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轻型钢结构房屋中,压型钢板在做维护结构的同时,当与钢构件良好连接时,还可以承受维护结构平面内的荷载,即具有平面内的抗剪能力,称为应力蒙皮效应。由于压型钢板蒙皮效应的力学模型难以建立,使得从理论上进行系统分析成为其研究的难点。虽然国内外对受力蒙皮结构进行了大量的研究和试验,但既往的研究工作主要针对蒙皮体的,特别是针对蒙皮板与板的接缝连接或蒙皮板与支承构件的连接的,而几乎没有对蒙皮结构房屋进行整体的研究和试验。本文利用有限元软件Ansys对不考虑受力蒙皮作用的一般模型和考虑蒙皮效应模型进行整体数值模拟分析,研究建筑物跨度,蒙皮板厚度等因素对于整体结构蒙皮效应的影响。
本文首先按现行规范设计了一个不考虑受力蒙皮作用的传统钢结构房屋模型,通过改变跨度,采用不同压型钢板的规格和厚度等方法,建立了不同的受力蒙皮结构模型。本文对受力蒙皮结构模型的蒙皮板应力分布框架杆件内力分布和内力最大值,结构变形、柱顶侧移进行了分析,并对比不考虑受蒙皮作用的传统轻钢结构模型的分析结果,得出了以下主要结论:考虑受力蒙皮作用后,改变了框架构件的轴力、剪力和弯矩的分布规律,且相对减小了杆件的内力,减小了结构在荷载作用下的变形,明显提高了房屋的整体刚度。
本文在上述结论的基础上,指出了一些在受力蒙皮结构设计和施工中应注意的问题,并提出一些有用的建议,可为考虑蒙皮效应影响的轻型钢结构设计提供参考。