蒙皮支撑两连跨连续檩条模拟风吸力作用的试验研究

为了更深入了解金属蒙皮支撑连续檩条在整体蒙皮结构中所起的作用,为今后我国对连续檩条以及蒙皮结构的设计、计算提供依据,通过足尺模型试验和有限元模型的分析,研究了蒙皮支撑冷弯薄壁连续型钢檩条模拟风吸力作用的承载力。利用有限元程序ANSYS建立了带有非线性弹簧单元模拟自攻螺钉这一符合实际连接状况的有限元模型,与足尺试验模型的失稳模式、荷载-位移曲线、连接强度以及连接刚度的规律等相对比,验证了有限元模型的合理性、有效性及适用性。     

蒙皮支撑C型截面檩条的静力性能分析

将蒙皮体系对檩条的约束作用简化为一个侧向弹簧和一个扭转弹簧,并将此模型用ANSYS进行分析,分别考虑侧向弹簧和扭转弹簧对檩条的蒙皮作用,并对其静力性能进行了分析。     

风吸力下蒙皮支撑Z形檩条临界荷载的简化计算方法

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。工程设计时考虑风吸力下蒙皮对檩条的支撑作用能够有效降低经济成本,但是目前我国有关规范给出的设计算法过于复杂,极大地降低了工程设计效率。引入经典的有限元模型,采用参数分析方法,讨论了檩条腹板高厚比、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4种参数对风吸力下Z形檩条弯扭屈曲临界荷载的影响。在参数分析的基础上,提出了一个考虑蒙皮支撑作用的风吸力作用下Z形檩条临界荷载简化计算公式。对比简化公式算法与我国门式刚架规程算法,发现两种方法计算结果非常接近,且与有限元分析结果相近,验证了公式的准确性。简化算法过程和形式简单,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,可提高工程设计效率。     

考虑蒙皮效应的冷弯薄壁型钢檩条稳定性分析

轻型门式刚架结构中围护结构具有提高整体结构刚度,参与结构整体受力的作用,即蒙皮效应。目前我国相关规范中对蒙皮参与结构受力的贡献很少考虑,而考虑蒙皮效应的设计将使得结构的受力更加符合实际情况,从而更加经济合理。利用有限元软件ANSYS,通过改变约束条件以考虑屋面板压型钢板的蒙皮效应对冷弯薄壁型钢檩条的稳定性作用;利用控制变量法,研究了蒙皮板厚度对檩条稳定承载力的影响。结果表明:考虑蒙皮的侧向檩条约束能有效增加檩条的稳定性;蒙皮厚度对檩条的屈曲荷载影响可以忽略。但布置拉条后,可使檩条的弯扭屈曲承载力有明显提高。     

轻钢结构蒙皮效应的应用探讨

初步探讨了轻钢结构中蒙皮效应的作用机理及其应用中的问题 ,讨论了板与檩条的连接构造对蒙皮效应的影响 ,分析了蒙皮效应对檩条抗侧向弯扭的约束作用及对整个建筑抗水平荷载的作用等。     

金属蒙皮支撑C形檩条的计算理论

归纳了开口冷弯薄壁截面的几何特征和薄壁杆件的受力性能、特征,对蒙皮支撑C形檩条的抗剪刚度和抗扭刚度进行了分析,研究蒙皮支撑C形檩条在风吸力作用下的基本性能,旨在更深入了解金属蒙皮支撑檩条在整体蒙皮结构中所起的作用。     

金属蒙皮板剪切性能的试验及有限元分析

结合蒙皮板在实际工程的做法,对压型钢板采用自攻螺丝连接的受力蒙皮进行剪切性能试验。通过对蒙皮的破坏模式和极限抗剪承载力的分析,对板型、檩条间距对蒙皮抗剪性能的影响进行研究。并采用ANSYS对蒙皮板进行有限元分析,考虑几何大变形、连接件的滑移等非线性因素。将试验数据与有限元结果进行比较,研究结果表明,采用ANSYS分析受力蒙皮是可行的,可以用有限元方法来代替大量重复性试验。     

蒙皮支撑檩条在风吸力作用下的非线性分析方法

檩条与蒙皮板间的共同工作状况及檩条受蒙皮板约束后的承载力等问题,对最终定量地研究整个蒙皮系统的真实效应具有重要的研究价值。本文针对国内外在这方面研究的不足,将受蒙皮支撑檩条在风吸力下的弯扭失稳作为研究重点,利用有限元程序ANSYS,采用更加符合实际工作状况的、考虑三重非线性（即材料非线性、几何非线性和接触非线性）的有限元模型进行计算分析。并与哈尔滨建筑大学的试验结果对比,验证了有限元模型的正确性,同时对带初始缺陷的檩条试验结果提出了个人见解。     

