外掛肋玻方案對(duì)比最終

1、四平科技公園二期配套用房幕墻工程 主樓外掛玻璃肋三種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比分析報(bào)告深圳市三鑫特種玻璃技術(shù)股份有限公司二四年十一月一、設(shè)計(jì)概述與其地標(biāo)性建筑的地位相適應(yīng)，科技公園二期配套用房主樓的外掛玻璃肋式單元幕墻是四平科技公園二期配套用房的一大亮點(diǎn)，也是其幕墻設(shè)計(jì)施工的難點(diǎn)之一，設(shè)計(jì)該玻璃肋所選用的先進(jìn)材料及有限元計(jì)算方法更是該建筑富有高科技含量的體現(xiàn)。我公司在盡可能充分領(lǐng)會(huì)建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)恰當(dāng)選用材料和精確計(jì)算，攻克了外掛玻璃肋設(shè)計(jì)中遇到的兩大技術(shù)難關(guān)。一是外掛玻璃肋夾層材料的選用，二是對(duì)玻璃肋支承固定形式的確定及在此基礎(chǔ)上通過(guò)有限元方法分析了玻璃肋的受力情況，確保玻璃肋的安全。本文重

2、點(diǎn)論述對(duì)外掛玻璃肋三種固定連接方案的對(duì)比分析。方案一：玻璃肋一邊與面玻通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開(kāi)一個(gè)直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過(guò)一個(gè)萬(wàn)向球鉸連接，見(jiàn)圖1.1；圖1.1 方案一節(jié)點(diǎn)圖（參見(jiàn)我司投標(biāo)圖JD-112）方案二：玻璃肋一邊與面玻通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開(kāi)二個(gè)水平間距110mm的直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過(guò)二個(gè)萬(wàn)向球鉸連接，見(jiàn)圖1.2；圖1.2 方案二玻璃肋開(kāi)孔示意圖方案三：玻璃肋一邊與面玻通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開(kāi)二個(gè)上下間距80mm的直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過(guò)二個(gè)萬(wàn)向球鉸連接，見(jiàn)圖1.3；圖1.3 方案三玻璃肋開(kāi)孔示意圖為增強(qiáng)可比性，三種方案采用同一規(guī)格

3、玻璃肋，為8+1.14EVA+8鋼化夾層玻璃。寬250mm，計(jì)算長(zhǎng)度取為3500mm。其中夾層EVA材料假定不參與受力。玻璃肋受到的荷載采用同一荷載。在這里，玻璃肋受到的主要荷載為由面板傳遞到肋長(zhǎng)邊上的垂直于幕墻平面并且為于玻璃肋平面的水平線荷載，幕墻單元上的面板為四邊簡(jiǎn)支板，因此其荷載分別由四個(gè)邊傳遞給鋁合金橫梁和豎向玻璃肋。其中玻璃肋承受的荷載面積為圖1.4中的陰影部分所示。每?jī)蓚€(gè)玻璃肋間距為1520mm。取主樓墻角處幕墻單元為研究對(duì)象。(1)此處幕墻面板受到的組合面荷載設(shè)計(jì)值為4.68kPa，標(biāo)準(zhǔn)值3.37 kPa。（具體荷載計(jì)算過(guò)程可參見(jiàn)我司計(jì)算書第5頁(yè)幕墻面板計(jì)算部份。）(2)此處幕

4、墻面板自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk0.0256240.61kPa，設(shè)計(jì)值G0.737kPa，認(rèn)為玻璃肋有幕墻重量的作用；以上兩項(xiàng)荷載由幕墻面板傳遞到玻璃肋上；(3)另外玻璃肋自身由于懸掛于室外，也要受到其自身平面外荷載作用，荷載設(shè)計(jì)值4.68kPa，標(biāo)準(zhǔn)值3.3.7kPa。圖1.4二、方案一計(jì)算結(jié)果1、計(jì)算方法：以玻璃肋為計(jì)算對(duì)象，采用知名有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行有限元分析，其中球鉸部位約束的模擬是技術(shù)重點(diǎn)之一，要能有效避免在玻璃開(kāi)孔部位產(chǎn)生由模型簡(jiǎn)化缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力奇異，該技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了大量工程實(shí)踐的檢驗(yàn)。2、計(jì)算結(jié)果表明， 玻璃肋在跨中產(chǎn)生的應(yīng)力，為43.1MPa，58.8MPa，見(jiàn)圖2.1，滿足玻璃

