（tǐ）穩定臨（lín）界荷載或（huò）極（jí）限承載力； 
　　（5）不斷重複以上幾個步驟，直到預定的（de）總步（bù）數，將得到一係列整體穩定臨界荷； 
　　（6）考察這係列臨（lín）界荷載，取當中的最小值作為結構整體穩定臨（lín）界荷載或極限承載力。 
　　結（jié）束語 
　　近些年（nián）來，隨著數（shù）值計算（suàn）技術、結構（gòu）分析理論和大容量高速度計算機的（de）快速發展，以及各種鋼結構的分析理論和設計方法的日趨完善。雖然目前的鋼結構設計（jì）計算方法已經（jīng）能（néng）夠保證鋼結構構件在使用和施工過程的安全（quán）性，但是，現在大型複雜（zá）鋼結構體係，由於結構體係複雜、規（guī）模龐大、使用環境和外界作用（yòng）難以準確模（mó）擬，以及結構在受外荷載作用後所表現出來的非（fēi）線性效應特征，使設計人員難以準確把握這些大型複雜鋼結構的整體穩定性能，所以就難以準確預測這些結構的整體穩定性（xìng）能以及（jí）可（kě）能（néng）的失穩（wěn）破壞模式。尤其是（shì）隨著新型鋼材在建築結構中的廣泛應用，使結構構件變得（dé）更加細和薄，整體結構相對變柔，這樣使得大型複雜鋼（gāng）結構的穩定性問題變得更為突（tū）出，成為這些鋼結構破壞的（de）重要原因之一。