中空玻璃结构胶计算
(模板)结构胶的应用与计算

1 隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算基本参数:1:计算点标高:88m ;2:玻璃分格尺寸:宽×高=B ×H=1100mm ×1380mm ;3:幕墙类型:全隐框玻璃幕墙4:年温温差:80℃;1.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算:(1)水平力作用下结构胶粘结宽度:C s1:风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm);w k :风荷载标准值(N/mm2);q EAk :地震作用标准值(N/mm2),对于不等片合片的中空玻璃,取外片重量,其它情况,取组成板块的玻璃总重量,按公式5.3.4[JGJ102-2003]计算; a :矩形分格短边长度(mm);f 1:结构胶的短期强度允许值,取0.2N/mm2;C s1=(1.4×w k +0.5× 1.3×q EAk )×a/2f 1 ……5.6.3-2[JGJ102-2003]=(1.4×0.001364+0.5×1.3×0.000246)×1100/2/0.2=5.691mm(2)自重效应(永久荷载)作用下胶缝宽度的计算(玻璃与铝框间): C s2:自重效应下玻璃与铝框间结构胶粘结宽度最小值(mm);q G1:结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值(N/mm2),分项系数取1.35;a :分格短边长(mm);b :分格长边长(mm);f 2:结构胶的长期强度允许值,取0.01N/mm2;C s2=q G1ab/2(a+b)f 2 ……5.6.3-3[JGJ102-2003]=0.000415×1100×1380/2/(1100+1380)/0.01=12.701mm(3)自重效应(永久荷载)作用下胶缝宽度的计算(玻璃与玻璃间): C s3:自重效应下玻璃与玻璃间结构胶粘结宽度最小值(mm);q G2:结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值(N/mm2),分项系数取1.35;a :分格短边长(mm);b :分格长边长(mm);f 2:结构胶的长期强度允许值,取0.01N/mm2;C s3=q G2ab/2(a+b)f 2 ……5.6.3-3[JGJ102-2003]=0.000207×1100×1380/2/(1100+1380)/0.01=6.335mm实际玻璃与铝框间胶缝宽度取8mm.玻璃与玻璃间胶缝宽度取8mm.1.2 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算:(1)玻璃与铝框间温度作用下结构胶粘结厚度:u s1:在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm);b :玻璃板块最大边(mm);Δt :年温差:80℃a 1:铝型材线膨胀系数,2.3×10-5;a 2:玻璃线膨胀系数,1×10-5;u s1=b Δt(a 1-a 2)=1380×80×(2.3-1)×10-5=1.435mmt s1:温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm);δ1:温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力:10%t s1=u s1/(δ1(2+δ1))0.5=1.435/(0.1×(2+0.1))0.5=3.131mm(2)地震作用下结构胶粘结厚度:u s2:在地震作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm);θ:风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值(rad);(取值见表20[GB/T21086-2007])h