大跨度空间网壳结构的稳定分析.docx
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大跨度空间网壳结构的稳定分析
工程硕士课程论文
（2012-2013学年第一学期）
大跨度空间网壳结构的稳定分析
学生：
提交日期：
2012年06月30日学生签名：
学号
20xx2
学院
土木与交通学院
课程编号
Zxccc
课程名称
大跨度空间结构
学位类别
工程硕士
任课教师
Xxx
教师评语：
成绩评定：
分任课教师签名：
年月日
大跨度空间网壳结构的稳定分析
土木与交通学院xx207952xxx
[摘要]网格结构是由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的杆系结构，因外形灵活，结构形式多样，既能充分实现建筑的功能目标，又兼具优美的建筑造型，在众多形式的空间结构中，网格结构是当前发展最快，应用最多的一种结构形式。
网壳结构是网格结构的一种。
网壳结构是一种曲面型网格结构，由单层网壳与单层网壳之分，近半个世纪以来，网壳结构作为大跨度空间结构的优秀代表，得到快速发展与广泛应用，本文结合现行规范，通过对一单层球面网壳结构的稳定分析，提出相应的施工要求和处理措施，使网壳结构得到合理的优化。
[关键词]网格大跨度空间结构网壳稳定分析
一．网格结构概述
网格结构是由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的杆系结构，其外形可呈平板状（双层或多层），即网架结构，也可是曲面状（单层或双层），即网壳结构（图4-1）。
网格结构是网架与网壳的总称。
网架具有多向受力的性能，空间刚度大、整体性强、稳定性好，具有良好的抗震性能和较好的建筑造型效果，同时兼有重量轻、材料省、制作安装方便等特点。
网壳即网状的壳体，是将杆件沿着壳面有规律地布置而组成的刚性屋盖空间结构，网壳一般采用单层或多层，并按其外形分为单曲面或双曲面，构成网状穹顶、网状筒壳及双曲抛物面网壳等多种形式。
其受力特点与薄壳结构类似，以薄壳的薄膜内力为主要受力特征，即大部分荷载由网壳杆件的轴向力承受。
由于网壳能充分发挥材料的强度，所以他可以轻巧地覆盖大的空间。
不同的曲面网壳提供各种新颖的建筑造型和支撑条件，因此也是建筑师非常乐意采用的一种结构形式。
二.网壳结构的特点
近半个世纪以来，网壳结构作为大跨度空间结构的优秀代表，得到快速发展与广泛应用，这与其下述特点是分不开的。
1.网壳结构具有轻型化的特征。
网壳结构中各个构件作为整体结构中的一部分，几乎均衡地承受各种荷载的作用，其杆件内力一般为轴力，各杆件的内力分布比较均匀，最大应力值也较小。
网壳结构的各根杆件是作为一个整体做协同工作，其整体作用远大于各根杆件的作用之和，能够用小构件构成大空间，结构轻型化是网壳结构的一个重要特征；
2.网壳结构的计算原理成熟、计算方法简便。
随着计算机技术的飞速发展，目前已有多种计算机网壳结构的大型通用程序，使网壳结构的计算、设计、制造和应用变得更加简捷，更加实用；
3.网壳结构的制作具有标准化、规格化特征。
网壳结构的杆件可以用型钢、铝材、木材、钢筋混凝土和玻璃钢等建材制成，容易实现建筑构件的大批量工业化生产，多种节点体系的发明及生产方法的高度自动化，可以提高生产效率，降低生产，从而使网壳结构的力学合理性和生产经济性完美结合起来。
4.优美的建筑造型是网壳结构的又一特征。
