輕鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)力蒙皮作用的理論分析與簡化計(jì)算方法研究.pdf

1、輕型鋼結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、塑性和韌性好、抗震性能優(yōu)越、工業(yè)化制造和裝配程度高、建筑造型美觀、適應(yīng)面廣、現(xiàn)代感強(qiáng)、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著等眾多優(yōu)點(diǎn)，深受建筑師、結(jié)構(gòu)工程師的青睞。在我國倡導(dǎo)建立節(jié)約型和可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的今天，輕鋼結(jié)構(gòu)，作為一種綠色建筑，更加符合時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。在國家提出“積極、合理、較快地發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)”等一系列產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)和推動(dòng)下，我國鋼結(jié)構(gòu)迅猛發(fā)展的好時(shí)機(jī)已經(jīng)到來。在輕鋼結(jié)構(gòu)中，大量使用壓型金屬板作為屋面板和墻板。通常把作為屋面板和

2、墻板的壓型金屬板稱為“蒙皮板”。蒙皮板在其自身平面內(nèi)具有很大的抗剪能力，并參與結(jié)構(gòu)整體受力，對(duì)主體結(jié)構(gòu)有加強(qiáng)作用，大大提高了結(jié)構(gòu)的空間整體性。把蒙皮板的這種作用稱為“蒙皮效應(yīng)”。歐美學(xué)者對(duì)于蒙皮效應(yīng)的研究已經(jīng)進(jìn)行了半個(gè)多世紀(jì)，并且編制了較為成熟的設(shè)計(jì)規(guī)程。但目前在我國，由于研究工作不到位，蒙皮板還僅僅被視為圍護(hù)構(gòu)件，而不考慮其對(duì)整體結(jié)構(gòu)的作用。這是一種極大的浪費(fèi)，也不符合計(jì)算精細(xì)化的趨勢(shì)。隨著輕鋼結(jié)構(gòu)在我國的普及以及市場競爭的日趨激烈，

3、蒙皮效應(yīng)也受到了越來越多鋼結(jié)構(gòu)學(xué)者及廠商的關(guān)注。 本文通過蒙皮結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)的變形形式和破壞形式，分析蒙皮結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理和蒙皮板在整體結(jié)構(gòu)中的受力，研究了蒙皮板的強(qiáng)度和剛度。在對(duì)蒙皮效應(yīng)研究的過程中，為了方便有限元建模和分析，把蒙皮板等效為正交異性板，并利用有限元方法對(duì)其可行性和合理性進(jìn)行了分析。通過分析蒙皮板的強(qiáng)度和剛度及蒙皮板在蒙皮結(jié)構(gòu)中的作用機(jī)理，分析、研究了蒙皮結(jié)構(gòu)中影響蒙皮效應(yīng)的因素，通過比較把蒙皮板的厚度、板型和蒙皮板與

4、主體結(jié)構(gòu)的連接狀況作為影響蒙皮效應(yīng)的主要因素。并進(jìn)一步應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件分別就正交異性平板、懸臂蒙皮結(jié)構(gòu)、簡支蒙皮結(jié)構(gòu)建模，在板平面內(nèi)施加剪力，研究了這些影響因素對(duì)蒙皮板極限抗剪能力的影響程度和規(guī)律。另外針對(duì)蒙皮板的厚度、板型和蒙皮板與主體結(jié)構(gòu)的連接狀況這三個(gè)主要影響因素，對(duì)其進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用有限元方法對(duì)其進(jìn)行分析并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了回歸分析，得到多因素影響下的回歸公式，即蒙皮效應(yīng)的簡化計(jì)算公式。利用該公式可以方便地在考慮