不同支承型式矩形铝单板强度计算方法的分析

中国建筑金属结构第贰期 (下) 贰零壹叁年贰月

不同支承型式矩形铝单板强度计算方法的分析杨蓉(北京江河幕墙股份有限公司，北京 1 0 1 3 0 0 ) 摘要：在幕墙设计中铝单板强度的计算是铝单板幕墙设计的一个重要部分，目前国内矩形铝单板强度的计算主要参考《金属与石材幕墙工程技术规范》I G J 1 3 3— 2 0 0 1(文中简称《规范》),根据不同的支撑型式可查取对应的弯矩系数，从而进行强度计算，而实际工程中，铝单板的边界务件并不局限于该规范中的几种情况，因此，针对实际工程中常出现的边界条件情况，选取了 1 O种不同边界条件的矩形铝单板，分别根据《规范》,《建筑结构静力计算实用手册》 (文中简称《静力手册》 ),A NS Y S有限元分析软件对矩形铝单板进行了强度计算，并得出了相关结论，为幕墙设计者提供了可供参考的铝板强度的计算方法。 关键词：矩形铝单板；强度；支承型式；规范；静力手册；A N S Y S中图分类号：TU9 7 3 . 1 3 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 1 - 3 3 6 2( 2 0 1 3)0 2 - 0 0 1 4 - 0 2

绪论根据《规范》计算矩形铝单板的强度，铝单板几何尺寸及幕墙是建筑物的外墙围护结构，铝板幕墙是目前在幕墙结荷载如上文所述，根据《规范》第 5 . 4 . 3条，矩形铝单板强度 6 m q l z计算。根据《规范》计算每组铝单板不同 构中使用较普遍的一种型式，铝板幕墙以其钢性好、重量轻、 按公式=丁强度高、耐腐蚀性好、工艺性好、施工便捷、可回收利用等各种优良特性，在各类建筑中得到了广泛的应用。目前，铝板幕支承型式的最大应力值，如表 2 - 1所示。 表2— 1铝单板最大应力值墙中铝单板及其连接件的计算方法也 E t趋成熟，但在实际工程应用中仍存在未解决的问题，因此给幕墙设计者的工作带来了支承铝单板最大应力 ( N/ m m2 ) 定的困难，文中针对铝单板的强度计算做了相关的研究分析， 类型 1 2 3 4 5 旨在为幕墙设计者提供参考，为研究探讨铝单板结构计算的相 A 3 6 . 0 4 3 . 0 4 4 . 1 4 0. 6 3 5 . 8 关问题起到抛砖引玉的作用。 B 4 2 . 7 5 6 _ 3 6 4 . 0

6 4. 2 6 1 . 4 1设计计算条件 C 4 2 . 8 5 6 . 7 6 4 . 5 6 4. 5 6 1 . 4 计算矩形铝单板选用工程中常用的 3 0 0 3铝单板，板厚取支承铝单板最大应力 ( N/ mm2 ) t= 3 mm,参考《规范》附录 B表 B . 0 . 1中铝单板边长比的范围， 类型 l 2 3 4 5 选取矩形铝单板边长比在 0 . 5一 1 . 0之间的 5组数据，取计算面 D 2 9 . 7 4 0 . 9 4 8 . 9 5 1 . 3 5 1 . 1 板尺寸分别为 4 5 0×9 0 0 mm、5 6 0×9 0 0 mm、6 8 0× 9 0 0 m m、 E 4 1 . 9 5 3 . 8 5 8 . 5 5 6 . 0 5 1 . 1 7 9 0× 9 0 0 mm、9 0 0×9 0 0 m m,根据该尺寸将铝单板按从小到 2 . 2静力手册计算大的尺寸分别编号为 1— 5,组合荷载设计值 q为2 . 8 K N/ m ,弹根据《静力手册》计算矩形铝单板的强度，根据《静力手性模量 E= 7 0 0 0 0 N/ mm ,泊松比为 0 . 3 3。 册》第 5 . 2条，可查取各种支承型式铝单板的弯矩系数，计算根据《规范》第 5 . 4 . 4条的规定：沿板材四周边缘为简支铝单板最大弯矩 M= m q , ,《静力手册》中的弯矩系数是基边，中肋支承线为固定边，在实际工程应用中，四边支承铝单于弹性薄板小挠度理论假定进行求解所得，因此在考虑大挠度板的支承型式如下：A、四边简支；B、长边固定，三边简支； 的影响时需对所求应力值乘以折减系数，折减系数按《规范》 c、短边固定，三边简支；D、长对边固定，短对边简支；E、 表5 . 4 . 3采用，推导出考虑折减系数铝单板最大应力值计算公短对边固定，长对边简支；F、三边固定，短边简支；G、三式 铝单板几何尺寸及荷载如上文所述。 边固定，长边简支；H、两临边固定，两临边简支；I、四边固‘ l一6 f/ 6。 I 定；J、长对边简支，一短边自由，一短边固定。 根据《静力手册》计算每组铝单板不同支承型式的最大应力值， 2铝单板强度计算如表 2— 2所示。 2 . 1规范计算表2— 2铝单板最大应力值支承铝单板最大应力 ( N/ r n m2 )一

,

一

一

一

类型A B C D

13 6 . 0 4 2 . 7 4 2 . 8 2 9 . 7

24 3 . 0 5 6 - 3 5 6 . 7 4 0 . 9

34 4 . 1 6 4 . 0 6 4 . 5 4 8 . 9

44 0 . 6 6 4 . 2 6 4 . 5 51 - 3

53 5 . 8 6 1 . 4 6 1 . 4 5 1 . 1

E

4 1 . 9

5 3 . 8

5 8 . 5

5 6 . 0

5 1 . 1

支承类型F GH I J

12 9 . 4 4 0 . 34 1 . 5 2 9 . 2 4 5 . 9

铝单板最大应力 ( N/ mm ) 2 3 43 9 . 7 4 9 . 55 2 . 9 3 8 . 5 6 1 . 8

54 3 . 9 4 3 . 94 9 . 6 3 7 . 6 8 6 . 7

4 5 . 8 5 0 . 95 7 . 2 4 2 . 8 7 5 . 4

4 5 . 0 4 6 . 35 4 . 5 4 1 . 3 8 2 . 5