索网玻璃幕墙的有限元计算与分析.pdf

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1、２０１６年第１６期（总第１９３期）江西建材应用研究索网玻璃幕墙的有限元计算与分析１２３赵欣，何志荣，杨俊超１．武昌首义学院，湖北武汉４３００７４；２．武汉理工大学，湖北武汉４３００７０；３．湖北工业大学，湖北武汉４３００６８摘要：以直径６０ｍ鱼腹式圆柱形拉索幕墙为对象，采用通用有限元分析软件《索结构技术规程》［５］设计索截面时需满足：１６６．７ｋＮ，而其抗拉设计值ＭＩＤＡＳ／Ｇｅｎ建立有限元模型并对其进行静、动力分析。分析结果表明：为４８４／２＝２４２ｋＮ；横向稳定索最大轴力为１２９．５ｋＮ，其抗拉设计值为（１）ＭＩ

2、ＤＡＳ／Ｇｅｎ能满足复杂拉索幕墙分析计算的要求。（２）拉索虽为柔３６３．５５／２＝１８１．８ｋＮ；竖向稳定索及重力索最大轴力为６０．４ｋＮ，其抗拉性结构，通过合理布置也可以取得较大的整体刚度。（３）风荷载及温度设计值为２２０．３９／２＝１１０．２ｋＮ；该索网结构满足设计要求且有较大安荷载对结构起控制作用，对于水平荷载需设置有效的抗侧移构造措施。全储备。因幕墙结构不仅要承受正风压，还要承受负风压，拉索、杆体关键词：拉索玻璃幕墙有限元分析系应在正、反两个方向上形成承受水平荷载的稳定结构体系。对于对称的索杆支撑体系，在正、

3、负风压作用下承力索与稳定索功能会发生相随着城市化进程的推进，各种类型的建筑应运而生，同时人们对建应转变这样就保证了在正、负风压的情况下，支撑结构的完整性。针对筑外观有着更高的追求。拉索幕墙由于其造型独特，在结构上是一种该工程特点，在两个主受力方向设定双重稳定索及索桁架。止不均匀柔与刚的结合，在建筑效果上通透性强等优点得到越来越广泛的应用。变形的发展，这样桩间土上部填土将自身的部分荷载转移到了桩顶上本文采用通用有限元分析软件ＭＩＤＡＳ／ＧＥＮ，建立拉索幕墙有限元计算部填土，从而减小了桩间土上的应力而增大了桩顶上的应力，

4、即填土中模型，通过对其行静、动力作用下的受力分析，研究索网式幕墙的受力产生土拱效应。由于升温会造成拉索的预应力损失，其变形相应增大，特点。对设计过程中的参数选取以及计算分析做简要介绍。此时对挠度控制不利，故计算时考虑恒载、风荷载、水平地震荷载以及１结构计算模型简介升温荷载组合工况进行挠度控制。根据相关规范要求，索网挠度控制１．１计算模型及假定为１／２００。索结构最大变形为５．３ｍｍ，为跨度的１／２２０７，满足变形要对于拉索的分析，常考虑索的应力应变关系处于弹性阶段不考虑求。材料非线性因素。虽然索只能受拉不能受压，但因

5、为设计中不允许索（２）支撑结构。支撑结构在施工和使用过程中的挠度（变形）会影中出现压力而退出工作，所以一旦分析结果显示索中出现压力就说明响索桁架的有预效应力值以及索桁架的形状，进而影响索桁架的刚度施加的预拉力不够，需要加大初始预拉力。除在设计中需要考虑部分和稳定，如果变形过大，对面板的安装也会产生偏差。索失效退出工作的情况，否则是没有必要给索指定拉压限定的。因此２．２结构动力分析也不需要考虑边界条件和用，玻璃面板对支撑结构刚度有一定的贡献，结构质量和刚度分布是否合理可由结构的自振特性这一固有的指故建立限制等情况，只需

6、要考虑几何非线性因素。标来体现。结构的自振特性直接影响到风和地震等动力荷载作用于结［１］对于索网玻璃幕墙结构，玻璃面板与索网共同模时将玻璃以板构自身的效应。单元的形式模拟以模拟幕墙玻璃与索共同工作的受力状态。将环形幕３结语墙等角度分为１６个单元，中间以支撑结构做分格，根据实际情况，拉索（１）预应力索网是一种典型的几何非线性大变形柔性结构，因此在用索单元模拟，支座为刚性支座。其中单个索网横向采用跨越能力较分析中需考虑多方面因素的影响．通用有限元软件ＭＩＤＡＳ／Ｇｅｎ能满足大的鱼腹式桁架，其竖向高度约为１３．５ｍ，横向宽

7、度约为１１．７ｍ，鱼腹计算分析要求。（２）索网虽为柔性结构，但通过合理的结构布置能提高桁架失高为１ｍ。为抵抗水平荷载产生的变形在索桁架中间增设一道整体刚度，从而减小对风、地震荷载的敏感度。（３）水平荷载对幕墙结竖向索桁架。支撑结构采用管桁架以及格构柱，屋盖采用凯威特Ｋ８型构作用明显，采取中部增设一道竖向索桁架能有效地减小整体索的挠单层网壳。索网面材为８＋１．５２ＰＶＢ＋８ｍｍ钢化夹胶玻璃。在计算过度。程中，采用几何非线性分析，考虑结构的应力钢化效应。计算以挠度计算为主（挠度控制为横向跨度的１／２００），计算强度时模型

8、及索的预应参考文献力均与挠度计算时相同，仅施加荷载相应变化。［１］张其林．玻璃幕墙结构［Ｍ］．济南：山东科学技术出版社，２００６．１．２荷载［２］ＧＢ５０００９－２０１２建筑结构荷载规范［Ｓ］．北京你：中国建筑工业出本结构综合考虑恒载、活载、风荷载、温度荷载以及地震荷载各种版社，２０１２．不同组合，具体荷载取值如下：（１）恒载：拉索及节点锁具自