风吸力下蒙皮支撑Z形檩条临界荷载简化计算方法

摘要

檩条在实际应用中总是受到屋面板对它的侧向支撑和扭转约束作用，即蒙皮支撑作用。工程设计时考虑蒙皮效应能够有效降低经济成本，但是目前我国相关规程给出的设计算法过于复杂，极大的降低了工程设计效率。
　　本文首先采用三种非线性有限元简化模型对两个C形檩条试验算例进行了模拟分析，把有限元模拟分析结果与试验结果进行对比，以验证有限元模拟方法的可行性以及有限元简化模型的准确性，并选取最合适进行参数分析的有限元简化模型。在有限元模拟分析方法的可行性得到验证的前提下，对考虑不同程度蒙皮效应的400多个不同规格的冷弯薄壁型钢Z形檩条在风吸力下的内力和变形进行模拟分析，并计算檩条临界荷载。
　　然后运用控制变量法和无量纲法，讨论了风吸力作用下四种参数对蒙皮支撑Z形檩条临界荷载的影响，四种参数分别为檩条腹板高厚比、檩条翼缘宽厚比、檩条侧向长细比、蒙皮对檩条的扭转约束刚度。在参数分析的基础上提出了考虑蒙皮支撑作用的Z形檩条在风吸力作用下临界荷载简化计算公式。把本文简化公式算法与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算方法进行比较，两种方法计算结果非常接近,且与有限元模拟分析结果相近，验证了本文风吸力作用下蒙皮支撑Z形檩条临界荷载简化计算公式的准确性。
　　经有限元模拟分析得到：蒙皮对檩条的扭转约束刚度与檩条间距呈线性关系。按照扭转约束试验建立2394个简化模型进行计算，确定了自攻螺钉连接的63种压型钢板与19种Z形檩条分别以最大檩条间距和最小檩条间距组合时对应的扭转约束刚度值，整理完成扭转约束刚度表，解决了简化公式算法的实际应用问题。
　　相比《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的方法，简化计算方法计算过程简单，能高效准确地获得蒙皮支撑的Z形檩条在风吸力作用下的临界承载力，可以极大提高工程设计效率。

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第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 受力蒙皮作用

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究工作

第2章 蒙皮支撑Z形檩条数值模拟方法

2.1 引言

2.2 简化模型

2.3 风吸力下C形檩条有限元模拟分析

2.4 风吸力下Z形檩条有限元模拟分析

2.5 本章小结

第3章 Z形檩条临界荷载简化计算方法

3.1 引言

3.2 参数设计

3.3 各参数对临界荷载影响规律分析

3.4 风吸力下Z形檩条临界荷载简化计算公式

3.5 计算方法对比

3.6 本章小结

第4章 扭转约束刚度取值

4.1 引言

4.2 扭转约束刚度的主要影响因素

4.3 扭转约束刚度取值

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

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