[发明专利]蒙皮局部应用于桁架组合结构及其安全性的分析测算方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域中的蒙皮技术，特别是涉及一种蒙皮局部应用于桁架上的组合结构及其安全性的分析测算方法。

背景技术

“蒙皮”这一概念来自飞机和轮船行业，蒙皮往往采用金属薄板，它覆盖在纵横肋上构成带肋薄壳结构。由于蒙皮在自身平面内具有较强的抗拉、抗压和剪切强度，而且它与纵横肋共同工作，使得蒙皮结构的稳定性很强。

蒙皮应用于建筑领域中，大都是在建筑主体结构上覆盖蒙皮作为屋面板或者墙面，蒙皮具有较大的承载力及刚度，可以加强建筑物整体的刚度，而且由于蒙皮的自重很轻，还有利于减少建筑主体结构所承载的重力；对于建筑结构来讲，蒙皮结构所产生的蒙皮效应是指由蒙皮构成的围护结构(主要是屋面和墙面)对建筑主体结构的整体加强作用，这种效应大大加强了结构的空间整体性。

在建筑领域中，并不是所有的结构和结构构造在设计时都可以考虑蒙皮效应，目前，在满足一定条件的压型钢板以及轻型钢框架组成的轻钢住宅和门式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应。具体而言，轻钢住宅和门式刚架体系中的围护板与檩条之间、围护板与围护板之间通过不同的紧固件连接构成了以檩条为肋的一系列隔板，这种隔板在平面内具有相当大的刚度，类似于薄壁深梁中的腹板，檩条类似于薄壁深梁中的加劲肋，隔板的四周与墙梁或檩条连接，可以将隔板平面内的剪力传递出去，因此隔板能够承受隔板平面内的各种荷载作用。

在蒙皮效应的应用方面，国外对应力蒙皮研究和应用的重点在于充分发挥屋面板(压型钢板)蒙皮的潜在承载特性，使结构整体作用的设计更加合理，从而获得加强结构空间刚度、降低结构用钢量等效果。而我国目前建筑行业仍处于蒙皮效应应用的概念阶段，虽然国内建筑行业大都认同蒙皮效应的优点与技术效果，但是却没有真正把蒙皮效应应用于实际工程中，特别是在建筑结构的计算分析中没有考虑蒙皮效应的作用，将其仅仅作为一种结构上的安全储备。

现有将蒙皮结构应用于建筑领域的计算分析中，一般需要对蒙皮效应从定性到定量进行计算分析，在此过程中，要解决蒙皮与建筑主体结构连接的可靠性及计算手段两个方面的问题，其一，可靠性是指屋面板与檩条、檩条与建筑主体结构的连接可靠性，如图1所示，现有门式刚架体系中屋面板8与檩条7连接且位于檩条7的上面，而檩条7则设置在桁架主体结构2上，整个屋面板8由数块单元板搭接构成，单元板与檩条之间采用螺栓连接，螺栓孔设置在檩条与建筑主体结构的连接端上，螺栓孔通常是长条形孔，螺栓安装在螺栓孔中，依靠螺栓和螺栓孔在一定范围内滑动，使得屋面板与檩条之间产生相对位移，这种结构虽然使得屋面板与檩条的安装比较方便且可以充分释放屋面体系的温度应力，而且可以减少主体结构对屋面板及檩条的影响，但是却削弱了屋面板的蒙皮效应，没有充分发挥蒙皮的潜在承载特性，蒙皮效应存在失效的可能，因此目前未将屋面板的蒙皮效应作为计算研究的对象；其二，计算手段往往采用简化计算，简化计算是仅考虑屋面板的作用，不考虑檩条的作用，这种计算结果失真，定量效果差；但是，如果按照实际的檩条与屋面板连接关系建立整体模型，建模工作量大，需将所有檩条及屋面次结构建入力学模型，来模拟屋面、檩条及主体结构的关系，即便如此，模型假定与实际情况也仍不能完全一致，导致费时费力建模所模拟出来的结果并不能真实地反映蒙皮效应及其程度，使得蒙皮结构在我国建筑领域中难以实际应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种蒙皮局部应用于桁架上的组合结构，以便在桁架上局部铺设的蒙皮能有效地发挥蒙皮效应，利用蒙皮特性加强结构空间刚度、降低结构用钢量，实现蒙皮与建筑主体结构的可靠性连接。

本发明的第二个目的在于提供前述的一种蒙皮局部应用于桁架上的组合结构方式之安全性的分析测算方法，为蒙皮技术得到更广泛的实际应用提供技术支持。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种蒙皮局部应用于桁架上的组合结构，包括桁架和檩条，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铺设有蒙皮钢板，所述檩条位于所述蒙皮钢板的上方。

桁架主要由上弦杆、腹杆和下弦杆组成，其中，腹杆位于上弦杆与下弦杆之间，本发明桁架的上表面即指上弦杆的上翼缘，而桁架的下表面即指下弦杆的下翼缘。本发明可增强桁架的上弦杆或者下弦杆受力刚度，提高整个桁架抗弯刚度，从而降低桁架挠度和应力水平，并可将其作为一种结构抗震性能的储备。