网壳结构无论在平面还是立体型面都可以给建筑师充分的想象力和创作自由。
另外由于网壳结构的曲面外形，还可以使其形成天然的排水功能。
三.网壳结构的发展
随着科学技术的快速发展和人们不懈的发明与创造，网壳结构无论在结构形式，还是在构造材料和计算方法上都得到了很大的发展；
1.网壳结构形式的发展
开始阶段的网壳型式多为半球形，这是因为半球型网壳为同向曲率，易于设计、制造和施工，且可以封闭没有支柱的最大空间，尤其是此种造型看起来雄伟、高大、美观。
纵观网壳结构的发展历程，其结构型式大致可分为以下几种类型：
（1）肋环型和施威德勒型球面网壳。
肋环型网壳是在肋型穹顶的基础上，把环形檩条与径向的肋连结成一个刚性体系，使环向力由檩条承受，这样就改善了结构的内力分布，减轻了结构自重。
施威德勒型球面网壳又在肋环型球面网壳的基础上，把每个梯形网格再用斜杆分成更小的三角形，是结构内力沿网壳表面分布更加均匀，从而可进一步减轻结构自重，使网壳可跨越更大空间；
（2）联方型球面网壳。
这种网壳的网格是由两向斜交杆系构成的，它的基本单元式菱形。
有时有为了增强其空间稳定性，还加设水平环向杆系，这种体系是德国在1980年发明的，它既使每个节点上汇交的杆件数量尽可能少，又使各根杆件的尺寸在整个结构中尽量相同或相差不多。
联方型网壳主要用于金属网壳，它既适用于球面网壳，也适用于柱面网壳，在国内外已得到广泛应用。
（3）凯威特型球面网壳（又称平行联方型网壳）。
这种网壳综合了施威德勒型网壳、联方型网壳和三角形格子网壳分割的优点，其结构的受力性能十分良好，尤其是在强烈风荷载和地震荷载作用下的受力性能，因此常用于大跨度结构。
凯威特型球面网壳在美国和日本广为流行。
1973年7月建成的美国新奥尔良体育馆就是此种网壳的典型代表，其净夸为213米，矢高为32米，可容纳观众72000人左右。
（4）短程线型球面网壳（也称测地线穹顶网壳）。
这种网壳是由巴克明斯特.富勒发明的，他认为自然界总是建造最经济的结构。
“短程线”这个属于来自地球测量语言，即连接球面上任意两点的最短距离。
富勒将此原理应用与网壳结构中，发明了短线程网壳。
他认为此种网壳将是最轻的、强度最高的，同时又使最经济的结构。
工程实践证明，短程线型的网格划分规整、均匀、杆件和节点的种类在各种球面网壳中是最少的，其杆件受力非常均匀，最适合在工厂中大批量生产，造价也最经济；
（5）二向格子型球面网壳。
这种网壳由位于两组子午线上的交叉杆件组成，所有网格均接近正四边形，尺寸也近似。
网壳的所有杆件都在大圆上，为曲率相同的圆弧杆。
1968年建成的墨西哥城体育馆就是此种网壳，其净跨为134米，网格尺寸为14米*14米，在每个网格上安装预制单元为单层双曲抛物面的小网壳；
（6）三向格子型球面网壳。
这种网壳是在球面网上用三个方向的大圆构成网格，
形成比较均匀的三角型格子。
其优点是结构的受力性能好，且易于标准化，可在工厂中大批量生产，经济性能也很好。
近十多年，日本的巴组铁工所应用三向预制菱形穹顶建造了许多优美的穹顶网壳，例如奥林匹克园剧场，净跨105米；
（7）应力表皮球面网壳。
这种网壳实际上是把飞机机翼的设计原理应用于建筑结构，充分利用结构表皮的强度，将网壳的承重结构与结构表皮结合起来共同工作，创造了网壳结构的一种新型体系。
次种网壳制作简单，安装迅速，强度高，造价低，结构型体优美；
（8）柱面网壳。
如果建筑平面是正方形或矩形，特别是狭长平面时，常常会选择柱面网壳。