g :幕墙玻璃面板高度(mm);u s2=θh g ……5.6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×1380=2.509mmt s2:地震作用下结构胶粘结厚度计算值(mm);δ2:地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力:12.5%t s2=u s2/(δ2(2+δ2))0.5 ……5.6.5[JGJ102-2003]=2.509/(0.125×(2+0.125))0.5=4.868mm实际玻璃与铝框间胶缝厚度取6mm.玻璃与玻璃间胶缝厚度取6mm.1.3 结构胶设计总结:按5.6.1[JGJ102-2003]规定,硅酮结构胶还需要满足下面要求: 1:粘接宽度≥7mm ;2:12mm ≥粘接厚度≥6mm ;3:粘接宽度大于厚度,但不宜大于厚度的2倍,但是在实际情况下,不大于厚度的3倍是可以的;综合上面计算结果,本工程设计中玻璃与铝框间结构胶不满足规范要求。
中空玻璃中空层结构胶粘接宽度的计算

中空玻璃中空层结构胶粘接宽度的计算如今,建筑师们对建筑控制的要求越来越高,因此有很多工程我们幕墙设计师在设计时都使用了尺寸特别大的玻璃板块,特别是高层和超高层建筑的玻璃幕墙,我们更应该对中空玻璃中空层结构胶的宽度进行验算校核,然而在我们做结构计算时有些软件往往会忽略了中空玻璃中空层结构胶粘接宽度的计算。
为了避免幕墙在施工后造成不必要的损失,我们幕墙设计师必须要对中空玻璃(特别是分格尺寸较大的)中空层结构胶粘接宽度进行计算校核。
一、中空玻璃中空层结构胶粘接宽度1.中空玻璃中空层结构胶粘接宽度的设计要求《规范》中对于结构胶的粘接宽度有以下要求:硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。
在风荷载、水平地震作用下,硅酮结构密封胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度设计值f 1,f1应取为0.2N/mm2;在永久荷载作用下,硅酮结构密封胶的拉应力或剪应力设计值不应大于其强度设计值f2,f2应取为0.01N/mm2。
2.计算简图3.在风载荷和水平地震作用下,中空玻璃中空层结构胶粘结宽度的计算(抗震设计):C sa =a×β×W /2×f1式中: Csa: 中空玻璃中空层结构胶粘结宽度 (mm)W: 风荷载设计值a: 矩形玻璃板的短边长度f1: 硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设计值,取0.2N/mm2 β——风荷载分项系数当d1≤ d2时,β≈1/2 则β=1/2当d1> d2时,β> 1/2 则β=14.在玻璃永久荷载作用下,中空玻璃中空层结构胶粘接宽度的计算:C sb = Wg/2×f2×h式中: Csb: 中空玻璃中空层结构胶粘结宽度 (mm)Wg:外片玻璃的自重(N/mm)h:外片玻璃宽度或长度尺寸(mm)f2: 结构胶在永久荷载作用下的强度设计值,取0.01N/mm2 5.中空玻璃中空层结构胶粘接宽度可取第3、4款计算的最大值。
不同形状玻璃板片结构胶胶宽的计算方法

图 1 在 拉 伸 情 况 下 的 结构 胶 胶 宽
实 际 工程 中 , 因为 设计 的要 求 , 往 会碰 到 很 多 往 异 形玻 璃板 片 , 确计 算这 些异 形玻 璃板 片所 需结 构 精 胶 的胶 宽就非 常重要 。 形荷 载分 布理论 和 由此产 生 梯 的结 构 胶胶 宽计算 公式 已经在过 去 的 2 0多年 内被 建
图 6所 示是 3种一 般形 状 的三 角形 , 以同一 个 现
建筑 接 缝密 封 与 防水
蹦 麓 瓣 强 鞲嬲 鳓 瓣 瓣 m 嚣蝌 掰 Ⅲ 掰 : 骶 舞
公式来计算它们的结构胶粘结宽度 。与矩形板块相 似 ,作用于三角形板块上 的最大力 出现在角平分线
