1引言
由于良好的视观效果和耐腐蚀性能,铝板材料已越来越多地应用到建筑幕墙当中。由于一般的幕墙中铝合金面板为或厚度的薄板,为了满足铝板在风压作用下的变形以及受力要求,同时保证在正常使用状态下铝板的表面平整,一般采取的措施是在铝板后部增设加筋肋,根据现行一《金属与石材幕墙工程技术规范》要求,一般加筋肋可采用金属方管、槽形或角形型材,同时要求加筋肋应与铝板可靠连结,并有防腐措施。
2常见的铝板计算方法
在实际工程设计中,很多设计单位对于铝板计算的方法并不统一,比较常见的有以下两种，a)根据JGJ113-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》的要求,对由加筋肋所形成的铝板区格进行计算,沿板材四周边缘设为简支边,中肋支承线设为固定边。随后按简支梁模型设计加筋肋。需要说明的是,很多幕墙计算软件采取的就是这种方法。b)采用ANSYS或SAP2000等有限元分析软件模拟,对铝板以及加筋肋进行整体建模,同时得到铝板以及加筋肋的计算结果。
3铝板与加筋肋整体分析的优势
之前介绍的两种方法均有各自的优点,对于第一种方法,理论清晰,有弯矩系数或挠度系数表格可供参考而第二种方法,由于考虑了铝板与加筋肋的共同作用,结果似乎更接近真实情况,尤其是在外荷作用下,加筋肋不可避免的变形可能会影响到铝板的变形与应力,按照规范上的“中肋支承线设为固定边”这种假设是否与真实情况有较大出人,值得商榷。
4铝板折边对面板计算的影响
实际工程中铝板会有15mm-30mm的折边用于固定以及防水,铆钉或角码与铝板的连接也是通过折边固定,这就导致约束点外移,使得折边提高了铝板边缘的刚度.
5非线性计算概念及其在铝板计算中的使用
之前讨论的结果,都是假设结构在外载荷作用下产生的位移及应变是很小的,在建立结构或微元体的平衡条件时,可以不考虑物体位置和形态的变化,也就是用变形前的状态建立平衡条件。同时还认为应变与变形之间存在线性关系。因此,在线性有限元计算中,仍假定结构加载过程中单元的几何形态基本不变,这实质上是一种线性近似。当结构出现大位移时,即结构内部的应变较大时,或者结构经历了较大的刚体位移如平动或转动时,就不能简单的假设为线弹性问题,而必须按非线性求解,这种非线性称为几何非线性。类似于薄板横向弯曲的大挠度问题、索网受外荷下的支撑体系变形等都是几何非线性问题。
6结论
根据上述的研究,可以得出以下结论当条件允许的情况下,建议采用铝板与加筋肋整体建模的方式进行计算,由于考虑了加筋肋的刚度影响,一般结果趋于真实由于一般计算时未考虑折边的有利影响,故计算结果偏于保守根据薄板弹性力学计算理论,建议用非线性进行分析,但是要注意边部的约束条件,约束条件的不同会对计算结果产生较大影响。同时,针对铝板计算,还有很多值得重视的地方,比如种焊钉的受力、加筋肋刚度与铝板刚度之比对铝板挠度的影响等,只有熟悉材料性能,了解计算原理,在实际的设计中才能够把握对计算结果影响较大的因素,才能最终符合幕墙面板安全、合理、经济的设计原则。
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