轻钢结构蒙皮效应的数值模拟分析及理论研究

• 作 者: 李秀丽
• 出 处: 武汉理工大学
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 围护结构 蒙皮效应 有限元研究 参数分析

在以前的轻钢结构设计中，压型钢板只是作为围护结构而不考虑它的作用。经过研究分析可知，当压型钢板与支撑构件有可靠的连接时，即可作为围护结构与框架结构共同工作，承担一部分荷载，从而提高结构的整体刚度，这种效应便称为蒙皮效应。考虑压型钢板的蒙皮效应，不仅可以真实的反映结构的实际工作性能，还可以提高经济效益。因此，对轻钢结构蒙皮效应的研究具有较大的理论价值和现实意义。本文在已有试验研究基础之上，利用有限元软件对蒙皮体进行了数值分析，建立了三种模型，精细模型、有限元模型及简化模型，并将精细模型的计算结果与试验结果进行了对比，验证了试验结果的可靠性，同时也验证了所建模型的正确性。接着对比了有限元模型、简化模型与精细模型的结果，误差大小都在我们可接受的范围之内。然后又利用有限元模型对参数变化时，檩条上连接件内力分布情况作了详细研究，参数包括板厚、板长及檩条数量等。前面所建模型的网格划分较为粗糙，由有限元理论可知，若要提取压型钢板的应力图，则需要对压型钢板进行较细的网格划分，这样得出的应力图才较为准确，误差较小；为此，我们研究了六种工况下，连接件内力分布情况及压型钢板的等效应力图。第四章建立了同时具有板檩连接件和板缝连接件的模型，对比了无板缝连接件模型与有板缝连接件模型的荷载位移曲线，以及改变板缝连接件间距对蒙皮体抗剪性能的影响情况；着重对比了这三种情况下，檩条连接件与板缝连接件内力的分布情况。第五章根据已有的试验结果及有限元的分析结果，并在国内外研究成果的基础上，推导出采用自攻螺钉连接的蒙皮体的抗剪强度及抗剪刚度的理论计算公式，并利用该公式的计算结果与试验结果、本文有限元结果及所参考文献的理论计算结果进行了对比，得出在设有板缝连接件时，本文所建立的计算公式更接近试验值及有限元结果。