上 。对于 用于 粘结 的结 构胶来 说 , 从角 平分 线 交点 分
发生在虚线上。 板片上任何地方所承受的风荷载都会 传递到与此点距离最近边的结构胶上 , 以, 所 板片的
四周 上各 点所受 的拉 伸应 力是不 相 同的 。 最大 的应 力
出现在 板 片 的短 边 中点 oP( 4 和长 边 上 q 段 、t 、 图 ) r s
曰边的受力分布 A边 的受力分布 注: 虚线 为平板理论假设下的密封胶 常应力分布
图 5 密封 胶 在 风 荷 载 作 用 下 的应 力 分 布
段。 结构 胶在假 设板 片保 持平 整( 平板 理论 ) 和受 梯形 荷 载分 布理 论 两种 不 同情 况 下 的 预受 应 力 比较 见 图 5 ,结 构胶 在梯 形荷 载分 布理论 下 比平 板理 论下 要承
受更 大 的应 力
玻璃肋计算

第一部分、标高17.2m(按大面荷载)点式幕墙一、荷载计算计算标高:17.2m面板类型:12+16A+10+SPG+10中空钢化夹胶玻璃最大分格:2400×3000计算部位:大面处1、自重荷载G SAK:中空玻璃板块平均自重(不包括铝框):玻璃的体积密度为: 25.6(kN/m3) (JGJ102-2003 5.3.1)BL_w:中空玻璃外层玻璃厚度: 12mmBL_n:中空玻璃内层玻璃厚度: 12mmG SAK=25.6×Bt_w+BL_n1000=25.6×12+12 1000=0.6144kN/m22、风荷载计算W k: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)z : 计算高度17.2mμz: 17.2m高处风压高度变化系数(按A类区计算): (GB50009-2001 7.2.1)μz=1.379×(z10)0.24=1.57069μf: 脉动系数: (GB50009-2001 7.4.2-8)μf=0.5×35(1.8×(0.12-0.16))×(z10)-0.12=0.362688βgz: 阵风系数: (GB50009-2001 7.5.1-1) βgz=0.92×(1+2×μf) = 1.58735μspl:局部正风压体型系数,采用给定值,取1。
μsnl:局部负风压体型系数,采用给定值,取-1.4。
面板正风压风荷载标准值计算如下W kp=βgz×μz×μspl×W0(JGJ102-2003 5.3.2)=1.58735×1.57069×1×0.5=1.24662 kN/m2面板负风压风荷载标准值计算如下W k n=βgz×μz×μsnl×W0(JGJ102-2003 5.3.2)=1.58735×1.57069×(-1.4)×0.5=-1.74526 kN/m2风荷载设计值计算W: 风荷载设计值: kN/m2γw : 风荷载作用效应的分项系数:1.4按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用面板风荷载作用计算Wp=γw×W kp=1.4×1.24662=1.74526kN/m2Wn=γw×W k n=1.4×(-1.74526)=-2.44337kN/m23、水平地震作用计算G AK: 面板和构件平均平米重量取0.7kN/m2αmax: 水平地震影响系数最大值:0.08q Ek: 分布水平地震作用标准值(kN/m2)q Ek=βE×αmax×G AK(JGJ102-2003 5.3.4) =5×0.08×0.7=0.28kN/m2r E: 地震作用分项系数: 1.3q EA: 分布水平地震作用设计值(kN/m2)q EA=r E×q Ek=1.3×0.28=0.364kN/m24、荷载组合计算幕墙承受的荷载作用组合计算,按照规范,考虑正风压、地震荷载组合: Szkp=W kp=1.24662kN/m2Szp=W kp×γw+q Ek×γE×ψE=1.24662×1.4+0.28×1.3×0.5=1.92726kN/m2考虑负风压、地震荷载组合:Szkn=W k