5、側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為17.063mm3500/20017.5mm，見(jiàn)圖2.2，滿足撓度設(shè)計(jì)要求。 玻璃肋受側(cè)向荷載作用扭轉(zhuǎn)，平面外位移為13.968mm；見(jiàn)圖2.3；其中人們較為關(guān)注的孔邊應(yīng)力為25.11MPa58.8MPa ，圖2.4，滿足玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。圖2.1 方案一玻璃應(yīng)力云圖圖2.2 方案一玻璃變形云圖圖2.3方案一玻璃肋扭轉(zhuǎn)變形云圖圖2.4 方案一玻璃孔邊應(yīng)力云圖圖2.5 方案一整體計(jì)算模型圖圖2.6 方案一玻璃肋網(wǎng)格劃分圖三、方案二計(jì)算結(jié)果1、計(jì)算方法：與方案一計(jì)算方法相同；2、計(jì)算結(jié)果表明，采用此方案，玻璃肋產(chǎn)生的最大應(yīng)力在玻璃開(kāi)孔部位，為84.8

6、27MPa58.8MPa，見(jiàn)圖3.1及圖3.2，不滿足玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為13.547mm3500/20017.5mm，見(jiàn)圖3.3，滿足撓度設(shè)計(jì)要求。玻璃肋平面外最大變形13.232mm。見(jiàn)圖3.4。玻璃跨中應(yīng)力為27.47MPa，見(jiàn)圖3.5。圖3.1 方案二玻璃孔邊合應(yīng)力云圖圖3.2 方案二玻璃孔邊應(yīng)力S3云圖圖3.3 方案二玻璃肋變形云圖圖3.4 方案二玻璃肋扭轉(zhuǎn)變形云圖圖3.5 方案二玻璃肋跨中應(yīng)力圖圖3.6 方案二網(wǎng)格劃分圖圖3.7 方案二計(jì)算模型圖四、方案三計(jì)算結(jié)果1、計(jì)算方法：與方案一計(jì)算方法相同；2、計(jì)算結(jié)果表明，采用此方案，玻璃肋產(chǎn)生的最大應(yīng)力在玻璃

7、開(kāi)孔部位，為175MPa58.8MPa，見(jiàn)圖4.1及圖4.2，超出玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為12.46mm3500/20017.5mm，見(jiàn)圖4.3，滿足撓度設(shè)計(jì)要求。玻璃肋平面外變形11.99mm。見(jiàn)圖4.4。玻璃跨中應(yīng)力為32.43MPa，見(jiàn)圖4.5。圖4.1 方案三玻璃孔邊合應(yīng)力云圖圖4.2 方案三玻璃孔邊應(yīng)力S3云圖圖4.3 方案三玻璃肋變形云圖圖4.4 方案三玻璃肋扭轉(zhuǎn)變形云圖圖4.5 方案三玻璃跨中應(yīng)力云圖圖4.6 方案三網(wǎng)格劃分圖圖4.7 方案三計(jì)算模型圖五、結(jié)論1、 由以上三個(gè)方案計(jì)算結(jié)果可知，只有方案一能夠滿足玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，不會(huì)發(fā)生孔邊應(yīng)力過(guò)度集中

8、；玻璃肋變形比較大，但仍能滿足規(guī)范的撓度控制要求。2、 由計(jì)算結(jié)果也可看出，選用方案二、三時(shí)，玻璃孔邊由于端部彎矩作用而出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，孔邊應(yīng)力超過(guò)了方案一時(shí)孔邊應(yīng)力的3倍，已經(jīng)不能滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。3、 方案二、三中玻璃肋跨中應(yīng)力較方案一的結(jié)果小，并且明顯改善了跨中變形，若要更好地改善玻璃肋平面外扭轉(zhuǎn)的變形，在寬度有限的玻璃肋上所開(kāi)的兩個(gè)孔若不夠大則改善平面外變形的效果并不明顯。應(yīng)加大兩孔間距，同時(shí)還要注意，為防止孔邊破壞，還應(yīng)該保證玻璃空到邊的距離不宜太??； 4、 選用方案三時(shí)，考慮到不銹鋼連接件長(zhǎng)度及建筑效果的限制，玻璃孔上下間距不會(huì)設(shè)置得太大，內(nèi)側(cè)的玻璃孔部位會(huì)先因擠壓而發(fā)生破壞。5、 計(jì)算結(jié)果匯總表類別方案一方案二方案三最大應(yīng)力43.1MPa84.827 MPa175 MPa最大變形17.06mm