有时也会把柱面网壳放在中间，而在两端用两个半球网壳进行封闭，构成一个组合网壳；
（9）双曲抛物面型网壳。
该网壳是直纹曲面，杆件可以预制称直线形状，因此其制作与安装都很简单。
双曲抛物面球型网壳以其美观的造型和合理的受力，得到广泛的应用和发展；
（10）折板型网壳。
此类网壳是综合了钢筋混凝土折板、网格结构和壳体的一些优点而发展起来的一种新型网壳，其结构型式多种多样，近年越来越收到人们的重视。
2.网壳计算方法的发展
网壳结构的计算方法大致有两类：
基于连续化拟壳理论的拟壳法和基于杆系有限元分析理论的离散结构法。
拟壳法的基本假设是，用一等效的均质连续体来代替由铰接或刚接杆件组成的实际构架体系。
该法是一种近似方法，可近似算出杆件的内力、节点的位移和结构的稳定性，适用于中小跨度的网壳计算。
拟壳法是适合人工计算的间接方法，在计算机不发达的早期和现在进行初步设计时，拟壳法都是一种理性方法。
随着电子计算机技术的飞速发展，杆系结构的有限元方法已被广泛应用在网壳结构计算上，用该方法可以精确地计算出网壳结构的内力与挠度。
而且还编制了通用或专用的计算机程序，进行内力计算，并绘出弯矩、剪力和变形图，甚至进行自动设计，选出杆件截面和节点规格。
3.网壳结构的发展趋势
因为网壳结构的诸多优点，世界上许多国建都在研究和发展这种结构。
其中美国、日本等国无论是规模还是技术方面都处于领先地位。
中国的网壳结构虽然起步较晚，综合分析国内外网壳结构的研究成果与发展态势，可预其发函趋势主要在以下几个方面：
（1）网壳结构的跨度将越来越大；
（2）网壳结构的型体会更加合理；
（3）可开闭的网壳结构将得到发展和应用；
（4）网壳结构的非线性分析，尤其是非线性稳定全过程分析；
（5）网壳结构的优化设计。
在给定的跨度和荷载作用下，使所设计的网壳结构重量最轻、造价最低；
（6）网壳结构的计算、设计和生产实现计算机自动化；
（7）研究和生产轻质高强、防火、防水性能好并且保温隔热的新型屋面围护材料；
（8）改进并发展网壳结构的制造技术和施工方法。
使网壳结构的制作生产企业同时承担网壳的设计、研究与开发。
四．网壳的分类与选型
一）.网壳的分类
网壳的分类通常有按层数划分、按高斯曲率划分和按曲面划分。
1.按层数划分有单层网壳和双层网壳（见图a）。
图a
2.按曲面外形，主要有如下几种形式：
1）球面网壳：
是由母线（平面曲线）绕Z轴旋转而成（见图b），母线有圆弧形组成，适用于圆平面，高斯曲率>0，曲率半径R1=R2=R，是常用网壳形式之一，曲面方程为：
X2+Y2+（Z+R-f）2=R2
图b
2）双曲扁网壳：
矢高f比较小，适用于矩形平面。
扁网壳的曲面可由球面、椭圆抛物面、双曲抛物面等组成。
3）柱面网壳：
是由一根直线设两根曲率相同曲线平行移动而成。
根据曲线形状不同有圆柱面网壳、椭圆柱面网壳和抛物柱面网壳。
适用于矩形平面，是国内常用网壳形式之一。
4）圆锥面网壳：
是由一根直线与转动轴呈一夹角，经旋转而成，高斯曲率为0，适用于圆形平面。
5）扭曲面网壳：
高斯曲率为<0，适用于矩形平面。
6）单块扭网壳：
高斯曲率为<0，适用于矩形平面。
7）双曲抛物面网壳：
是由一根曲率向下的抛物线（母线），沿着与之正交的另一根具有曲率向上的抛物线平行移动而成，曲面呈马鞍形。
适用于矩形、椭圆形和圆形平面。
8）切割或组合形成曲面网壳：
球面网壳用于三角形、六边形和多边形平面时，采用切割方法组成新的网壳形式。
