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简述幕墙铝板的计算

陈向峰;史立恒【摘要】本文运用JGJ133-2001?金属与石材幕墙工程技术规范》中的金属板设计计算方法与有限元软件ANSYS模拟计算方法对幕墙铝板的强度与刚度进行计算,详述了幕墙铝板基于弹性大挠度理论的计算过程.

【期刊名称】《门窗》【年(卷)，期】2015(000)012【总页数】3页(P1-3)【关键词】幕墙铝板;大挠度;规范;有限元ANSYS分析【作者】陈向峰;史立恒

【作者单位】沈阳远大铝业工程有限公司;沈阳远大铝业工程有限公司

【正文语种】中文近年来随着现代超高层建筑的迅猛发展，铝板幕墙因其具有丰富多变的外装饰效果和极富表现力等特点，在建筑幕墙中得到广泛应用。

铝板幕墙工艺性好，可加工成平面、弧型和球面等各种复杂几何形状，并能与玻璃幕墙、石材幕墙完美地结合，能够适应如今变化无穷的外卜墙装饰的需要，而且色彩丰富，可以按设计及业主的要求任意选色，真正意义上拓宽了建筑师们的设计空间。同时铝板幕墙因其具有强度高、重量轻的特点，从而很大程度上减轻了建筑幕墙对主体结构和基础的负荷，成为超高层建筑外围护结构面材的重要选择之一。

就目前国内使用最为广泛的铝单板幕墙而言，一般为2mm~4mm的铝合金板，在制作成幕墙装饰面时，先按二次设计的要求进行钣金加工，直接折边，四角经高压焊接成密合的槽状，墙板背面用电焊植钉的方式预留加强筋的固定螺栓。钣金工作完成之后，再进行氟碳漆的喷涂，一般有二涂三涂，漆膜厚度为30M~40Mmo在幕墙铝板计算过程中，通常将铝板块加肋进行区格划分。由肋所形成的板区格，其四边支承型式应符合下列规定：沿板材四周边缘：简支边；中肋支承线：固定边。根据规定将区格边界条件进行确定，用于铝板强度和刚度的计算过程中参数取值。当进行金属板的强度与刚度计算时，应考虑大挠度的影响，按小挠度公式计算的值应乘以折减系数。当板的挠度大于板厚，小挠度变形公式就产生显著的误差，得到的应力与挠度均比实际大，而且随着挠度与板厚之比加大，计算结果偏大到不可接受，失去实际意义。按此结果加工板材时，板材材料将大大增加，而且应力控制和挠度控制条件也失去了意义。对此铝板计算时，应对现行的小挠度应力和挠度计算公式，考虑一个系数n予以修正。考虑大挠度影响时，不仅是合理的减小了板材厚度，也节省了材料，而且还有一定的安全余地。

设计幕墙铝板需满足国家规范、加工工艺以及各项性能指标的要求，计算方式及取值按照相关国家规范及标准要求进行。

根据加」133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》金属板设计计算方法对铝板幕墙板面进行强度和刚度的校核。

2.1荷载计算

风荷载标准值见公式（1）：

Wk——风荷载标准值，kN/m2;

Pgz——阵风系数。应按现行国家标准GB50009—2012《建筑结构荷载规范》的规定采用；

3——风荷载体型系数。应按现行国家标准GB50009—2012《建筑结构荷载规

范》的规定采用;

pz——风压高度变化系数。应按现行国家标准GB50009—2012《建筑结构荷载

规范》的规定采用；

Wo——基本风压，kN/m2。应根据按现行国家标准GB50009—2012《建筑结构荷载规范》的规定采用。

垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值见公式（2）:

qEk一垂直于玻璃幕墙平面分布的水平地震作用标准值，kN/m2；

阡——动力放大系数，可取5.0；

amax——水平地震影响系数最大值，6度抗震设计时可取0.04;7度抗震设计时可取0.08;8度抗震设计时可取0.16；

GK—幕墙构件（包括板材和框架）的重力荷载标准值，kN。

A 幕墙平面面积，m2。

2.2强度计算

风荷载作用下铝板的弯曲应力标准值按公式（3）:水平地震作用下铝板的弯曲应力标准值见公式（4）:

owk、°Ek——分别为风荷载或垂直于板面方向的地震作用产生的板中最大弯曲应力标准值，MPa；

l 金属板区格的边长，mm；

m 板的弯矩系数，应按其边界条件由本规范附录B表B.0.1确定；

t 板的厚度，mm；

n——大挠度变形影响的应力折减系数。考虑金属板在外荷载和作用下大挠度变形的影响时折减系数。

通过计算中间值0=（Wk+0.6-qEk）-a4/（E-t4）查表5.4.3对n进行取值。

根据第5.1—般规定，铝板应力组合设计值见公式（5）:

第5.1.5条规定。寸

f一材料强度设计值。

2.3刚度计算

铝板板块最大挠度见公式（6）:

u——铝板区格跨中最大挠度；

s——垂直于铝板平面方向的极限状态组合荷设计值，N/mm2;

M——跨中最大挠度系数，查表；

v——泊松比；

D——铝板弯曲刚度，D=E?t3/[12?（1-v2）];

n——折减系数。考虑金属板在