浅析铝质瓦楞复合板的截面特性

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1、论道〉技术交流浅析铝质瓦楞复合板的截面特性本文分析了铝质瓦楞复合板的截面特性，推导出了纵、横向单元截面惯性矩的计算式并举例进行了计算，显示了纵、横向惯性矩的差异。该惯性矩计算式，可供铝质瓦楞复合板工程比较精确地设计计算时参考。文/李谏（广州市奥雅雷诺贝尔铝业有限公司总经理）作为一种新型的高科技建筑材料，铝制瓦楞复合板以其质感独特、性能优异、施工简便、装饰强等特点，越来越广泛的被应用于建筑金属幕墙和金属层面上。前言楞芯的铝箔厚度。瓦楞芯层的中分线为其的中面与截面的交线，在t1≠t2时，则该线不在处。相邻两虚线之间距离L铝质瓦楞复合板（以下简称瓦

2、楞板）是以瓦楞铝为芯即是瓦楞芯的一个楞距，相邻两虚线与面、背板最外表面材，双面或单面粘结铝板的一种复合板材。线所围成的矩形称之为瓦楞板纵向截面的代表性单元，故双面覆铝板的瓦楞板属于夹层结构。通常，人们在计将楞距L亦称之为瓦楞板的单元长。算夹层结构某些弯曲性能时，会将芯子的作用忽略掉。如GB/T1456-2005《夹层结构弯曲性能试验方法》中，在计算弯曲面板应力及强度、面板弹性模量时就是如此。这对于铝塑板、铝蜂窝板等芯子的面内承载能力很小的夹层结构来讲，不无不可。而对于瓦楞板来说，由于瓦楞芯的特殊性，纵向弯曲时也是可以忽略的，但横向弯曲时，却要

3、视对性能计算的精确度要求而定：要求粗糙，可略；要求精确，就不能略，因为瓦楞芯比较明显地影响着瓦楞板的纵向截面性质，对瓦楞板横向弯曲性能的贡献较大。瓦楞的形状有V形、U形和UV形三种（如图2所下面，就来分析一下瓦楞板的截面特性，算算它的示）。V形和U形各有优缺点，目前普遍采用的是综合二者纵、横向截面惯性矩。优点的UV形，故本文就主要讨论UV形的瓦楞板。1瓦楞板的结构本文主要分析的是双面覆铝板的瓦楞板，其分析计算方法也适用于单面覆铝板的瓦楞板。图2瓦楞形状双面覆铝板的瓦楞板结构如图1所示。图1中H、h、t1、t2及c分别为瓦楞板总厚度、图示各层的

4、相应厚度及瓦2截面上中性轴的位置96《中国建材科技》杂志·铝塑行业协会10周年特刊技术交流〉论道瓦楞芯的诸参数中，只要知道了瓦楞形状（如UV决定瓦楞板横向弯曲性能的是纵向截面性质，决定纵形）、楞高(h)、楞距（L）或楞数（以n个/300mm表向弯曲性能的是横向截面性质。示）、楞顶（底）弧的半径（）及芯子的铝箔厚度2.1纵向截面上中性轴的位置（c），即可计算出及b来。从图1中取瓦楞板纵向截面的一个代表性单元（如图3按式⑵计算出的y0纵，便是瓦楞板纵向截面上中性轴所示）进行分析。的纵标。从式⑵可知，若t1＝t2（即面、背板的厚度相等）时，y0纵＝

5、0，即瓦楞芯层截面的中分线（此时亦是瓦楞板截面的中分线）就是中性轴，在处。2.2横向截面上中性轴的位置由于瓦楞芯在瓦楞板纵向的面内承载能力很差，对瓦楞板的抗弯贡献很小，故在研究瓦楞板纵向弯曲性能时，可忽略掉其的作用。从瓦楞板的横向截面来看，瓦楞芯的截面很小，且随剖切位置的不同而不同程度地靠近复合板截面的中性轴，故可以忽略掉其的存在。这样，就可将瓦楞板的横向截面简化为只有面、背板截面的组合截面。从图1中瓦楞板的横向仍取L长的一段（即横向截面代表性单元）来求中性轴位置。图3瓦楞板纵向截面的代表性单元将相应数据代入式⑴，即得瓦楞板横向截面的形心纵标

6、瓦楞板的截面是由面、背板及瓦楞芯组成的组合截面。组合截面的中性轴必然通过组合截面的形心。求组合截面形心纵坐标y0的公式为⑶⑴按式⑶计算出的便是瓦楞板横向截面上中性轴的纵式⑴中Ai——组合截面中各组份的面积；标。Yi——面积形心的纵标；若t1＝t2（即面、背板的厚度相等），y0横则＝0，即瓦AiYi——对轴x的静矩。楞芯层截面的中分线（此时亦是瓦楞板截面的中分线）就由图3可知，瓦楞芯截面的形心在x轴上，即形心的纵是中性轴，在处。标为0，瓦楞芯截面对x轴的静矩亦为0。对图3的瓦楞芯截面细分，可将其分割为4个面积均为3单元截面的惯性矩b×c的矩形和

7、2个内、外弧半径分别为R2、R1（R1－R2＝c）的扇环。可用惯性矩的平行移轴公式（一个截面对与它自身形将相应数据代入式⑴中，可得瓦楞板纵向截面的形心心轴平行的另一轴的惯性矩，等于此面积对自身形心轴的纵标惯性矩，加上其面积与两轴之间距离平方的乘积），分别求得瓦楞板纵、横向单元截面的惯性矩。3.1纵向单元截面的惯性矩查《实用建筑结构静力计算手册》（国振喜、张树义主编。北京：机械工业出版社，2009）表2-4，可得纵向⑵单元截面上瓦楞芯矩形部分自身形心轴的纵标近似为式⑵中，α角以弧度表示，为扇环的面积。《中国建材科技》杂志·铝塑行业协会10周年特

8、刊97论道〉技术交流异有多大。4实例计算单元截面惯性矩矩形部分对平行于的自身形心轴的惯性矩例：瓦楞板总厚H＝6mm；面板厚t1＝0.8mm；背板厚t2＝0.4mm；