图6 安全系数与弹簧刚度关系曲线

从图6可以看出，随着支座弹簧刚度的增加，结构的整体稳定极限承载力也随之线性增加，当弹簧刚度大于10 MN/m后，其稳定极限承载力趋于稳定，与支座弹簧刚度的大小关系不再密切。支座设置弹簧虽然有利于温度荷载和抗震，但是对结构的整体稳定极限承载力不利，在工程实践中，大于5 MN/m的弹簧支座加工制作已经比较困难，而本工程要满足结构稳定要求，其弹簧支座刚度需在10 MN/m左右，故存在加工困难、经济性差等缺点。综合分析后，最终确定本工程选用铰接支座。选用铰接支座不仅保证了结构的稳定性能，同时对结构跨中变形及基础的设计也非常有利。

2.2.4 杆件初始缺陷分析

上述分析所考虑的缺陷均为结构整体的初始缺陷，未考虑杆件本身的缺陷，有关研究表明，当考虑杆件本身的缺陷时，结构整体稳定性还将进一步降低。为考虑杆件本身初始缺陷的影响，在ANSYS软件中先施加结构整体初始缺陷，缺陷分布方式为一阶屈曲模态，缺陷幅值按结构最大斜向跨度的1/300确定，然后将每一根杆件进行细分，在每一根杆件中部形成一个新的节点，对此节点按杆件长度的1/1000施加初始缺陷，杆件初始缺陷方向为杆件所在曲面法向。对施加了杆件初始缺陷的结构进行极限承载力分析，即可考虑整体初始缺陷和杆件初始缺陷的影响。

对本工程，当施加杆件长度1/1000的初始缺陷时，其结构的整体稳定极限承载力仅比施加整体初始缺陷情况下稍降低2%左右，说明本工程对杆件本身的初始缺陷不敏感。这是因为本工程不是理想的单层壳体，结构本身存在着高低起伏变化，其整体初始缺陷已经考虑了杆件本身缺陷的影响。为方便计算，类似工程项目可仅考虑结构整体初始缺陷的影响。

2.2.5 荷载-位移全过程曲线

用ANSYS进行三维双重非线性分析，考虑几何非线性和材料非线性，材料选用理想弹塑性模型，弹性模量206 GPa，泊松比0.28。钢材材质Q345C，单层异形钢网壳柱脚采用铰接。分析所得荷载-位移曲线如图7所示。可看出：网壳典型节点随着荷载增加其变形线性增加，当变形达到500 mm左右时，结构构件逐渐进入屈服状态，随着屈服构件数量的增多，其承载能力不能增加，荷载的微小变化即引起结构变形急剧加大，荷载极值点为设计荷载的3.58倍，即结构的整体稳定安全系数为3.58，满足JGJ 7—2010第4.3.3条“当按弹塑性全过程分析时，安全系数K可取为2.0”的要求。故本工程单层异形钢网壳整体稳定性满足设计要求。