n=-1.74526kN/m2Szn=W k n×γw-q Ek×γE×ψE=-1.74526×1.4-0.28×1.3×0.5=-2.62537kN/m2综合以上计算,取绝对值最大的荷载进行强度演算采用荷载组合标准值为1.74526kN/m2荷载组合设计值为2.62537kN/m2二、点式玻璃计算1、玻璃计算模型玻璃为六点支撑形式B: 该处玻璃幕墙分格宽: 2.4mH: 该处玻璃幕墙分格高: 3mA: 该处玻璃板块面积:A=B×H =2.4×3 =7.2m22、玻璃强度计算选定面板材料为:12(钢化)+16A+10+SPG+10(钢化)中空夹胶玻璃校核依据: σ≤fgq: 玻璃所受组合荷载: 2.62537kN/m2to:中空玻璃外层玻璃厚度: 12mmti:中空玻璃内片夹层玻璃厚度: te=3to3+ti3=12.6E: 玻璃弹性模量: 72000N/mm2荷载分配计算:qo=q×to 3to 3+ti 3=2.62537×to 3to 3+ti 3=1.44395qi=q×ti 3to 3+ti 3=2.62537×ti 3to 3+ti 3=1.31269玻璃最大应力计算:σwo=60.0N/mm 2 ≤fg=84N/mm 2玻璃外片荷载大于内片荷载,因此玻璃的强度满足 ! 3、玻璃挠度计算校核依据: df≤dflim=215060×1000=35.8mmν: 玻璃泊松比: 0.2E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm 2te: 中空玻璃的等效厚度te=0.95×=14.7mmqk: 玻璃所受组合荷载标准值:1.74526kN/m2df: 玻璃组合荷载标准值作用下挠度最大值df=27.67mm≤dflim=35.8mm玻璃的挠度满足!三、玻璃肋计算1、玻璃肋宽度选用本工程选用玻璃肋种类为: 12+1.14+12+1.14+12 钢化夹胶玻璃L b: 玻璃肋截面高度:(mm)q: 玻璃肋所受组合荷载设计值: 2.625 kN/m2B: 两玻璃肋间距: 2.4mHcal: 玻璃肋上下两支承点之间距离: 16mSrf: 玻璃肋强度设计值: 58.8N/mm2t: 玻璃肋的有效厚度: 12+12+12=36mmL b =3×q×B×Hcal 24×Srf×t ×103 (JGJ102-2003 7.3.2-2) =3×2.625×2.4×1624×58.8×36×103=756 mm实际取800mm 。
浅谈斜玻璃幕墙的计算

浅谈斜玻璃幕墙的计算如今,建筑幕墙的运用随处可见,它打破传统的建筑造型模式,给予建筑外立面很强的观赏性、艺术美和现代感;它本身的重量较轻,安装简易、维护简单方便,与传统的墙体施工相比大大的缩短了工期,易于实现旧建筑的改造和更新的需要。
建筑师们对建筑效果控制的要求越来越高,因此有很多工程在设计时都使用了倾斜的玻璃幕墙,然而在我们做结构计算时有些软件往往不会有倾斜玻璃幕墙的专项计算。
为了避免此类幕墙软件给幕墙设计师带来的结构计算的不便,我们幕墙设计师必须要对斜玻璃幕墙进行严格的计算校核。
一、内倒斜玻璃幕墙的计算如下:1.计算简图2.计算单元选取墙角区,立杆间距W=1119mm,玻璃分格a×b=1050×2865mm,立杆受力模型为简支梁结构L=4922mm;幕墙与水平面的夹角为α=75°。
3.风荷载计算此处按常规软件及最新规范计算(省略)4.面板玻璃计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)1.中空玻璃强度校核:σ: 外侧玻璃所受应力:采用S W+0.5S E组合:σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK×(1/ sin α)σ: 内侧玻璃所受应力:采用S W+0.5S E组合:σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK×(1/ sin α)5.固定片(压板)计算此处按常规软件及最新规范计算(省略)6.