轻钢结构应力蒙皮效应的有限元模拟分析和设计方法

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轻钢结构的应力蒙皮效应在技术层面上,不考虑压型钢板的受力对结构本身一个不合理的简化假定。从经济角度来看,压型钢板有足够的强度与刚度能够参与结构共同工作,从而可以减少或取消支撑构件。不难看出对压型钢板的应力蒙皮效应进行深入、系统地研究具有较高的理论价值和显著的国民经济意义。 本文总结了前人关于应力蒙皮效应的研究成果,在此基础上本文建立了墙体结构的有限元模型,验证了模型的正确性,并验证了应力蒙皮效应的存在性。针对影响墙体结构的几个因素进行了参数化分析,如墙梁间距、跨度,板厚,柱长细比及开洞情况等,结果表明:墙梁间距对结构承载力及抗侧移能力影响不大;墙梁跨度、板厚及柱子长细比影响较大;开洞面积在20%以内应力蒙皮效应仍然可以利用。 由于蒙皮结构的整体性能研究较少,因此本文建立了考虑应力蒙皮效应的整体结构和不考虑应力蒙皮效应的整体结构,分别进行了整体性能分析,通过对比模型分析结果,发现了压型钢板的应力蒙皮效应明显提高了结构的整体刚度,并提高了整体结构的承载力,减小了结构的变形。通过对蒙皮结构的模拟分析,发现了蒙皮结构的应力分布规律,充分了解蒙皮整体结构的实际受力及变形情况。最后本文提出了考虑应力蒙皮效应结构的设计方法和技术措施,以供设计人员参考。
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