基于ANSYS的轻钢结构的蒙皮效应分析

田 丹 张亚楠

（焦作工贸职业学院，河南 焦作 454550）

近几年来，随着社会和国民经济的快速发展，以轻型钢结构为主要材料的建筑在民用建筑和工业建筑中得到了广泛的运用，主要是因为这种建筑有着外形美观，施工进度较快，环保好，以及造价较低等优点[1]。随着信息技术的发展，有限元法逐渐成为模拟建筑结构的有效方法。

1 工程概况

本文采取的计算模型为三层冷弯薄壁型钢密肋结构体系住宅，其平面布置如图1-1 所示。本工程为邢台路桥建设总公司开发的别墅工程，建筑物总高度10.650m，室内外高差0.45m，二类建筑，轻型钢结构，耐火等级二级，建筑面积为333.61m2，本工程屋面防水等级为二级。建筑场地类别为Ⅱ类，地基承载力为120kN/m2。基本风压为0.45kN/m2。基本雪压为0.30kN/m2。7 度抗震设防烈度，抗震等级为Ⅱ级，设计基本地震加速度为0.10g。本工程中轻钢别墅的框架结构构件采用的是冷弯薄壁型钢，冷弯薄壁型钢的钢材选用Q345B 级钢，柱距和梁距分别按照600mm 的模数进行设置。

2 有限元模型的建立

本论文利用ANSYS 有限元分析软件建立以上别墅的计算模型，未考虑蒙皮效应的有限元模型如图2[2]。

在图2 所示的有限元的模型当中，其框架构件采用BEAM188 单元模拟，所用连接件采用COMBIN14 单元模仿[3]。在此基础上，蒙皮板采用SHELL181 单元来假定模拟，考虑蒙皮效应的有限元模型如图3[2]。

3 蒙皮效应分析

本文采用时程分析法，即根据我们事先选定的地震波、结构的恢复力的特征曲线，动力方程直接积分后再逐步的积分来计算地震中每一时刻结构所产生的位移、速度以及加速度，结构在此过程中分别经历了弹性、非弹性阶段，得出其内力是怎样的变动过程及构件从有裂缝一直到有损坏以致结构全部坍塌的全过程[4]。……