轻钢结构房屋中,压型钢板在做维护结构的同时,当与钢构件良好连接时,还可以承受维护结构平面内的荷载,即具有平面内的抗剪能力,称为应力蒙皮效应。蒙皮板与构件可靠连接,参与结构体系的工作,增加结构的整体刚度,减小结构的侧移,为与它相连构件提供有效的侧向约束作用,从而可以减小或取消部分支撑构件,甚至还能够减小构件的截面面积。因此考虑应力蒙皮效应,不仅真实反映结构的实际工作性能,还可取得相当的经济效益。虽然国内外学者对受力蒙皮体的性能进行了大量研究和试验但既往的研究工作主要都是针对蒙皮体构件的,特别是针对蒙皮板之间或是蒙皮板与其支承杆件之间的连接的,而对蒙皮结构房屋进行整体的研究和试验较少,本文利用有限元程序ANSYS通过对不考虑蒙皮作用的一般房屋和考虑蒙皮效应房屋进行几何非线性的有限元分析,研究结构的内力分布规律和变形情况,通过对比分析发现蒙皮作用对结构的贡献。 首先,选用适合单元并建立有限元模型,分析蒙皮支撑轴心受压构件,并与已有试验结果进行对比分析,证明可以用有限元程序ANSYS对结构进行考虑蒙皮效应的有限元分析。在此基础上建立考虑蒙皮效应的单层轻钢结构有限元模型,并将分析结果与用英国标准中的计算方法所得出的结果进行对比,符合良好,进一步证明该方法的正确性。 其次,对单层轻钢结构及冷弯薄壁结构进行考虑蒙皮与不考虑蒙皮的对比分析,分析了冷弯薄壁结构柱间距变化时对结构的影响,并考虑到实际结构门窗开洞的需要,因此针对结构常见的两种开洞形式进行分析,为了进一步确定蒙皮开洞的最佳位置,随后分析了屋顶蒙皮、山墙蒙皮等各部分蒙皮对结构的作用及屋顶和山墙蒙皮联合作用时对结构侧移和内力的影响,考虑影响蒙皮效应的主要因素,如:压型钢板的厚度、框架柱的长细比、山墙支撑截面的面积等,进行了参数分析,得到这些因素对结构侧移,应力及内力的影响规律,为蒙皮结构的设计和施工提供良好的建议。 最后,提出一些工程实践中考虑蒙皮效应设计的一般规律和建议,并为下一步的研究打下良好的基础。