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轻钢别墅——蒙皮效应

发表时间:2019-03-18 14:36

什么是蒙皮效应?

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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。

它是在纵横肋上蒙上金属薄板而形成的带肋薄壳结构,蒙皮与肋共同工作,蒙皮自身在其平面内具有很大的拉、压和剪切强度,且由于有肋的作用,蒙皮不会失稳。蒙皮结构具有较大承载力及刚度,而自重却很轻。

蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。

对于轻钢结构的蒙皮效应是指把骨架用特定的结构板(OSB板、硅酸钙板等)蒙起来,形成一层蒙皮,所产生的力学效果叫蒙皮效应。

从3个方面进行蒙皮效应的力学效果:

1、在只有骨架的情况下;

2、在骨架内部加设斜撑的情况下;

3、在有骨架和斜撑的情况下,采用OSB板进行蒙皮。

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《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第5.1.2条提到:变截面门式刚架宜按平面结构分析内力,一般不考虑应力蒙皮效应。但有必要且有条件时,可考虑屋面板的应力蒙皮效应。

相应的条文说明解释:面板视为承担平面内横向剪力的腹板,四周的边缘构件视为翼缘,承担轴向拉力和压力。应力蒙皮隔板应主要用于抵抗风荷载、雪荷载和其他通过面板传递的荷载。

它也可用于抵抗较小的瞬时荷载(如来自轻轨道式吊车的荷载),但不能用于承担永久性外荷载。并强调要满足下列条件方能将面板视为结构的一部分进行应力蒙皮设计。

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1)面板除承担主要功能外,只能用作为抗剪隔板抵抗其平面内的位移;

2)这种隔板必须有纵向边缘构件,以承担由于隔板作用引起的翼缘力;

3)屋面板平面内的力,应通过支撑系统、其他蒙皮隔板或抗侧移方法传至基础;

4)应采用适当的连接将隔板中的力传至主刚架,隔板应与起翼缘作用的边缘构件相连;

5)面板作为受力构件处理时,不得将其随意拆除。

蒙皮效应的作用

1)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。

2)门式刚架中山墙面,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)。

3)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。

4)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。

5)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。

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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的和稳定的建筑,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。


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