硅酮结构密封胶计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)1.硅酮结构密封胶宽度的计算:C s1: 结构胶在风载荷作用下的粘结宽度 (mm)C s1=(W+0.5×q E)×a/(2000×f1) ×(1/ sin α)C s2: 结构胶在自重效应下的粘结宽度 (mm)C s2=1.35×25.6×(B t_l+B t_w)×(a×b)/(2000×(a+b)×f2)×(1/ sin α)2.胶缝厚度在水平风荷载作用下的校核:t s: 结构胶在风荷载作用下的粘结厚度t s=θ×h g×ψ/(δ2×(2+δ2))0.5×(1/ sin α)7.幕墙立柱计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)1.幕墙立柱强度的校核:A. 内套承载力计算:校核依据: σ=N×10/A n+M×103/(1.05×W n) ×(1/ sin α)B. 外套承载力计算:校核依据: N×10/A n+M·E a·Y a1/(E a·I a+E s·I s)/1.05×(1/ sin α)2.幕墙立柱刚度的校核:d f: 立柱最大挠度d f=5×q Wk×H sjcg4×1000)/(384×(E a×I a+E s×I s))×(1/ sin α)3.立柱与主结构连接:N: 连接处总合力(N):N=(N12+N22)0.5×(1/ sin α)8.幕墙预埋件截面面积计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)锚筋截面积计算总值: 依据GB50010 10.9.1-1和10.9.1-2等公式计算A s1=V/(αr×αv×f y)+N/(0.8×αb×f y)+M/(1.3×αr×αb×f y×Z) ×(1/ sin α)A s2=N/(0.8×αb×f y)+M/(0.4×αr×αb×f y×Z) ×(1/ sin α)9.幕墙预埋件焊缝计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)角焊缝强度校核:((σf/βf)2+τf2)0.5×(1/ sin α)10.幕墙横梁计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)1.横梁剪应力的校核:τx=V y×S x/(I x×t x) ×(1/ sin α)τy=V x×S y/(I y×t y) ×(1/ sin α)2.横梁刚度的校核:由风荷载作用产生的横梁水平方向挠度:d fw=q wk×W fg4×1000/(0.7×I x×120) ×(1/ sin α)自重作用产生的挠度:d fG=5×G K×W fg4×1000/(384×0.7×I y) ×(1/ sin α)11.横梁与立柱连接件计算此处局部按常规软件及最新规范计算(省略)1.横梁与立柱间连结(1)横向节点(横梁与角码)N1: 连接部位受总剪力:采用S w+0.5S E组合N1=(Q w+0.5×Q E)×1000×(1/ sin α)(2)竖向节点(角码与立柱)N: 连接处组合荷载:采用S G+S W+0.5S EN=(N12+N22)0.5×(1/ sin α)二、内倒斜玻璃幕墙的计算如下:1.计算单元选取墙角区,立杆间距W=1119mm,玻璃分格a×b=1050×2865mm,立杆受力模型为简支梁结构L=4922mm;幕墙与水平面的夹角为α=15°。
各类幕墙材料计算规则

各类幕墙材料计算规则材料消耗量计算规则说明本计算规则仅适用于投标预算报价。
