【門窗幕墻網(wǎng)】

前言

　　ANSYS是大型的有限元處理軟件，具有功能完備的前后處理功能，強大的圖形處理能力，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。ANSYS功能強大，操作簡單方便，現(xiàn)在已成為國際最流行的有限元分析軟件，也廣泛應用于建筑領域，受結構師的青睞。

　　本文主要論述Ansys在建筑幕墻計算中的應用。

　　ANSYS程序提供了高質(zhì)量的對CAD模型進行網(wǎng)格劃分的功能。與普通結構計算軟件相比，ANSYS不僅可以達到普通計算標準，通過網(wǎng)格劃分功能對復雜模型進行有限元網(wǎng)格劃分，能夠使誤差低于用戶定義的值，從而使計算的精度超出普通結構軟件的精度。

　　本案例針對的是ANSYS在幕墻板塊、型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）及連接件在幕墻中的應用。

　　一、異形穿孔鋁板的計算

　　1、本案例鋁板為3mm異形穿孔鋁板，板塊尺寸1180*2640*(0~450)，強度計算荷載值q=1.4wk+0.5×1.3qEAk =0.001442MPa

　　撓度計算荷載qk=wk+0.5qEAk=0.001032MPa

　　模型采用SHELL181單元建立面板，邊界條件上下邊簡支，左右兩側采用點支承。模型如下圖所示。

　　2、求解結果

　　鋁板應力云圖：最大應力90.58Mpa<97 MPa

　　鋁板撓度云圖：最大撓度20.2mm<1390/60=23.2mm

　　二、鋁合金龍骨計算

　　1、龍骨跨度3600mm，上下端簡支，計算強度荷載值q=qw+0.5qE=2.814N/mm,撓度計算荷載值q=qw=2.7514N/mm，計算模型采用BEAM188單元建立鋁合金龍骨，型材截面及參數(shù)如下圖所示

　　型材應力云圖：最大應力85.9Mpa<90MPa

　　型材撓度云圖：最大撓度19.07mm<23mm

　　用其他計算方法輸入相同荷載進行計算：

　　計算強度N/An+Mx/Wnx= =86.9MPa

　　型材撓度 df=5qkL4/384EIx=19.88mm，

　　通過計算對比，ANSYS計算與簡化計算模式計算結果基本一致，

　　ANSYS 計算云圖數(shù)據(jù)更加精準并能直觀的呈現(xiàn)構件受力情況。

　　三、玻璃板（詞條“玻璃板”由行業(yè)大百科提供）塊的計算

　　1、本案例玻璃采用15mm單層鋼化玻璃，分格尺寸為1965*3960mm，

　　強度計算荷載值q=1.4wk+0.5×1.3qEAk =0.0022MPa

　　撓度計算荷載值qk=wk+0.5qEAk=0.00182MPa，約束條件為非四邊框簡支及點支撐，邊界條件為上下、左邊簡支，右邊采兩點支承。采用SHELL181單元建立玻璃面板。

　　玻璃應力云圖：最大應力59.6Mpa<84 MPa

　　玻璃撓度云圖：最大撓度26.34mm<1965/60=32.7mm。

　　四、連接件的計算

　　1、構件采用125x80x8mm鋼連接件，計算荷載值經(jīng)過折算施加在孔壁上 計算荷載值q水平=62.0MPa，q垂直=15.8MPa采用SOLID185單元建立實體面板。

　　應力云圖：最大應力120.24Mpa<160 MPa

撓度云圖

　　五、小結

　　通過以上云圖數(shù)據(jù)分析：幕墻面板單元采用SHELL181單元，龍骨采用BEAM188單元，構件采用SOLID185單元來進行模擬計算可以滿足結構受力要求，可以更直觀的顯示各部位的受力情況，為設計師在結構設計的合理性上給予了極大的幫助，希望以此例為基礎，為各類異形幕墻的面板龍骨及構件進行工程驗算，既能保證工程的安全，又能節(jié)約造價成本。

　　參考文獻

　　【1】 石材幕墻');callServer('金屬與石材幕墻');">金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范JGJ102-2003.

　　【2】 玻璃幕墻');callServer('玻璃幕墻');">玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ 133-2001.

　　【3】 建筑玻璃應用技術規(guī)范JGJ 113-2015.