邢台建工系王丽40课件讲解.ppt

轻型门式刚架的

计算模型与计算理论邢台职业技术学院建工系王丽轻型门式刚架的计算模型与计算理论一、计算模型的建立计算模型的简化和建立，必须符合实际结构的受力特点，同时现有的结构理论能够分析计算模型。轻型门式刚架结构形成原理是：梁和柱通过高强度螺栓连接形成平面门式刚架；各榀刚架通过支撑和系杆相互联系，形成空间刚架；空间刚架与围护材料、基础形成一个完整的空间结构体系。轻型门式刚架的计算模型与计算理论轻钢结构计算模型建立过程在确定计算模型时，我们忽略实际结构的蒙皮效应后，可以得到由空间梁系组成的空间刚架；忽略空间刚架的空间共同工作效应后，可以得到由平面梁系组成的平面门式刚架；忽略刚架柱脚与基础之间连接的弹性刚度后，可以得到理想的铰接或刚接支座，从而最终确定计算模型。轻型门式刚架的计算模型与计算理论二、蒙皮效应1、蒙皮效应的概念蒙皮效应是指在建筑物的表面覆盖材料（屋面板和墙板）利用本身的刚度和强度对建筑物整体刚度的加强作用。蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。其工作机理是：围护板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔板。这种板在平面内具有相当大的刚度，类似于薄壁深梁中的腹板，檩条类似于薄壁深梁中的加劲肋，板的四周连接墙梁或檩条类似于薄壁深梁中的翼缘。这种构造具有蒙皮效应功能，可以用来传递板平面内的剪力，承受板平面内的各种荷载作用。轻型门式刚架的计算模型与计算理论蒙皮效应在门式刚架结构中主要表现为：在垂直荷载作用下，门式刚架坡顶的运动趋势是屋脊向下、屋檐向外变形。屋面板将与支承檩条一起以深梁的形式来抵抗这一变形趋势。这时，屋面板承受剪力，起深梁腹板的作用，而边缘檩条承受轴力起深梁翼缘的作用。显然，屋面板的抗剪切能力要远远大于其抗弯曲能力，从这个角度来说，蒙皮效应指的是蒙皮板的抗剪切刚度对板平面内产生变形的荷载的抵抗效应。对于门式刚架坡顶，抵抗竖向荷载作用的蒙皮效应取决于屋面坡度，坡度越大则蒙皮效应越显著；而抵抗水平荷载作用的蒙皮效应，则随着坡度的减小而增加。轻型门式刚架的计算模型与计算理论（a）山形门式建筑的受力蒙皮效应（b）平屋顶建筑的受力蒙皮效应蒙皮效应轻型门式刚架的计算模型与计算理论2、蒙皮效应的作用在门式刚架中的屋面板用于抵抗山墙抗风柱传来的水平荷载，将其传递至檐口处，再通过墙面蒙皮效应或支撑传至基础。门式刚架中的山墙面，利用墙板抗剪蒙皮作用后，可将山墙面框架设计成排架且不加柱间支撑（墙面开洞面积过大则除外）。轻型门式刚架的计算模型与计算理论在竖向重力作用下，屋面檩条会产生侧弯曲和扭转变形，通过连接在檩条上的板，将消除此变位，面板蒙皮效应将其剪力传至檩条与屋面梁连接处，再通过檩条与屋面梁连接件传至各个屋面梁上。板平面内有足够刚度可对檩条上翼缘形成侧向约束，减少了檩条的稳定计算长度，大大提高了檩条的稳定承载能力。屋面蒙皮使各个平面刚架连成整体空间结构，减少刚架侧移。当檐口较高，由柱顶侧移控制结构计算时，可带来经济效益。轻型门式刚架的计算模型与计算理论总之，蒙皮效应使得各平面的刚架组合在一起，形成了具有空间刚度和稳定的建筑，可取代或部分取代屋盖系统支撑间的纵向系杆，可减少屋面的横向水平支撑，有很好的经济效益；将山墙框架设计成全部简支的小排架，且不设柱间支撑；对于边墙，如果门窗开洞数量多，使蒙皮效应大大减弱，此时，可全部由柱间支撑抵抗纵向水平荷载；可省去檩条上翼缘拉条系统的设置，带来一定经济效益；在檐口较高、由刚架侧移控制设计时，可减小刚架侧移，从而减少用钢量。轻型门式刚架的计算模型与计算理论3、蒙皮效应的应用根据蒙皮效应的工作机理可以看出，并不是所有的结构和结构构造在设计时都可以考虑蒙皮效应，目前在满足一定条件的压型钢板以及轻型钢框架组成的轻钢住宅和门式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应。然而，由于蒙皮效应的机理和作用条件及效果十分复杂，在实际工程设计中定量的应用蒙皮效应还有一定困难。所以现行设计规程中没有明确给出利用蒙皮效应的条款，设计计算公式都忽略了蒙皮效应。轻型门式刚架的计算模型与计算理论三、计算理论1、一阶弹性理论轻型门式刚架结构内力和位移的计算采用一阶弹性理论，即线性的结构力学方法。一阶弹性理论的基本假定是结构处于弹性状态，结构产生的较小位移引起的二阶效应可以忽略不计。如果结构的内力和位移采用一阶弹性理论，可以得到足够精确的分析结果，这类结构被称为线弹性结构。轻型门式刚架的计算模型与计算理论一阶弹性理论具有线性的可叠加特性，即：荷载效应的组合结果与荷载组合后的效应分析结果是一致的。荷载效应的组合结果是指首先进行各单个荷载工况下