材料消耗量指各项材料分摊到工程分享单位面积的用量,包括损耗率;材料消耗量计算有效位数保留小数点后两位,以立方米、吨为单位的可保留三位小数;预算所统计的各项材料通常指成品(不需再加工),其报价应包含制作、加工、包装运输、仓储、增值税金等一切费用;铝型材、钢材、铝塑板、蜂窝铝板、单层玻璃、镀锌钢板、不锈钢板等按原材料统计时,其预算单价必须考虑加工时的优化出材率(出裁率)、各种损耗、包装运输、仓储、增值税金等一切费用;各种原材料加工为成品时的利用率如下:铝材97%,钢材95%,单层玻璃85%,铝塑板80%,不锈钢板90%,镀锌铁皮85%;各种材料的正常损耗率如下:铝材6~8%,钢材6%,玻璃1~~%,石材1~2%,铝单板1~2%,铝塑板25%,镀锌铁皮25%,结构胶25%,耐候胶30%,胶条5%,五金系统2%,不锈钢标准件5%,其它5%;铝型材的预算单价应考虑包装费及运输费;石材、玻璃、铝板在计算工程量时不用扣除胶缝,但在计算单位含量时,石材、玻璃要按其净面积计算,铝板要按其展开面积计算含量。
玻璃、铝板、石材等为弧面或异型时,需单独统计和报价。
弧型幕墙的铝型材、钢材等需要弯弧时,应单独统计,另加弯弧加工费。
玻璃幕墙玻璃面材:分品种规格(弧面玻璃及其它异型玻璃单独统计)按图示尺寸以平米计算。
隐框玻璃幕墙不必扣除胶缝,明框玻璃幕墙应扣除一部分铝材占用面积(通常按玻璃嵌槽深度为15MM 计算玻璃的净尺寸)。
钢材:以千克计(先计算长度,再这算程重量)。
(表面处理可另行列项按展开面积计算)铝型材:包括竖龙骨、横龙骨、玻璃附框、扣盖、扣座、压块、连接铝角码、撞角码等,先分规格计算长度,再乘以各自线密度,以千克计算重量。
(不同表面处理方式的铝材应分开列项)密封胶:先按图计算出不同胶缝的长度,再折算成支数来计算(通常包装500毫升密封胶可打16毫米宽*10毫米深胶缝3米,包装592毫升密封胶可打16毫米宽*10毫米深胶缝3.5米)。
幕墙工程材料计算规则

幕墙工程材料消耗量计算规则说明:1、本计算规则仅适用于投标预算报价。
2、材料消耗量指各项材料分摊到工程分项单位面积的用量,包括损耗率;3、材料消耗量计算有效位数保留小数点后两位,以立方米、吨为单位的可保留三位小数;4、预算所统计的各项材料通常指成品(不需再加工),其报价应包含制作、加工、包装运输、仓储、增值税金等一切费用;5、铝型材、钢材、铝塑板、蜂窝铝板、单层玻璃、镀锌钢板、不锈钢板等按原材料统计时,其预算单价必须考虑加工时的优化出材率(出裁率)、各种损耗、包装运输、仓储、增值税金等一切费用;6、各种原材料加工为成品时的利用率如下:铝材97%,钢材95%,单层玻璃85%,铝塑板80%,不锈钢板90%,镀锌铁皮85%;7、各种材料的正常损耗率如下:铝材6~8%,钢材6%,玻璃1~3%,石材1~2%,铝单板1~2%,铝塑板25%,镀锌铁皮25%,结构胶25%,耐侯胶30%,胶条5%,五金系统2%,不锈钢标准件5%,其它5%;8、铝型材的预算单价应考虑包装费及运输费用;9、石材、玻璃、铝板在计算工程量时不用扣除胶缝,但在计算单位含量时,石材、玻璃要按其净面积计算,铝板要按其展开面积计算含量。
10、玻璃、铝板、石材等为弧面或异型时,需单独统计和报价。
11、弧型幕墙的铝型材、钢材等需要弯弧时,应单独统计,另加弯弧加工费。
一、玻璃幕墙1、玻璃面材:分品种规格(弧面玻璃及其它异型玻璃单独统计)按图示尺寸以平米计算。
隐框玻璃幕墙不必扣除胶缝,明框幕墙玻璃应扣除一部分铝材占用面积(通常按玻璃嵌槽深度为15MM计算玻璃的净尺寸)。
2、钢材:以千克计(先计算长度,再折算成重量)。
(表面处理可另行列项按展开面积计算)3、铝型材:包括竖龙骨、横龙骨、玻璃附框、扣盖、扣座、压块、连接铝角码、撞角码等,先分规格计算长度,再乘以各自线密度,以千克计算重量。
(不同表面处理方式的铝材应分开列项)4、密封胶:先按图计算出不同胶缝的长度,再折算成支数来计算(通常包装500毫升密封胶可打16毫米宽*10毫米深胶缝3米,包装592毫升密封胶可打16毫米宽*10毫米深胶缝3.5米)。
ANSYS技术在幕墙体系中的应用

ANSYS技术在幕墙体系中的应用发表时间:2018-06-05T11:40:37.600Z 来源:《基层建设》2018年第10期作者:倪镇国[导读] 摘要:大型通用有限元软件ANSYS由于具有方便的建模功能,快速的求解能力及强大的后处理能力,可以方便的、比较准确的对结构及其构件进行计算分析。
