外掛肋玻方案對比最終

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)計方案的對比分析報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，也是其幕墻設(shè)計施工的難點之一，設(shè)計該玻璃肋所選用的先進(jìn)材料及有限元計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)會建筑師設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，通過恰當(dāng)選用材料和精確計算，攻克了外掛玻璃肋設(shè)計中遇到的兩大技術(shù)難關(guān)。一是外掛玻璃肋夾層材料的選用，二是對玻璃肋支承固定形式的確定及在此基礎(chǔ)上通過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、點論述對外掛玻璃肋三種固定連接方案的對比分析。方案一：玻璃肋一邊與面玻通過結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開一個直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過一個萬向球鉸連接，見圖1.1；圖1.1 方案一節(jié)點圖（參見我司投標(biāo)圖JD-112）方案二：玻璃肋一邊與面玻通過結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開二個水平間距110mm的直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過二個萬向球鉸連接，見圖1.2；圖1.2 方案二玻璃肋開孔示意圖方案三：玻璃肋一邊與面玻通過結(jié)構(gòu)膠粘接，上下端各開二個上下間距80mm的直徑36mm的玻璃孔與不銹鋼轉(zhuǎn)接件通過二個萬向球鉸連接，見圖1.3；圖1.3 方案三玻璃肋開孔示意圖為增強(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，計算長度取為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支板，因此其荷載分別由四個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。每兩個玻璃肋間距為1520mm。取主樓墻角處幕墻單元為研究對象。(1)此處幕墻面板受到的組合面荷載設(shè)計值為4.68kPa，標(biāo)準(zhǔn)值3.37 kPa。（具體荷載計算過程可參見我司計算書第5頁幕墻面板計算部份。）(2)此處幕

4、墻面板自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk0.0256240.61kPa，設(shè)計值G0.737kPa，認(rèn)為玻璃肋有幕墻重量的作用；以上兩項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)計值4.68kPa，標(biāo)準(zhǔn)值3.3.7kPa。圖1.4二、方案一計算結(jié)果1、計算方法：以玻璃肋為計算對象，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)重點之一，要能有效避免在玻璃開孔部位產(chǎn)生由模型簡化缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力奇異，該技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了大量工程實踐的檢驗。2、計算結(jié)果表明， 玻璃肋在跨中產(chǎn)生的應(yīng)力，為43.1MPa，58.8MPa，見圖2.1，滿足玻璃

5、側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為17.063mm3500/20017.5mm，見圖2.2，滿足撓度設(shè)計要求。 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 方案一整體計算模型圖圖2.6 方案一玻璃肋網(wǎng)格劃分圖三、方案二計算結(jié)果1、計算方法：與方案一計算方法相同；2、計算結(jié)果表明，采用此方案，玻璃肋產(chǎn)生的最大應(yīng)力在玻璃開孔部位，為84.8

6、27MPa58.8MPa，見圖3.1及圖3.2，不滿足玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為13.547mm3500/20017.5mm，見圖3.3，滿足撓度設(shè)計要求。玻璃肋平面外最大變形13.232mm。見圖3.4。玻璃跨中應(yīng)力為27.47MPa，見圖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 方案二計算模型圖四、方案三計算結(jié)果1、計算方法：與方案一計算方法相同；2、計算結(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、開孔部位，為175MPa58.8MPa，見圖4.1及圖4.2，超出玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計要求。玻璃肋最大變形也在跨中，為12.46mm3500/20017.5mm，見圖4.3，滿足撓度設(shè)計要求。玻璃肋平面外變形11.99mm。見圖4.4。玻璃跨中應(yīng)力為32.43MPa，見圖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 方案三計算模型圖五、結(jié)論1、 由以上三個方案計算結(jié)果可知，只有方案一能夠滿足玻璃側(cè)面強(qiáng)度設(shè)計要求，不會發(fā)生孔邊應(yīng)力過度集中

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、 由計算結(jié)果也可看出，選用方案二、三時，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)力超過了方案一時孔邊應(yīng)力的3倍，已經(jīng)不能滿足強(qiáng)度設(shè)計要求。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的兩個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，考慮到不銹鋼連接件長度及建筑效果的限制，玻璃孔上下間距不會設(shè)置得太大，內(nèi)側(cè)的玻璃孔部位會先因擠壓而發(fā)生破壞。5、 計算結(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