考虑模量和蒙皮效应影响的FRP结构活动房设计理论研究

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作为目前活动房最为常用的材料——钢材,具有耐腐蚀性差,生产污染环境等缺点,已很难满足活动房形式多样化、适用性广泛化、造型美观、绿色环保的发展要求。为了适应活动房的发展潮流,研究新材料的FRP结构活动房具有重大意义。本文的主要工作就是对考虑模量和蒙皮效应影响的FRP结构活动房设计理论进行了研究,具体来说,本文主要做了以下工作:(1)对FRP材料性质特点对房屋设计的影响进行了分析,为后面的进一步研究打下基础。得出的结论主要有,FRP弹性模量和剪切模量低,因此,FRP型材构件的设计应充分考虑这一因素。此外,由于低弹性模量,FRP结构活动房的侧移计算尤为重要。(2)对考虑模量影响的FRP型材构件设计进行了研究。得出的结论有,由于低弹性模量,FRP型材构件的稳定问题要比强度问题更加重要,材料的强度利用率很小。FRP型材构件的设计步骤不同于钢构件设计的步骤,正常使用极限状态是FRP型材构件的设计的控制因素,首先应在正常使用极限状态下,通过受弯构件的挠度、轴向受力构件的轴向变形来确定构件的截面尺寸。其次再进行整体稳定和局部稳定的计算,最后才进行材料强度的验算。且由于剪切变形大,忽略剪切变形的影响是不安全的,本章推导了考虑剪切变形影响的FRP型材受弯构件的挠度公式,轴向受压构件的弯曲稳定公式,压弯构件的挠度公式和临界弯矩公式。(3)对考虑填充墙板蒙皮效应的FRP活动房侧移进行了研究。一是填充墙板自身的侧移和刚度理论研究,包括整截面填充墙板和开洞填充墙板两种情况。二是基于填充墙板侧向刚度与对角支撑杆侧向刚度相等的原则,将填充墙板等效为对角支撑杆模型。三是推导出了等效对角支撑框架侧移公式。研究的方法主要有虚功原理法、力法和位移法等力学方法,同时通过ABAQUS有限元数值模拟验证了填充墙板侧移公式的正确性。四是基于底部剪力法,对考虑填充墙板蒙皮效应的FRP结构活动房的抗震设计理论进行了研究。
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