蒙皮开洞对轻钢框架静力性能的影响研究

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1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集蒙皮开洞对轻钢框架静力性能的影响研究史艳莉王文达王秀嗣(、皇州理工大学土木工程学院兰州730050)摘要：利用有限元程序ANsYs对有蒙皮支撑的单层钢框架结构进行考虑几何非线性的有限元分析，在此基础上对轻钢框架结构的两种常见蒙皮开洞形式进行了对比分析。结果表明，当考虑蒙皮效应时单层钢框架结构的内力、应力及变形均有较大的改善；蒙皮开洞时，当洞口尺寸在限值内时仍可考虑结构蒙皮效应的作用；山墙和屋顶蒙皮对结构受力有较大影响，纵墙蒙皮对结构受力影响不大。关键词：蒙皮效应，有限元

2、分析，力学性能，开洞蒙皮ResearchonperformanceofLi曲t—wei曲tSteelFramesBracedbyStressedSkinDiaphragmwithandwitlloutholesSHiYanliWangWendaWangXiuli(CollegeofCiVilEngineering，LanzhouUniVersityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：BYfinite—elementsoftware“ANSYS"，thefini

3、teeIementmethodfor2eometficnonlinearanaIysisofthesinglelaveroflight—weightsteelframeconsideringwithorwithoutstressedskindiaphragmunderstaticloamngispresentedinthispaper．TWokindsofholesstyleindiaphragmsareconsidered．Theresultsindicatethatthepe晌rInanceofdisp

4、lacement，stressandintemalforcehaveimpmVedobViouslywhenstressedskindiaphragmareconsidered．Forthediaphragmwithhole，iftheholesareaislimitedin15％，thestI℃ssedskindiaphragmshouldbeconsidered．AndtheeH-ectofthestressedskinactionofroofsheetingandgablesheetingintheb

5、uildingisveryimportant．andt11evenicalwaUsheetingoftheframehaveslightefI’ect．Keywords：stressedskindiaphragm；finiteelementanalysis；mechanicalpe晌mance；diaphragmwithhole．轻钢框架结构房屋中，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，称为受力蒙皮效应【1】【2】【3】。对于压型钢板来说，传

6、统的设计方法也即当前我国所采用的普遍设计方法是只考虑其垂直于受荷方向的刚度和承载力，而蒙皮效应则是考虑压型钢板与结构构件安装成为整体屋面或墙面后，因具有相当的面内抗剪刚度与承载力，可以类似深梁的薄壁腹板一样考虑其面内的抗剪承载力。因此，如果压型钢板与钢构件可靠连接，压型钢板就可以依靠自身平面内的抗剪刚度对与之相连的受弯或受压构件提供连续侧向支撑或抗扭支撑，提高这些构件的稳定承载力和刚度。受力蒙皮结构设计的最大贡献在于反映了建筑物的真实受力情况，而不只是考虑理论化的框架作用，因为无论是否予以考虑，框架与屋面板

7、之问的作用是始终存在的。1对于实际工程来说，由于采光、通风或立面开窗等原因必然出现要在蒙皮体上开洞的情况，因此基金项目：甘肃省自然科学基金项目(3zs042一B25—016)作者简介：史艳莉，1977年生，河北省涿州人，讲师，硕士Email：ceshiyl@163．com研究蒙皮体开洞后对蒙皮效应是否有削弱，以及有多大的削弱作用等都具有理论及现实意义。本文采用考虑几何非线性的有限元分析法，用有限元程序ANSYS进行分析，模拟某单层轻钢框架结构房屋并进行门窗开洞处理，分析不同情况下蒙皮结构的静力一陛能。1蒙皮

8、结构有限元分析1．1ANSYS分析首先设计了一个近似于实际工程的单层轻钢框架结构房屋。第一种为纯框架结构，框架布置如图l所示。该轻钢房屋的安全等级为二级，采用Q235钢材，房屋为封闭式单层单跨平屋顶结构，无支撑和檩条，屋面跨度6．0m，柱间距6．0m，柱顶标高4．5m，房屋框架梁柱均采用焊接工字型截面，截面尺寸为200×180×5×7mm，柱与基础刚接，框架梁柱刚接。第二种结构是在上述框架结构的基础上在屋顶和纵横