点式玻璃幕墙面板承载力及变形性能的有限元分析.pdf

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1、2009年12月第6OL．6N0．4DEC209点式玻璃幕墙面板承载力及变形性能的有限元分析马世明吴亮圣黄桂文(深圳市建筑设计研究总院门窗幕墙设计研究所)I摘要】通过有限元数值模拟对点支式玻璃板在风荷载及地震荷载作用下进行分析，考查玻璃面板厚度和孔心边距等因素对玻璃板应力及变形性能的影响，并将分析结果与理论计算结果进行对比，验证有限元模拟结果的有效性。I关键词l点支式玻璃幕墙数值模拟应力变形0引言1．8mX2。Om，荷载值根据深圳地区c类场地lOm高点式支承玻璃为多点支承板，板本身在风力作处取值。用下受弯，而且

2、在支承点处应力集中程度很高应力2．1风荷载标准值的计算方法值很大。圆洞加工精度高、研磨仔细，残留微缺陷幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(如崩边，v形缺口等)少，则应力集中度低，应(GB50009．20012006年版计算：力较均匀；反之，应力集中程度高，容易局部破裂。=z1W0⋯⋯7．1．1-2[GB50009-2001此外，板弯曲后边缘翘曲、板面转动，如果支承头2006年版]可以随玻璃面板转动而转动，则应力程度可大大降上式中：一-fL~m。点式支承玻璃的受力变形特性与有框和隐框作用在幕墙上的风荷载标准值

3、(MPa)；玻璃变形特征上有很大不同，而现有规范未能充分Z一计算点标高：10m；考虑到点式支承玻璃的设计特点。因此有必要对点带入数据得：Wk=0．O01262MPa式支承玻璃变形性能及其影响因素进行研究。2．2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准1研究目的值①考查面板孔边距相同玻璃厚度不同及玻璃q=‰似／A⋯⋯5．3．4[JGJlO2—2003】厚度相同面板孔边距不同这两种情况下其内力及上式中：变形的变化情况。q一垂直于幕墙平面的分布水平地震作用②四角开孔面板模型、四点支承不开孔模型的标准值(MPa)；分析结果

4、与理论计算值进行对比，考查分析模型的一动力放大系数，取5．0；合理性。amax一水平地震影响系数最大值，取0．08；③由于四角开孔面板模型所模拟的是玻璃孔一幕墙构件的重力荷载标准值(Ⅳ)；位尖边未进行倒角的情况，其应力及变形值难免与一幕墙构件的面积(ram)；真实施工有所不同，小孔的理论应力系数一般为3，2．3作用效应组合即倒圆角之后的孔边应力应为未倒角的1／3。本文荷载和作用效应按下式进行组合：分析的一个目的是验证此假定的合理性及通过分SvGsGk+WywsWk+EyEsEk⋯⋯析确立未倒圆角的开孔面板模型结

5、果数据与四点S．4．111GJ102-2003]支承不开孔模型及理论计算值之间的联系。上式中：2荷载计算～作用效应组合的设计值；国内的点式玻璃支承方式采用四点支承形式k一重力荷载作为永久荷载产生的效应标准采用的较为普遍，常用的玻璃厚度有8、10、12、值；15ram。玻璃板的尺寸大多数在2m×2m范围以一分别为风荷载，地震作用作为可变内。本文分析所采用的简化模型所采用的尺寸为荷载产生的效应标准值；yG、yw、一各效应的分项系数；马世明，深圳市建筑设计研究总院门窗幕墙设计研究所、F一分别为风荷载，地震作用效应的组

6、地址：深圳市福田振华路8号设计大厦10楼合系数。电话：83785646用于强度理论计算时，采用+0．5设计值组合：⋯⋯5．4．1[JGJ102—2003】599年12月第6鱼蕉；：星q=1．4wk+0．5x1．3qEak4．1各厚度面板分析=1。4X0．001262+0．5×1．3×0．000123本节分析模型共三组：面板孔边距均为125mm，=0．001847MPa厚度分别为lOmm、12ram、15mm：分析的目的主用于挠度理论计算时，采用标准值：⋯⋯要是：5．4．1[]CjlO2-2003】①考查在面板孔

7、边距相同的情况下，随着玻璃wk=0．O01262MPa厚度的增加其内力及变形的变化情况。3有限元模型②上述条件相同的情况下四角开孔面板模型、3．1单元选择及边界处理四点支承不开孔模型的分析结果与理论计算值进玻璃面板选用的分析单元为壳单元shell63。行对比，考查分析模型的合理性。由于点式玻璃幕墙所采用的是万向活动连接③通过分析确立边未进行倒角的角开孔面板件，释放了部分孔边缘的平动约束，从而有效地消模型结果数据与四点支承不开孔模型及理论计算除了连接可能产生的面板的薄膜效应。因此四角开值之间的联系。孔面板模型支座

8、的处理方式为：一孔周边施加x、Y、以下分析对比结果可知：随着玻璃厚度的增大，z三向平动约束，一孔周边施加x、Y两向平动约玻璃板中心的应力和变形明显减小。束，一孔周边施加X、Z向平动约束，还有一孔周面板板中心处变形分析对比结果可知：未进行边施加Z向平动约束，以此使得面板有一定的面内倒角四角开孑L面板模型的变形值大致是理论计算平动更真实地模拟实际情况。四点支承不开孔模型值及不开孔模型分析值