网壳结构可采用球面、圆柱面、双曲抛物面、椭圆抛物面等曲面形式，也可采用各种组合曲面形式。
3.高斯曲率划分有柱面网壳、圆锥形网壳、球面网壳、双曲面网壳、椭圆抛物面网壳、双曲抛物面网壳、单块扭曲网壳。
二）.网壳的选型
单层网壳可选用下列网格形式：
1）单层圆柱面网壳可采用单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆正交正放网格、联方网格及三向网格等形式；2）单层球面网壳可采用肋环型、肋环斜杆型、三向网格、扇形三向网格、葵花形三向网格、短程线型等形式。
3）单层双曲抛物面网壳宜采用三向网格，其中两个方向杆件沿直纹布置。
也可采用两向正交网格，杆件沿主曲率方向布置，局部区域可加设斜杆。
4）单层椭圆抛物面网壳可采用三向网格、单向斜杆正交正放网格、椭圆底面网格等形式。
双层网壳可由两向、三向交叉的桁架体系或由四角锥体系、三角锥体系等组成，其上、下弦网格可采用单层网壳的网格形式布置。
五．球面网壳的结构形式
1.单层球面网壳：
1）肋环型球面网壳：
由经肋和环杆组成（见图c），经肋汇交与肋顶，使节点构造复杂。
环杆如能与檩条共同工作，可降低网壳的整体用钢量。
大部分网格呈梯形，每个节点只汇交四个杆件，节点构造简单，整体刚度差，适用于中小跨度。
图c
2）施威德（Schwedler）型球面网壳：
在肋环型球面网壳基础上加斜杆而成，它极大的提高了网壳刚度，提高抵抗非对称荷载的能力。
根据斜杆布置不同有：
单斜杆、交叉斜杆和无环杆的交叉斜杆等（见图d）。
网格为三角形，刚度好，适用于大中跨度。
图d
3）联方型球面网壳：
由人字斜杆组成菱形网格，两斜杆夹角为30o~50o之间（见图e）。
造型美观，为了增强网壳的刚度和稳定性，在环向加设杆件，使网格成为三角形。
适用于大中跨度。
图e
4）三向网格型型球面网壳：
网格在水平投影面上呈正三角形，即在水平投影面上，通过圆心作夹角为60o的三个轴，将轴n等分并连线，形成正三角网格，再投影到球面上形成三向网格形网壳（见图f）。
受力性能好，外形美观，适用于中小跨度。
图f
5）凯威特型网面网壳：
是由n（n=6,8,12……）根经肋把球面分为n个对称扇形曲面，再由环杆和斜杆组成大小较均匀的三角形网格（见图g）。
综合了旋转式划分法与均分三角形划分法的优点。
不但网格大小匀称，而且内力分布均匀。
适用于大中跨度。
图g
6）短程线球面网壳：
用过球心的平面截球，在球面上所得截面称为大圆，在大圆上A、B两点连线为最短路线，称短程线。
由短程线组成的平面组合成空间闭合体，称为多面体（见图h）。
球面是多面体的外接圆。
图h
2.双层球面网壳：
由交叉桁架体系和角锥体系组成，主要形式有：
1）交叉桁架体系：
将单层网壳中的每个杆件，用平面网片代替，即可形成双层球面网壳，网片竖杆是各杆共用，方向通过球心
2）角锥体系：
由四角锥和三角锥组成的双层球面网，主要有：
肋环型四角锥球面网壳、联方型四角锥球面网壳、联方型三角锥球面网壳、平板组合式球面网壳。
六．网壳的计算方法简介
1.荷载：
网壳结构的荷载作用与网架结构的一样，主要是永久荷载、可变荷载和作用。
永久荷载中自重可通过软件自动形成，节点自重可按网壳杆件总重的20~25%估算。
可变荷载分为如下几种情况：
屋面或楼面活荷载，一般标准值可取0.5kn/m；雪荷载，是网壳的重要荷载之一，按水平投影面均布计算，积雪分布分为均匀分布和非均匀分布两种情况。
