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轻型钢结构建筑是以轻型高效钢材和轻质高效维护材料组装而成的全装配低层和多层钢结构建筑。轻钢结构以其重量轻、施工周期短、抗震性能好等优点在近年来得到了飞速发展,其中的冷弯薄壁型钢刚架结构体系,是以镀锌或镀铝锌的薄壁型钢冷弯成刚架梁、柱作为承重结构,以轻质材料如压型钢板作为围护结构,通过节点板经自攻螺钉或高强螺栓连接而成的体系。 所谓蒙皮效应,就是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。即指的是蒙皮板由于其抗剪切刚度使板平面内产生变形的荷载的抵抗效应,表现为力传递效应和支撑效应。 本文主要在前人对静力荷载作用下轻钢结构的蒙皮效应研究的基础上,利用有限元理论及软件,建立一栋三层轻型钢结构别墅模型,并考虑了地震荷载,由此比较不考虑应力蒙皮效应与考虑应力蒙皮效应两种情况下,轻钢结构在静力荷载与地震荷载共同作用下的整体性能分析。在建立模型时,框架采用的是冷弯薄壁型钢刚架,故用BEAM188单元来模拟,蒙皮板的有限元模型采用SHELL63壳单元来模拟,连接件的有限元模型采用线性弹簧单元COMBIN14来模拟。在考虑地震作用时,地震波选取3条,即2条天然地震波和1条拟合目标谱的人工地震波,本文中的天然地震波分别取El-centro波、天津波,人工地震波取上海波,地震烈度为8度,蒙皮板厚度为0.6mm。本文将分析在地震作用时应力蒙皮效应对轻钢结构别墅的自振频率、自振周期及相应的位移时程曲线的影响。 本文中未考虑的因素还有很多,如蒙皮厚度和位置的改变、施工条件不同、温度的变化、蒙皮的连接方式不同等给结构整体带来的影响,这些问题有待以后进一步研究。