(1西安建筑科技大學土木工程學院,西安710055;2西部建筑科技國家重點??梢?,兩種方法所得彎矩圄基本吻合,兩者的柱頂水平位移分為13.49,15.51mm,驗證了有限元模型的正確性,可以利用有限元模型計算框架柔度。坡屋面剛架的柔度為單位水平荷載所產生的柱頂(檐口)位移。
如圄9所示,在房屋骨架有限元模型中,由k= 4/F計算得框架的柔度k= 3.173mm/kN,其中4為在框架柱頂作用方向相反的集中力F時,柱頂發生的側移。
屋面板的等效水平剪切柔度為Ch=4/F,板平面內剪力大小為F/cos6,剪切變形為4cos,則板的剪切柔度為c=4cos20/F,因此,屋面板的等效水平剪切柔度為在蒙皮結構整體分析中,將作用于結構上的荷載分為兩部分,即蒙皮板維護體系承擔荷載和框架體系承擔荷載F-Ri.為得到屋面板等效水平剪切柔度,采用ANSYS建立整體模型,在中間三跨柱頂處均作用方向相反、大小均為1kN的集中力F(圄10),得出W2和W3的柱頂水平側移42A分為140,1.776mm.根據框架與板的位移協調,列出以下等式:0.445,0.569,裸框架承受荷載為n'.由此得出,在拼裝式鉬合金活動房中,約50%的荷載由蒙皮板承擔。
當整體結構承受0. 30kN/m2豎向荷載作用時,將均布荷載折合為線荷載作用在框架上,則P=0.3X 1.82x2.89=1.56kN.作用在W2和W3上的荷載分為:因此分配于蒙皮板上的均布荷載分為:框架2和框架3所發生的水平位移為:67/2=2.75mm不同分析方法下的水平位移比較見表3.考慮實際情況雪荷載為均布荷載,在試驗中采取力的等效,轉換為節點荷載,因此,利用ANSYS模型,施加與試驗荷載相等的均布荷載。在表3中,有限元分析1為將均布荷載等效為每榀屋架六個集中荷載,有限元分析2為按實際情況將荷載均布施加于屋面板上。在集中荷載下柱頂水平位移與均布荷載下柱頂水平位移相差為7.34%.因此,有限元分析中將均布荷載簡化為集中荷載,其結果有足夠的準確度。
按文中理論分析方法,計算得到的檐口水平側移均遠大于試驗結果和有限元分析結果。相比之下,有限元分析結果更接近試驗結果。究其原因為,在文中,框架梁柱節點為剛性連接,而拼裝式鉬合金活動房的梁柱節點為半剛性連接。剛性節點將屋架彎矩芫全傳遞到柱,而半剛性節點僅傳遞屋架部分彎矩不同分析方法下檐口處水平位移表3分析方法誤差/%試驗結果理論分析有限元分析1有限元分析2到柱,按文的方法,造成分配到框架的荷載過大,分配到屋面板中的荷載過小,導致結構的水平位移在相當大的程度上由屋架柔度決定。
集中荷載作用根據健筑結構荷載規范(GB50009―2001),設計屋面板時,施工或檢修集中荷載(人和小工具的自重)應取1.0kN,并在*不利位置處進行演算。因此,取施工和檢修荷載分位于中屋架屋脊及單板中心。
集中荷載布置于中屋架屋脊。當集中荷載作用于房屋骨架時,*大豎向位移為17.97mm,位于荷載作用點;*大應力值為77.54MPa,位于荷載作用點。當集中荷載作用于房屋整體時,*大豎向位移為1.36mm,位于荷載作用點;*大應力值為0. 26MPa,位于荷載作用點。屋面板的安裝對于降低集中荷載也有極大影響。
集中荷載布置于單塊屋面板的中心。*大豎向位移為2.84mm,位于荷載作用點;*大應力值為1. 22MPa,位于荷載作用點。
因此,結構設計滿足施工或檢修集中荷載要求。
結論對相同雪荷載作用下,活動房整體框架彎矩曲線比活動房骨架曲線平緩,且極大降低了屋架的豎向位移及水平位移,可以在設計中對活動房整體考慮蒙皮效應。
定量地計算了活動房整體中框架與屋面板承受荷載的大小,為蒙皮結構的設計提供。
與英國規范BS5950―9相比,活動房結構墻面板及屋面板鑲嵌在柱與屋架中,構件端部設抗剪件,板與屋架間沒有連接件連接,與壓型鋼板房屋不盡相同不能照搬英國規范。
在文力的分配計算中,框架梁柱節點為剛接或鉸接剎用其方法對活動房進行蒙皮計算,其結果存在較大誤差。