有限元分析技术在外窗玻璃压条方案设计中的应用

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1、圃“有限元分析技术在外窗玻璃压条方案设计中的应用郭鸿王洪涛郝伟中国建筑科学研究院中国建筑标准设计研究院摘要：抗风压性能是衡量建筑外窗安全性的重要指标，如何合理的进行抗风压设计是设计师必须考虑的问题。本文结合试验室检测结果，对铝合金外窗玻璃压条研究开发过程中的问题进行深度剖析。通过ANSYS有限元软件对几种不同方案分析比较。提出了优化设计方案，很好地解决了试验过程中由于局部杆件缺陷导致的外窗抗风压性能降低的问题。关键词：抗风压性能；外窗；有限元；玻璃压条；设计优化Abstract：Windloadresistanceperformanceisanimpor

2、tantindicatorofthesecurityofexternalwindows．Howreasonableisthedesignforwindpressuremustbeconsidered．Thisarticlecombinesthemeasuringresultoflaboratorytesting．Dissecttotheproblemthattheglazingbeadintheprocessofresearchanddevelopmentdeeply．ThroughANSYSfiniteelementanalysissoftwareto

3、severalkindofdifferentplancomparison．Proposedoptimizationdesign，solvedtheproblemwellthatthedefectofsomedefectscausetoresistthewindloadresistanceperformancetoreduceinthetest．Keywords：windloadresistanceperformance，externalwindow，finiteelementanalysis，glazingbead，designandoptimize1概

4、述作为建筑围护结构的重要组成部分，外窗赋予建筑新的生命，承载着人们对大自然的渴望，视觉上要求室内外环境的交融，而空间上又必须保证安全、舒适，不受风吹Et晒的影响⋯，睦同耐久、关闭严密、开启灵活、便于维修、清洁是现代化建筑埘它的要求，随着工业化的不断发展。人们对外窗提⋯r更高的要求。首先，从外观上讲。丰富的颜色、造型又赋予r外窗新的生命，建筑整体艺术效果、虚与实的结合都让人们体会到那种触手可及的美。其次，从节能环保角度来说。外窗作为建筑节能的薄弱环节，据2010年7月5El联合国环境署在上海世博会发布的《建筑与气候变化：决策者摘要》显示，建筑行业占全球温室

5、气体排放的30％，并消耗了40％的全球资源[21。据国内统计，我国外窗能耗约占建筑能耗的50％左右。所以说，在当今能源紧缺的大环境下，外窗的节能设计越来越被重视。最后．外窗的舒适性、隔声性能、光学性能等方面都直接影响着人们的13常生活、工作，是设计时不可或缺的要素。本文以外窗的压条设计为出发点，既要考虑安装与拆卸时的柔度以便操作，又要保证实际使用过程中的刚度以保证安全。通过对三个系列外窗产品进行的抗风压试g妒1．结果显示压条刚度不足，均未达到理论设计荷载铝合金压条即变形、弹出，随后玻璃脱离窗框而摔碎。因此，我们对压条的实际受力状况进行建模分析，并提出几种

6、改进方案进行比较，从而找出介于易装卸和安全耐久之间的较合理的截面形式。2压条设计与嵌固分析玻璃压条的安装，首先是将压条弯钩部位卡入槽口，图1中槽1：3进入尺寸为15．90mm，而图2中压条下13尺寸为BC=16．25mm，然后在侧边用力挤压，右下角产生0．5mm左右(考虑喷涂厚度)的弹性变形，压条即可进入槽口。同理，当处于风荷载状态下，右下角处的变形不能超过O．35mm(偏于安全，不考虑喷涂厚度)，否则压条将从槽口脱离，从而使玻璃脱落。因此一个合理的压条设计方案．应满足：条件l：安装就位时，压条不发生塑性变形．即应力不超过弹性极限：条件2：承受风荷载时，

7、压条Bc点间的相对位移应小于O．35mm(图2)，使得压条不会脱槽。162013．02图1压条安装与窗框槽口尺寸单位：mm0．9128．40图2玻璃压条截面尺寸3外窗抗风压试验与压条受力表1压条所承受的风荷载试验风压压条均匀受力状态考虑不均匀受力状态F／(N／m)／Pa开启固定开启固定20005966841192136825007458551490171030008941026178820523500104311972086239440001192．1368238427364500134115392682307850001490171029803420三

8、个系列的试验样品尺寸均为1500mmxl500mm．一半固定一半开启的内开窗(图