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    幕墻工程中鋁板計算需要注意的問題

    1 引言

    由于良好的視觀效果和耐腐蝕性能,鋁板材料已越來越多地應用到建筑幕墻當中。由于一般的幕墻中鋁合金面板為或厚度的薄板, 為了滿足鋁板在風壓作用下的變形以及受力要求,同時保證在正常使用狀態下鋁板的表面平整,一般采取的措施是在鋁板后部增設加筋肋,根據現行一《金屬與石材幕墻工程技術規范》要求,一般加筋肋可采用金屬方管、槽形或角形型材,同時要求加筋肋應與鋁板可靠連結,并有防腐措施。

    2 常見的鋁板計算方法
    在實際工程設計中,很多設計單位對于鋁板計算的方法并不統一, 比較常見的有以下兩種,a)根據JGJ113-2001《金屬與石材幕墻工程技術規范》的要求,對由加筋肋所形成的鋁板區格進行計算,沿板材四周邊緣設為簡支邊, 中肋支承線設為固定邊。隨后按簡支梁模型設計加筋肋。需要說明的是,很多幕墻計算軟件采取的就是這種方法。b)采用ANSYS或SAP2000等有限元分析軟件模擬,對鋁板以及加筋肋進行整體建模,同時得到鋁板以及加筋肋的計算結果。

    3 鋁板與加筋肋整體分析的優勢
    之前介紹的兩種方法均有各自的優點, 對于第一種方法,理論清晰,有彎矩系數或撓度系數表格可供參考而第二種方法,由于考慮了鋁板與加筋肋的共同作用,結果似乎更接近真實情況,尤其是在外荷作用下,加筋肋不可避免的變形可能會影響到鋁板的變形與應力,按照規范上的“中肋支承線設為固定邊” 這種假設是否與真實情況有較大出人,值得商榷。

    4 鋁板折邊對面板計算的影響
    實際工程中鋁板會有15mm-30mm的折邊用于固定以及防水,鉚釘或角碼與鋁板的連接也是通過折邊固定,這就導致約束點外移,使得折邊提高了鋁板邊緣的剛度.

    5 非線性計算概念及其在鋁板計算中的使用
    之前討論的結果,都是假設結構在外載荷作用下產生的位移及應變是很小的, 在建立結構或微元體的平衡條件時,可以不考慮物體位置和形態的變化,也就是用變形前的狀態建立平衡條件。同時還認為應變與變形之間存在線性關系。因此,在線性有限元計算中,仍假定結構加載過程中單元的幾何形態基本不變,這實質上是一種線性近似。當結構出現大位移時, 即結構內部的應變較大時,或者結構經歷了較大的剛體位移如平動或轉動時,就不能簡單的假設為線彈性問題,而必須按非線性求解,這種非線性稱為幾何非線性。類似于薄板橫向彎曲的大撓度問題、索網受外荷下的支撐體系變形等都是幾何非線性問題。
    6 結論
    根據上述的研究,可以得出以下結論當條件允許的情況下, 建議采用鋁板與加筋肋整體建模的方式進行計算, 由于考慮了加筋肋的剛度影響,一般結果趨于真實由于一般計算時未考慮折邊的有利影響, 故計算結果偏于保守根據薄板彈性力學計算理論, 建議用非線性進行分析,但是要注意邊部的約束條件,約束條件的不同會對計算結果產生較大影響。同時,針對鋁板計算,還有很多值得重視的地方, 比如種焊釘的受力、加筋肋剛度與鋁板剛度之比對鋁板撓度的影響等,只有熟悉材料性能,了解計算原理,在實際的設計中才能夠把握對計算結果影響較大的因素,才能最終符合幕墻面板安全、合理、經濟的設計原則。



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