现代传媒广场穿孔水纹板解说.doc

现代传媒广场拱形穿孔水纹板结构分析 现在，建筑的实用性和舒适性越来越重要。尤其是在江苏省新出台的建筑节能规程中，对建筑外遮阳提出更高要求。使得建筑幕墙的遮阳系数仅靠玻璃自身很难达到。这就要求选择建筑需要做专门的遮阳装饰。 苏州现代传媒广场就是这样的工程。建筑师的要求做出水纹的效果。设计出整体状态下的拱形穿孔水纹板。在整体效果上使得建筑立面显得更丰富有内容。这种建筑装饰对于我们来说，确实一种新的创意，用怎么的方式对达到建筑的建筑效果，同时能保证幕墙的经济性和安全性。 关键词 穿孔板 ansys 幕墙 我公司承建的现代传媒广场酒店楼项目，建筑高度164.9米。该项目幕墙系统繁多，其中南北立面外遮阳部分采用弧形的穿孔水纹板。穿孔水纹板采用4mm厚铝板，铝板标准位置宽1150mm，高2550m，失高为150mm。穿孔率为0.12。水纹板与外立面间隔为800mm。 下图为穿???水纹板平面图： 穿孔水纹板分格图 拱形的穿孔水纹板从形式上不同于常规铝板幕墙。弧形的设计让板受力更合理，但是金属幕墙规范上，并没有有关的计算。为了更准确的计算，水纹板根据实际情况，采用有限元软件ANSYS对水纹板进行整体建模。 在建模过程中主要问题是铝板模型的建立和梁单元与板单元的交接处理问题。水纹板采用shell181单元，而水纹板相关的立柱横向加筋肋采用beam188单元进行模拟。水纹板与衡量立柱之间采用铰接链接，利用ansys耦合功能对其进行节点挠度同步设置，铝板模型最终采用分布导入ANSYS的方法。先建立一个穿孔平面，在通过ANSYS 建立弧面，最后通过ansys特有的命令剪掉体的与面的交接部分来挖孔。二就是梁板单元结合的问题，本工程采用较笨的方法就是在同一个位置建立便边的两条线。一条属于龙骨梁单元，一条属于板单元。最后划分的时候在建立公共节点。采用非线性结构分析，立柱设置于长边，立柱实际模型为简支梁。验算具体模型如下： 水纹立柱截面特性： 型材截面图 截面特性： A=1133 mm2 Ix=1.0×106mm4 Wx=1.88×104mm3　　　　　 Iy=7.10×105mm4 Wy=1.92×104mm3　　　　　 幕墙横向加筋龙骨截面特性： 型材截面图 截面特性： A=798 mm2 Ix=2.82×105mm4 Wx=1.13×104mm3　　　　　 Iy=2.82×105mm4 Wy=1.13×104mm3　　　　　 Ansys模型如下图： 水纹板计算简图 一荷载设计 穿孔水纹板板穿孔率按0.12 计入，根据建筑结构荷载规范，超过150m超高建筑应进行风洞试验，根据业主提供的大连理工大学做的相应的风洞试验报告，此水纹板建筑荷载最不利位置为幕墙标高45m弯弧位置风荷载最不利。 受荷面积： S=1.2×2.55×（1-0.12）=2.693 m2 根据大连理工大学做的相应的风洞试验报告，最大体型系数为2.89 WK=βgzμzμz1 W0 =1.559×1.570×2.89×500=3535 N/m2 上式中βgz 、μz的值由表4-1查得 此处穿孔幕墙体型系数并未折减，从建筑结构荷载规范上讲，围护结构的内表面风压在封闭建筑物才有，因此此处水纹板计算不考虑内表面风压。在这就是穿孔情况下的幕墙体型系数的折减问题。参考8.3.1中33和38条，在穿孔率为0.12的情况下，水纹板体型系数不折减。 1） 穿孔水纹板强度计算： 穿孔水纹板板自重标准值： GAK1=1×0.004×28000=112 N/m2 地震作用标准值： =5.0×0.04×112=22.4 N/m2 地震作用设计值：=1.3×22.4=29.12 N/m2 穿孔水纹板的荷载组合设计值： =1.4×3535+0.5×29.12=4964 N/m2 2)在垂直于平面的风荷载作用下, 穿孔水纹板最大弯曲应力计算: 截面最大应力值： 穿孔水纹板强度图 本模型仅考虑主要系统的主要受力构件。 穿孔水纹板强度：σ=89.6Mpa ＜ 140.0 Mpa 其中，fg=140.0 N/mm2 是4mm厚穿孔铝板强度设计值 竖向龙骨强度图 本模型仅考虑主要系统的主要受力构件。 穿孔水纹板立柱强度：σ=37.9 Mpa ＜ 140.0 Mpa 其中140 Mpa是6063-T6铝合金型材的强度设计值。 横向龙骨强度图 σ=15.3 MPA ＜ 84.0 MPA 其中84 Mpa是6063-T5铝合金型材的强度设计值。 从结果上看是符合预期的。首先强度最大为面板的较中间位置。开孔区域有一部分应力相对较大的集中现象。整体面板上强度并不大，考虑倒角的应力集中现象。实际应力会比计算模型结构