上海远大铝业工程有限公司 201816 摘要:大型通用有限元软件ANSYS由于具有方便的建模功能,快速的求解能力及强大的后处理能力,可以方便的、比较准确的对结构及其构件进行计算分析。
由于幕墙相应的规范中很少介绍ANSYS在幕墙体系中的应用,所以本文尝试利用有限元计算程序ANSYS对幕墙规范中没有规定或者按照规定条款计算非常复杂的情况进行数值模拟计算,通过模拟分析,可以验证公式并弥补幕墙规范中理论公式的不足,同时提高幕墙产品的设计速度及精度,为非标准及非常规幕墙的计算提供了新的思路和设计依据。
关键词:ANSYS;幕墙;数值模拟;理论验证 1.引言建筑幕墙是一种外围护结构,是现代时尚建筑的重要标志,幕墙行业在我国经过几十年的跨越发展,幕墙的材料及构造均不断推陈出新,尤其是幕墙结构形式日新月异,现行《玻璃幕墙工程技术规范》很难对所有结构计算都提供理论公式,所以急需相应的计算方法对规范提供一定的补充。
ANSYS是一种结合结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元分析软件,它不断吸收当今世界最新的计算方法和计算机技术,可广泛应用于土木、航空航天、机械、汽车交通、电子等工程的分析和科学研究,已逐渐成为工程师实现工程创新和产品创新的得力助手和有效工具,因此本文将通过ANSYS软件,对幕墙工程中的几个案例分别进行数值模拟,为非常规幕墙的计算提供了新的算法,通过计算分析,即保证了幕墙的安全性及使用性能,同时又为幕墙设计及施工提供计算依据。
2.ANSYS在冷弯玻璃中的应用玻璃冷弯技术是实现曲面建筑外饰效果采用的主要方法,在幕墙设计时,现行规范中没有相应的计算依据及方法,只能通过实验和数值模拟来检验是否可行,本文通过在ANSYS中对玻璃一个角点施加位移荷载,使四点不共面,进行计算分析,根据计算结果得到冷弯玻璃应力分布基本规律,为实际工程提供参考依据。
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关于中空玻璃结构胶粘接宽度计算
目前经常会遇到在全隐工况下中空玻璃下订单时无法准确标定中空玻璃结构胶粘接宽度的情况。
而常规保守的做法是标定中空玻璃与铝附框的粘接宽度,给企业的正常经营带来很大不便甚至成本增加。
国家相关规范也未就该问题有明确的说明。
为此在充分理解现有规范的基础上总结出如下计算方式,供同行共同验证其正确性或仅作抛砖引玉。
1、依据JGJ102-2003规范P33页,作用于中空玻璃上的风荷载标准值可按下列公式分配到两片玻璃上:
1) 直接承受风荷载作用的单片玻璃:
1K W =1.1K W 323131t t t + ―――――(1)
2) 不直接承受风荷载作用的单片玻璃:
2K W =K W 323132t t t + ―――――(2)
2、依据JGJ102-2003规范P27页,在风荷载作用下粘接宽度C S 应按下式计算:
S C =1
2000f Wa ―――――(3) 式中:S C ─── 硅酮结构密封胶的粘接宽度(mm);
W ─── 作用在计算单元上的风荷载设计值(KN/m 2)
; a ─── 矩形玻璃板的短边长度(mm);
1f ─── 硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设计值,取
0.2 N/m 2。
上述公式仅用来计算中空玻璃整体与铝附框粘接时的结构胶宽度计算。
3、中空玻璃用在全隐幕墙或全隐开启扇上的受力分析:
中空玻璃内外片玻璃结构胶的粘接宽度计算有别于中空玻璃整体粘接到铝附框
上的计算。
其主要原因在于中空玻璃中空层内的空气可以传递由外片玻璃传到内片玻璃的荷载,即能明显反映出中空层空气在工作状态下其体积和压强的关系。
而中空玻璃整体粘接到铝附框时的计算是基于玻璃室内所面对的房间内空气不会由于玻璃的挠曲变形而产生房间内空气的体积和压强的明显变化,即可以认定工况下房间内恒为1个标准大气压。
