轻钢结构房屋具有较大承载力及刚度的秘密是什么呢?

2021-06-24 15:13:30      点击:

什么是“蒙皮效应”

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。蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。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。


轻钢结构是如何体现蒙皮效应

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、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。


通过3个不同的实物模型对比,在同等条件下,不同的表现,体验蒙皮效应的力学效果。


轻钢房屋利用蒙皮效应,使得只有轻钢龙骨的框架蒙上OSB板后,利用了力的水平传递,加大了整体的受力程度,让房屋更加牢固稳定。

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。

蒙皮效应对轻钢建筑的意义

在垂直荷载作用下,坡顶门式刚架的运动趋势是屋脊向下、屋檐向外变形。屋面板将与支撑檩条一起以深梁的形式来抵抗这一变形趋势。这时,屋面板承受剪力,起深梁的腹板的作用。而边缘檩条承受轴力起深梁翼缘的作用。对于坡顶门式刚架,抵抗竖向荷载作用的蒙皮效应取决于屋面坡度,坡度越大蒙皮效应越显著;而抵抗水平荷载作用的蒙皮效应则随着坡度的减小而增加。