单元式铝板幕墙的结构分析与优化-机械设计及理论专业论文.docx

硕士研究生学位论文AbstractI 硕士研究生学位论文 Abstract I 摘 要 随着经济与科学技术的发展，幕墙作为建筑物的维护结构，广泛应用于高档酒店、摩 天大楼等的外墙维护体系，因其结构复杂，安装过程中需要高空作业，具有一定的危险性 和技术难度。同时，在实际幕墙工程中，幕墙挂件的使用年限相对较短，使用一段时间后， 幕墙挂件会因疲劳断裂而发生高空坠落，不仅会造成人身事故，而且也浪费材料。为了提 高幕墙产品的质量及使用性能，在充分发挥其美观的艺术效果的同时，应保证幕墙的气密 性、水密性，并将受载变形控制在规定的范围之内。 由于幕墙表面与外界环境接触，幕墙性能在很大程度上受到风载荷与环境温度的影 响，因此在幕墙的结构设计中必须综合考虑风载荷与环境温度对幕墙的作用。但到目前为 止，国内外的专家与学者主要致力于分析风载荷对幕墙的影响，没有将风载荷与温度作为 共同的因素来分析幕墙的变形情况。当温度与风载荷同时变化时，将引起相邻两单元板块 的伸缩缝的大小剧变，从而影响幕墙的安装精度及气密性、水密性等。基于此，本文分析 单元式铝板幕墙及其挂件的结构特点，应用分步建模、结构耦合技术和 ANSYS 结构分析 平台建立了单元式铝板幕墙及其挂件的参数化几何模型，进行了其在不同载荷工况下力学 特性分析研究，获得了相邻单元板块间伸缩缝的变化规律，提出施工所需较小伸缩缝的合 理范围，为完善幕墙施工标准提供了依据；同时伸缩缝的减小将有利于减少密封胶条使用 数量，既能延长幕墙使用寿命，同时减少环境污染，起到节能环保作用。 挂件作为单元式铝板幕墙的主要承载构件，在实际幕墙工程中用量非常巨大，其体积 （或质量）的减小对整个工程来说可节省很多的材料，降低施工成本，同时增强幕墙工程 承接企业的竞标能力，因此本文在前述研究基础上又对其进行结构优化设计，使单个幕墙 挂件体积减小了 8.8%，在减小体积和减轻质量方面效果明显。 综上所述，本文的研究方法和取得的研究结论应用于幕墙施工中可实现较高的经济效 益，符合国家环保节能的发展方向，具有一定的应用价值。 关键词：单元式铝板幕墙；挂件；有限元；结构分析；优化设计 II Abstract 硕士研究生学位论文 Abstract With the development of economic and technology, curtain wall as buildings cladding system, largely used in high star hotel, top building, as complex structure of the unitized curtain wall, and high altitude for its installation work with dangerous and technology difficulty. Meanwhile, in the actual curtain wall engineering, the curtain walls suspend member with short team life, after using several years, the suspend member may be break off from high altitude as the result of fatigue fracture, which cause personal injury, and also waste a lot of materials. In order to upgrade the quality and performance of the unitized aluminum curtain wall, so as to control the air leakage, water penetrability, and also with beautiful artistic outside elevation effects. As the unitized aluminum curtain wall expose to the environment, the wind load and temperature as the main factor which affect the performance of the unitized aluminum curtain wall. If analysis the structure of the curtain wall, it must consider the integer affect of wind load and temperature to the