中空玻璃外片外侧的风荷载设计值应为1.4K W ,即(3)式中的W 值,既然在校核中空玻璃内片玻璃强度时可以引用规范中的(2)式那么就可以认为在工况下中空玻璃空气层的压强设计值就是1.42K W 。
3、计算推导与结论:
通过作用在外片玻璃外侧、内侧的压力关系建立平衡方程应该为:
1.4K W ・a・b=1.42K W ・a・b+2000S A ・b・1f
式中:S A ─── 中空玻璃内外片之间硅酮结构密封胶的粘接宽度(mm); K W ─── 作用在计算单元上的风荷载标准值(KN/m 2);
2K W ─── 作用在计算单元中空玻璃内片上的风荷载标准值(KN/m 2);
a ─── 矩形玻璃板的短边长度(mm);
b ─── 矩形玻璃板的长边长度(mm);
1f ─── 硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设计值,取
0.2 N/m 2。
即S A =1
22000)(4.1f a W W K K - S A =1.4K W 323131t t t +・1
2000f a ―――――(4) 现幕墙规范中对中空玻璃中空层厚度的约定为应不少于9mm,如果同时引用另一约定即“硅酮结构密封胶的粘接宽度宜大于厚度,但不宜大于厚度的2倍”那么中空玻璃合片其内外片之间结构胶的宽度至少应为9mm。
如果中空层为12mm 或16mm 呢?好像与现实中实际情况并不符合,现姑且将规范中上述两个约定反过来理解,
即宽、厚概念互换。
即中空层分别为9mm、12mm、16mm 时,对应的粘接“宽”度按照构造要求分别不小于4.5mm、6mm、8mm,依此类推。
本文暂对其命名为“构造要求”。
这样(4)式的计算结果与构造要求对比,取其极大值作为中空玻璃结构胶定量设计的“宽”度依据。
4、关于抗震设计时的结论:
上述公式(4)为仅在风荷载作用下的计算,若同时考虑地震作用,则:
S A =〔1.4K W 323131t t t ++0.5E q 〕・1
2000f a ―――――(5) 式中:E q ─── 作用在计算单元外片玻璃上的地震作用设计值(KN/m 2)。
E q =1.3・E β・αmax ・1t ・25.6
式中:1t ───外片玻璃的厚度(m );
αmax ───水平地震影响系数最大值,8度抗震设计取0.16;
E β ───动力放大系数,取5.0。
这样(5)式的计算结果与构造要求对比,取其极大值作为抗震设计时中空玻璃结构胶定量设计的“宽”度依据。
5、例证:
1)、上海某建筑300米高度K W =2.755KPa,该处全隐玻璃尺寸1500×2000,玻璃配置为8(T)+12A+6(T),分别计算玻璃与铝附框粘接时的结构胶宽度以及中空玻璃内外片合片时的结构胶宽度。
S C =1.4K W ・1
2000f a =14.46mm S A =1.4K W 32313
1t t t +・12000f a =10.17mm 8度抗震设计时
S C =〔1.4K W +0.5E q 〕・1
2000f a =15.16mm
S A =〔1.4K W 323131t t t ++0.5E q 〕・1
2000f a =10.57mm 考虑本文构造要求,中空玻璃内外片之间结构胶粘接宽度应为11mm。
2)、上海某建筑某高度K W =1KPa,该处全隐玻璃尺寸1500×2000,玻璃配置为8(T)+12A+6(T),分别计算玻璃与铝附框粘接时的结构胶宽度以及中空玻璃内外片合片时的结构胶宽度。
S C =1.4K W ・1
2000f a
=5.25mm
S A =1.4K W 32313
1
t t t +・1
2000f a =3.69mm
8度抗震设计时
S C =〔1.4K W +0.5E q 〕・1
2000f a
=5.95mm
S A =〔1.4K W 32313
1t t t ++0.5
E q 〕・
1
2000f a
=4.09mm 考虑本文构造要求,中空玻璃内外片之间结构胶粘接宽度应为6mm。
不妥之处请指正!
谢谢!。