均匀分布时的积雪分布系数按《荷载规范》给出的拱形屋顶取值，非均匀分布时的积雪分布系数按下图取值（建议值）。
风荷载也是网壳的重要荷载之一，而且常是设计时的控制荷载。
对于较大跨度的网壳，设计时应特别重视。
按照《荷载规范》取值，Wk=βzμsμzW0，其中βz、μz、W0与其他结构一样取值，μs则应根据网壳的体型确定。
在《荷载规范》中给出了封闭式落地拱形屋面、封闭式拱形屋面、封闭式双跨拱形屋面和旋转屋顶（见图i）等四种情况的风荷载体型系数。
对于所处地形复杂跨度较大的网壳结构以及体型或某些局部不完全符合上图所列情况的网壳，应通过风洞试验确定其风荷载体型系数，以确保结构安全。
图i
温度作用：
网壳所处环境如有较大的温度差异将有可能在网壳中产生不可忽略的温度应力，在设计中应考虑。
温度差值应根据网壳所处的地区和使用情况确定。
地震作用：
地震区的网壳需要考虑水平地震和竖向地震的作用。
一般可采用反应谱法计算，网壳在地震作用下的反应，根据《抗震规范》和《网架结构设计与施工规程》的归定，当采用振型分解反应谱法计算地震效应时，地震影响系数取用如下：
水平地震影响系数按《抗规》，竖向地震影响系数αν=0.65αh。
荷载效应组合：
网壳应根据最不利的荷载效应组合进行设计。
对抗震设计，构件和节点设计中，地震作用效应和其他荷载效应的基本组合计算为γGSGE+γEhSEhk+γ
2.计算方法
网壳的计算因其特殊性往往经历设计-计算-再设计-再计算，直至满足要求为止。
网壳设计的好坏除经济指标外，还需考虑其他多种因素，如安全储备大小、延性指标、施工安装等，网壳的计算较其他结构复杂，有限单元法已成为目前网壳计算的主要方法。
网壳杆件之间的连接，从计算图式的角度，可分为铰接连接和刚接连接两大类，在一般情况下，双层网壳多采用铰接连接，单层网壳应采用刚接连接。
对于铰接连接网壳，采用空间铰支杆单元有限单元法，对于刚接连接网壳，宜采用空间梁-柱有限单元法。
本文的模型为单层网壳，采用的是刚接连接，因此下面针对设计内容分别介绍空间梁-柱有限单元法。
刚接连接网壳采用非线性有限单元计算时，可选用几种单元，最常用的有两种，即空间梁单元和空间梁柱单元，而梁柱单元能够较精确的考虑轴向力对结构变形和刚度的影响，而对于网壳一类以受轴力为主的结构是十分重要的，因此选用空间梁柱单元为宜。
1）单刚矩阵：
基本假定：
外载为保守荷载且作用于网壳节点上，网壳节点可经历任意大的位移及转动，但单元本身的变形任然较小并处于应变状态，杆件进入弹塑性工作阶段时，塑性变形集中在杆端。
弹性梁柱单元在随动局部坐标系和单元局部坐标系中有不同的切线刚度矩阵（公式略）。
在局部坐标系和整体坐标系中分别有弹塑性切线刚度矩阵（公式略）；杆件材料为理想弹塑性材料，截面的翘曲及剪切变形忽略不计；对于线位移和位移分析状态下的转角位移可直接根据线性叠加原理进行叠加。
但对大转角问题，不能简单叠加。
2）稳定计算
根据《空间网格结构技术规程》JGJ7—2010单层网壳以及厚度小于跨度1／50的双层网壳均应进行稳定性计算。
计算分为整体失稳和局部失稳验算。
整体失稳是几乎整个结构都出现偏离平衡位置而发生很大的几何变形的一种失稳现象，往往是从局部失稳开始并逐渐形成的。
影响网壳稳定性的因素非常复杂，除所用材料的物理特性如强度、弹性模量、结构的几何形体组成、支承条件、杆件的截面尺寸以及荷载类型外，还与结构的初始缺陷和对网壳稳定性进行分析所采用的方法有关。
