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應(yīng)力蒙皮效應(yīng)是怎么一回事?在工程設(shè)計中如何應(yīng)用?

 花界三少圖書館 2020-06-29

由于屋面與檐槐、脊檁(以及中間模條)牢固連接,墻面與墻梁牢固連接,擦條和墻梁又與剛架構(gòu)件牢固連接,因而屋面和墻面壓型鋼板可視為起應(yīng)力蒙皮作用的隔板(圖1.2-1),將僅能承受平面作用的單個剛架連成整體,從而提高剛架結(jié)構(gòu)的整體剛度,有效減小結(jié)構(gòu)的實際位移;圍護板的應(yīng)力蒙皮作用極大地提高了冷彎薄壁型鋼模條/墻梁的整體穩(wěn)定,亦因此使隅撐-冷彎薄壁型鋼擦條/墻梁體系可作為剛架構(gòu)件受壓翼緣的側(cè)向支承點。

圖1.2-1(a)表示有蒙皮圍護的小坡度雙坡頂門式剛架體系在水平風(fēng)荷載作用下的變形情況,整個屋面像平放的深梁一樣工作,脊糠、檐口擦條類似上、下弦桿,除受彎外,還承受軸向壓、拉作用。

為把風(fēng)荷載傳給基礎(chǔ),山墻處可設(shè)置墻梁蒙皮體系,也可設(shè)柱間交叉支撐。圖1.2-1(b)表示有蒙皮圍護的山形門式剛架體系,在豎向屋面荷載作用下的變形情況。兩側(cè)屋面類似于斜放的深梁受彎,屋脊受壓,檐口模條受拉。為保證受力蒙皮作用,山墻處應(yīng)在擦條端頭設(shè)置沿屋面坡度的邊緣構(gòu)件,當(dāng)承受水平風(fēng)荷作用時,也有類似于圖1.2-1(a)的受力情況。因此,脊檁、檐口擦條和山墻部位是構(gòu)成屋面整體蒙皮作用的關(guān)鍵部位,設(shè)計中應(yīng)予重視。

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要將面板視為結(jié)構(gòu)的一部分進行應(yīng)力蒙皮設(shè)計需要對每個實際工程根據(jù)其具體條件進行試驗,這在事實上不太可能。不過從上述的概念介紹,我們能夠了解,面板的蒙皮效應(yīng)實際上是考慮面板起交又支撐的作用,按照這個概念,設(shè)置屋蓋支撐同樣可以起到'隔板'的作用。設(shè)計中通常在房屋的短方向布置剛架,由于剛架的側(cè)向剛度小,屬于平面結(jié)構(gòu),屋蓋支撐體系把各福剛架連成整體,有效地提高結(jié)構(gòu)的整體剛度,見圖1.2-3。

對于采用咬合式或扣合式壓型鋼板作屋面板的情況,由于屋面板可隨溫度自由伸縮,此時其屋面的'隔板'作用非常小或不確定,不能利用屋面蒙皮效應(yīng),采用屋蓋支撐體系加強屋蓋整體剛度是設(shè)計中常用的手段。

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋采用的屋面板有搭接式、扣合式和咬合式,搭接式有螺釘貫穿的和螺釘不貫穿的,它們在水平力作用下的受力各有特點,側(cè)向剛度互不相同。由于咬合式屋面壓型鋼板可沿垂直于模條的方向移動,因此有人認(rèn)為此時面板將不存在蒙皮效應(yīng),但MBMA的抗震設(shè)計指南指出,金屬房屋的傳統(tǒng)設(shè)計方法,是無論房屋的大小或形狀,或豎向構(gòu)件的形式和相對剛度如何,任何構(gòu)造的壓型鋼板屋面都可視為柔性橫隔。在大多數(shù)情況下,此假設(shè)是相當(dāng)正確和適合的。典型的金屬房屋在平面上接近方形或矩形,采用搭接式或咬合式屋蓋的較多,橫向有很多剛架,縱向在若干柱間設(shè)置圓鋼支撐,可以認(rèn)為它是符合柔性橫隔要求的。

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