受力蒙皮体的有限元计算分析

以蒙皮组合体为研究对象,采用非线性有限元方法,将受力蒙皮体离散成不同单元,对其进行了计算分析,得出了蒙皮组合体在平面内剪切荷载作用下的工作性能以及各种因素对其抗剪性能的影响。最后将有限元计算结果与欧洲建议(EUR)的简化计算结果进行了比较,结果表明二者吻合较好。     

拉条和屋面板联合作用下檩条的屈曲性能研究

钢结构屋盖系统中檩条的跨度通常较大,在弯矩和轴力作用下容易发生屈曲。其稳定性通过两个方面来保证,一方面与之相连的屋面板为其提供均布的弹性约束,另一方面在檩条的腹板位置设置拉条来维持屋面系统的稳定性,相当于在檩条跨中侧面附加了一个弹簧,提供其侧向稳定。建立屋盖系统中檩条的隔离模型,分析檩条在屋面板和拉条联合作用下屈曲荷载的提高程度,验证了拉条能够对檩条稳定性起实际作用,但存在一个门槛刚度,当拉条的约束程度增加使檩条刚度达到此刚度后,再增加拉条约束对檩条的临界荷载的提高没有任何作用。此结论可为檩条和拉条稳定性设计提供理论依据。     

冷弯薄壁型钢檩条两种稳定计算模式的比较

讨论国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》“和欧盟规范EC3-1-3对冷弯薄壁型钢檩条承载能力的两种计算模式的差异：拉条和屋面板对檩条抗扭约束刚度及其整体稳定的重要影响,进行檩条畸变屈曲和翘曲应力的计算,评估工程实践中可滑动的卷边咬合式屋面板对檩条的抗扭约束刚度以及拉条的构造等对檩条的工况作用问题。对工程实践具有重要参考价值。     

选用屋面檩条的计算

文章介绍了在一定条件下，根据荷载选用屋面檩条的计算方法及步骤，并将结果绘制成表，以供设计人员选用．     

冷弯薄壁型钢连续檩条在轻钢结构中的应用

介绍了轻钢结构工程中连续檩条设计时采用连续梁的计算模型，对其进行内力分析，针对不同柱距的屋面斜卷边Z型冷弯薄壁檩条采用连续檩条与简支檩条的用钢量作对比分析，阐述连续檩条的经济性。     

基于遗传算法的冷弯薄壁檩条优化

利用浮点编码遗传算法与有限条法相结合,以考虑了屋面板约束作用的冷弯薄壁檩条为例,把截面尺寸作为设计变量,使满足各种约束条件下的结构重量达到最优。这种方法不仅改变了传统的设计观念,而且可以丰富冷弯薄壁结构优化设计理论和方法。同时编制了分析程序来进行檩条优化设计。     

Numerical Studies of the Rotational Stiffness of Purlin–Sheeting System

In light-gauged steel purlin-to-sheeting roof systems, the attached sheeting can provide rotational restraints to the purlin. The magnitude of the additional rotational stiffness offered by the sheeting will affect the load bearing capacity of the purlin. The current design method in Eurocode3 (EC3) is less accurate in predicting the purlin–sheeting rotational stiffness as it neglects the effect of wall thickness of the purlin. An integral model is introduced based on the finite element method. Comparisons are made between numerical results and existing experiments and a good agreement is observed. Parametric studies are conducted based on the validated model to investigate the influences of geometric dimensions on the rotational stiffness. Two modified coefficients are proposed for calculating the rotational stiffness based on the codified formulae in EC3, where the effect of the wall thickness and the flange width of the purlin are both considered.     

Pall型摩擦阻尼框架几何非线性分析

采用大型有限元程序ANSYS分析了Pall型摩擦阻尼器(PFD)的滞回性能,证明了Pall摩擦阻尼器和改进的Pall摩擦阻尼器—T形芯板摩擦阻尼器(TFD)的力学特性是相同的.采用AN-SYS程序对安装Pall型摩擦阻尼器的钢框架和钢筋混凝土框架进行了有限元分析,分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效提高结构的刚度,并且大大提高框架的耗能能力.