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(hù)結(jié)構(gòu)，如果將壓型鋼板與結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行可靠的連接，作為圍護(hù)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(qiáng)度對建筑物整體剛度加強(qiáng)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行了試驗研究。研究了蒙皮單元的抗剪強(qiáng)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(jìn)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(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步研究，從而更加深入地分析蒙皮單元的破壞機(jī)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(qiáng)度和剛度的簡化計算公式；通過試驗算例進(jìn)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(xiàn)。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