輕鋼結(jié)構(gòu)蒙皮效應(yīng)的理論與試驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)的輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，壓型鋼板僅僅作為屋面、墻面等圍護結(jié)構(gòu)，如果將壓型鋼板與結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行可靠的連接，作為圍護結(jié)構(gòu)同時可成為受力結(jié)構(gòu)的組成部分，參與結(jié)構(gòu)體系的共同工作，增加結(jié)構(gòu)的整體剛度。蒙皮效應(yīng)是指在建筑物表面覆蓋屋面和墻面利用本身的剛度和強度對建筑物整體剛度加強作用?？紤]了蒙皮效應(yīng)的輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅使結(jié)構(gòu)的受力更加符合實際情況，還可以獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟效應(yīng)。因此，開展輕鋼結(jié)構(gòu)蒙皮效應(yīng)的系統(tǒng)研究，具有十分重要的理論和工程應(yīng)用價

2、值。本文首先對自攻螺絲連接的小試件拉伸試驗進行了研究。針對國內(nèi)工程上常用的連接件，對自攻螺釘連接的小試件進行了拉伸試驗，研究了不同厚度板連接件的抗剪性能，同時為蒙皮單元的有限元分析提供輸入?yún)?shù)依據(jù)。論文結(jié)合蒙皮單元的在實際工程的做法，對常用的國產(chǎn)壓型鋼板采用自攻螺絲連接的受力蒙皮進行了試驗研究。研究了蒙皮單元的抗剪強度和抗剪剛度等抗剪性能；研究了連接件布置方式、板型、檁條間距等因素對蒙皮單元抗剪性能的影響。在試驗研究的基

3、礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法研究了蒙皮單元的剪切性能。借助有限元這有力工具，對蒙皮單元剪切試驗的結(jié)果進行了評價，驗證了試驗結(jié)果的可靠性，同時校驗了有限元分析模型；對蒙皮單元在平面內(nèi)荷載作用下的工作性能以及各種因素對其抗剪性能的影響、破壞形式和機理進行進一步研究，從而更加深入地分析蒙皮單元的破壞機理，研究了蒙皮單元的不同連接邊界條件對剪切性能的影響。本文根據(jù)蒙皮單元的試驗和有限元分析的結(jié)論，參考國外研究成果的基礎(chǔ)上，通過合理的力學(xué)

4、假設(shè)，探討并推導(dǎo)了采用自攻螺釘連接的受力蒙皮單元抗剪強度和剛度的簡化計算公式；通過試驗算例進行了有限元計算結(jié)果、試驗結(jié)果以及簡化計算結(jié)果的比較分析，相互驗證結(jié)果的合理性；簡化計算公式可以為我國正在編制的受力蒙皮設(shè)計規(guī)程提供理論參考依據(jù)。本文研究了受力蒙皮單元參與整體結(jié)構(gòu)體系的共同作用，從整體上分析了壓型鋼板的蒙皮效應(yīng)對整體結(jié)構(gòu)的剛度貢獻。針對單層輕鋼廠房結(jié)構(gòu)，考慮蒙皮效應(yīng)后結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能變化，對其傳力途徑、內(nèi)力分布及整體性能