用非线性理论分析网壳稳定性时，关键是临界荷载的确定，最常用方法就是取结构刚度矩阵[K]的行列式之值等于0作为确定准则，刚度矩阵[K]包含所有的非线性因素。
一般都采用空间杆系非线性有限单元法。
另外，网壳的失稳有许多不确定因素，失稳可能造成灾难性的破坏，且发生突然。
因此尽可能做到使网壳最大受力杆件达到其承载能力时，荷载{P}max要小于临界荷载设计值，即{P}max<{P}cr。
网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法（即荷载一位移全过程分析）进行计算，分析中可假定材料为弹性，也可考虑材料的弹塑性。
对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑材料弹塑性的全过程分析方法。
全过程分析的迭代方程可采用下式：
3）网壳的抗震计算：
由于网壳受力具有很强的非线性性能，因此在抗震分析时一般不宜采用振型分解反应谱法而应采取时程分析法，且宜按远震、近震、烈度和场地类别选用3~4条实际记录或人工模拟地区的动力加速度时程曲线。
抗震分析宜分为两阶段进行：
第一阶段为多遇地震作用下的分析，网壳在多遇地震作用时应处于弹性阶段，因此应作弹性时程分析。
根据求得的内力，按荷载组合的规定进行杆件和节点设计。
第二阶段为罕遇地震作用下的分析，网壳的罕遇地震作用下处于弹塑性阶段，因此应作弹塑性时程分析，用以校核网壳的位移是否会发生倒塌。
网壳的支承构造应可靠传递竖向反力，边缘约束构件应满足刚度要求，并应与网壳结构一起进行整体计算。
球面网壳的支承点应保证抵抗水平位移的约束条件。
4）网壳的杆件设计：
杆件的受力一般为两种：
一种为轴心受力，另一种为拉弯或压弯。
杆件截面设计应根据杆件所受的最不利内力进行。
当节点的力学模型为刚接时，杆件除承受轴力外，还承受轴力作用，此时应按拉弯或压弯构件设计；，拉弯和压弯杆件应验算其强度和稳定，其方法按照《钢结构规范》要求。
当节点的力学模型为铰接且荷载都作用于节点时，杆件只承受轴向拉力或压力。
网壳荷载一般不宜直接作用在杆件上，应将荷载直接作用在节点上，避免使节点受力状态变得复杂，对网壳的稳定性十分不利。
5）网壳的节点设计：
节点连接按方式划分有焊接连接和螺栓连接，按构造划分有十字交叉钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点、焊接钢管节点。
不同节点均要满足构造要求和计算要求，如空心球节点有受压和受拉承载力计算，螺栓球节点有螺栓计算和钢球设计等。
当杆件采用角钢组成的截面时，一般采用钢板节点。
节点构造应满足下列要求：
A.保证汇交杆件交于一点，不产生附加弯矩；B.受力合理，传力明确，使构造与所采用的计算假定尽量相符；C.耗钢量少，造价低廉；D.构造简单，制作简便，安装方便。
当网壳的杆件采用钢管时，刚接点一般采用焊接空心球节点，铰接点一般采用螺栓球节点。
当相交杆件不多时，刚接节点也可采用直接汇交节点。
七．单层网壳结构的模型计算
现建一球面网壳采用联方型结构型式，平面为直径72m的圆形，即网壳跨度72m，矢高12m，大于跨度的1/7，满足《空间网格规范》的要求（见图j，k）。
网壳的径向网格为10等分，环向网格20等分。
网壳的杆件为直径Φ150的钢管，节点为螺栓球节点。
网壳支座为平面为圆形的混凝土结构，框架柱采用钢管混凝土柱，直径1000mm，钢管壁厚12mm。
柱为偏心受压构件。
