[發明專利]蒙皮局部應用于桁架組合結構及其安全性的分析測算方法

有效

• 申請號: 201210032881.6
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102733543A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳星;譚堅;張衛東;區彤;陳雄;劉雪兵;王忠秋;關超
• 申請（專利權）人: 廣東省建筑設計研究院;廣東杭蕭鋼構有限公司
• 主分類號: E04C3/08
• 分類號: E04C3/08;G06F17/50
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏

技術領域

本發明涉及建筑技術領域中的蒙皮技術，特別是涉及一種蒙皮局部應用于桁架上的組合結構及其安全性的分析測算方法。

背景技術

“蒙皮”這一概念來自飛機和輪船行業，蒙皮往往采用金屬薄板，它覆蓋在縱橫肋上構成帶肋薄殼結構。由于蒙皮在自身平面內具有較強的抗拉、抗壓和剪切強度，而且它與縱橫肋共同工作，使得蒙皮結構的穩定性很強。

蒙皮應用于建筑領域中，大都是在建筑主體結構上覆蓋蒙皮作為屋面板或者墻面，蒙皮具有較大的承載力及剛度，可以加強建筑物整體的剛度，而且由于蒙皮的自重很輕，還有利于減少建筑主體結構所承載的重力；對于建筑結構來講，蒙皮結構所產生的蒙皮效應是指由蒙皮構成的圍護結構(主要是屋面和墻面)對建筑主體結構的整體加強作用，這種效應大大加強了結構的空間整體性。

在建筑領域中，并不是所有的結構和結構構造在設計時都可以考慮蒙皮效應，目前，在滿足一定條件的壓型鋼板以及輕型鋼框架組成的輕鋼住宅和門式剛架體系中存在著較大的蒙皮效應。具體而言，輕鋼住宅和門式剛架體系中的圍護板與檁條之間、圍護板與圍護板之間通過不同的緊固件連接構成了以檁條為肋的一系列隔板，這種隔板在平面內具有相當大的剛度，類似于薄壁深梁中的腹板，檁條類似于薄壁深梁中的加勁肋，隔板的四周與墻梁或檁條連接，可以將隔板平面內的剪力傳遞出去，因此隔板能夠承受隔板平面內的各種荷載作用。

在蒙皮效應的應用方面，國外對應力蒙皮研究和應用的重點在于充分發揮屋面板(壓型鋼板)蒙皮的潛在承載特性，使結構整體作用的設計更加合理，從而獲得加強結構空間剛度、降低結構用鋼量等效果。而我國目前建筑行業仍處于蒙皮效應應用的概念階段，雖然國內建筑行業大都認同蒙皮效應的優點與技術效果，但是卻沒有真正把蒙皮效應應用于實際工程中，特別是在建筑結構的計算分析中沒有考慮蒙皮效應的作用，將其僅僅作為一種結構上的安全儲備。

現有將蒙皮結構應用于建筑領域的計算分析中，一般需要對蒙皮效應從定性到定量進行計算分析，在此過程中，要解決蒙皮與建筑主體結構連接的可靠性及計算手段兩個方面的問題，其一，可靠性是指屋面板與檁條、檁條與建筑主體結構的連接可靠性，如圖1所示，現有門式剛架體系中屋面板8與檁條7連接且位于檁條7的上面，而檁條7則設置在桁架主體結構2上，整個屋面板8由數塊單元板搭接構成，單元板與檁條之間采用螺栓連接，螺栓孔設置在檁條與建筑主體結構的連接端上，螺栓孔通常是長條形孔，螺栓安裝在螺栓孔中，依靠螺栓和螺栓孔在一定范圍內滑動，使得屋面板與檁條之間產生相對位移，這種結構雖然使得屋面板與檁條的安裝比較方便且可以充分釋放屋面體系的溫度應力，而且可以減少主體結構對屋面板及檁條的影響，但是卻削弱了屋面板的蒙皮效應，沒有充分發揮蒙皮的潛在承載特性，蒙皮效應存在失效的可能，因此目前未將屋面板的蒙皮效應作為計算研究的對象；其二，計算手段往往采用簡化計算，簡化計算是僅考慮屋面板的作用，不考慮檁條的作用，這種計算結果失真，定量效果差；但是，如果按照實際的檁條與屋面板連接關系建立整體模型，建模工作量大，需將所有檁條及屋面次結構建入力學模型，來模擬屋面、檁條及主體結構的關系，即便如此，模型假定與實際情況也仍不能完全一致，導致費時費力建模所模擬出來的結果并不能真實地反映蒙皮效應及其程度，使得蒙皮結構在我國建筑領域中難以實際應用。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種蒙皮局部應用于桁架上的組合結構，以便在桁架上局部鋪設的蒙皮能有效地發揮蒙皮效應，利用蒙皮特性加強結構空間剛度、降低結構用鋼量，實現蒙皮與建筑主體結構的可靠性連接。

本發明的第二個目的在于提供前述的一種蒙皮局部應用于桁架上的組合結構方式之安全性的分析測算方法，為蒙皮技術得到更廣泛的實際應用提供技術支持。

本發明的第一個目的通過如下的技術方案來實現：一種蒙皮局部應用于桁架上的組合結構，包括桁架和檁條，其特征是在所述桁架的上表面上或者在所述桁架的下表面上鋪設有蒙皮鋼板，所述檁條位于所述蒙皮鋼板的上方。

桁架主要由上弦桿、腹桿和下弦桿組成，其中，腹桿位于上弦桿與下弦桿之間，本發明桁架的上表面即指上弦桿的上翼緣，而桁架的下表面即指下弦桿的下翼緣。本發明可增強桁架的上弦桿或者下弦桿受力剛度，提高整個桁架抗彎剛度，從而降低桁架撓度和應力水平，并可將其作為一種結構抗震性能的儲備。