柱顶环梁为网壳支座，截面800x800mm，在平面上环梁为一封闭的圆形，环梁承担网壳向外的推力，而对环梁的法向推力传给环梁后转换为环梁的切向拉力，同时环梁承担网壳重量，为拉弯构件。
单层网壳结构的模型计算
图j网壳轴侧图
图k网壳立面图
1.抗震计算
网壳上面荷载取G=0.6kn/m2、Q=0.6kn/m2、W0=0.6kn/m2，按照网格长度计算节点荷载，
节点上的集中荷载为PG=5kn、PQ=5kn、Pw=5kn。
单维地震作用下，对空间网格结构进行多遇地震作用下的效应计算时，可采用振型分解反应谱法；对于体型复杂或重要的大跨度结构，应采用时程分析法进行补充计算。
对此网壳采用时程分析法，其动力平衡方程应为：
MU
（2）+CU
（1）+KU=-MUg
（2）,
式中:
M-结构质量矩阵,C-结构阻尼矩阵，K-结构刚度矩阵，U
（2）、U
（1）、U-结构节点相对加速度向量、相对速度向量和相对位移向量，Ug
（2）-地面运动加速度向量。
选用正弦函数，每步0.2S，时间30S。
单维地震作用下，对空间网格结构，现采用Ｅｔａｂｓ软件建模计算，前３个振型如下图：
序号
振型图
周期
特征
1
0.53S
X向平动
2
0.53S
Y向平动
3
0.42S
扭转
1.稳定计算
按照《空间网格技术规程》要求：
4.3.1单层网壳以及厚度小于跨度1／50的双层网壳均应进行稳定性计算;4.3.3球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行。
4.3.2网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法（即荷载一位移全过程分析）进行计算，分析中可假定材料为弹性，也可考虑材料的弹塑性;对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑材料弹塑性的全过程分析方法。
全过程分析的迭代方程可采用下式：
Kt⊿Ｕ（i）=Ft+⊿t-Nt+⊿t（i-1）,式中:
Kt–t时刻结构的切线刚度矩阵，⊿Ｕ（i）–当前位移的迭代增量，Ft+⊿t-t+⊿t时刻外部所施加的节点荷载向量，Nt+⊿t（i-1）-t+⊿t时刻相应的杆件节点向量。
对该网壳进行稳定计算。
将模型导入SAP2000中，用Buickling计算网壳的稳定，工况为风恒+活荷载。
将前６个模态归纳整理如下表，图中灰色线为未变形形状；
以下是稳定模态
序号
模态
特征值
失稳特征
１
３．２３
局部失稳，网壳中部几根杆件失稳
２
３．２３
与1模态失稳方向垂直
３
３．５３
中心局部圆形范围内失稳
４
３．７７
中心局部圆形范围外失稳
5
３．７７
中心局部圆形范围外失稳，与4模态非常接近
6
３７７
中心局部圆形范围外,与4、5模态非常接近
以下是失稳模态的杆件受力特征：
序号
模态
特征值
失稳特征
1
３．２３
中间小圆范围内杆件失稳，外围的杆件轴力
2
３．２３
与1模态垂直
3
３．５３
中心局部圆形范围内的杆件受轴力。
4
３．７７
中心局部圆形范围外的杆件受轴力。
5
３．７７
中心局部圆形范围外失稳，与4模态非常接近
6
３７７
中心局部圆形范围外的杆件受轴力。
与4、5模态非常近似。
前6个主要模态均为局部失稳，特征值很接近，失稳杆件的范围和数量差
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