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编辑:-1 时间:2019-09-11 20:10 浏览:

  精度等级5P10P 保护用电流互感器的,误差不超过10%10P标示复合。

   者】:蔡明仪 吴海云 魏宪军 【摘 要】:本文借助有限元分析软件 ANSYS单元式幕墙组合立柱弯曲效应计算方法初探 发布时间:2010-01-27 【作,简化”的三种不同方法采用由“仿真”至“,柱在均布荷载下的弯曲效应计算了单元式幕墙组合立,结果的分析通过对计算,工程应用的计算方法探讨了适合 幕墙,应引起重视的问题并提出了使用时。 1.引言 对于单元式幕墙组合立柱弯曲效应的计算方法【关键字】:弯曲效应 计算方法 组合立柱 单元式幕墙,程技术规范规定我国现行幕墙工,按各自承担的荷载分别进行计算阴、 阳两部分的弯曲效应须。合立柱的 阴、阳两部分但如何将荷载分配给组,给出具体的方法现行幕墙规范未。简化”的三种不 同方法本文采用由“仿真”至“,布荷载下的弯曲效应计算组合立柱在均,应用的计算方法以探讨适合工程。闭口的角度从截面开、,合截面、双闭口组合截面、阴开阳闭组合截面和阴闭阳开组合截面可将组合立柱(以下简称为立柱)的截面形式概括为双开口组 ,1 所示如图 。面的主要结构特征根据既要 反映截,于复杂的原则又不使计算过,应用的截面相比与工程中实际, 省去了密封胶条及其相关构造部分图 1 中各截面做了如下简化:,化为直接接触并将该部分简;度设置的小突筋省去了从构造角;取 3 毫米截面壁厚统一。文中在本,柱作为基本研究对象将双开口截面组合立,式变 化对计算结果的影响并考虑荷载、跨距、截面形。双开口截面组合立柱弯曲效应的计算 在本节中图 1 单元式幕墙组合立柱的截面形式 2.,口组合截面采用双开, 3.5m立柱跨距为,kN/m均布线,触单元法”、“梁单元和等挠度条件法”分别采 用“壳单元法”、“梁单元和接, 柱的弯曲效应计算单跨简支立,们的偏差并比较它。的立柱有限元分析模型如图 2 所示2.1 壳单元法 使用壳单元建立,中其, 柱壁厚中面的方法来建立立柱的几何模型采用抽取立。元模型中在有限,LL63 单元采用 SHE。试算经,尺寸为 15mm确定网格的基本,较大的立柱中部区域对于应 力和变形均,细化为 8mm网格平均尺寸。性模量 E=7.00E4 MPa取 6063-T5 铝合金的弹,=0.33泊松比μ 。74 和 TARGE170使用接触单元 CONTA1,插接部分的相互作用来模拟阴、阳立柱,如图 3 所示接触对 的位置。 4 所示位置荷载施加在如图,向均布并沿轴。界条件施加约束按简支梁的边。SYS 软件使用 AN,元模型进行计算对上述立柱有限,)位移 立柱的最大位移发生在跨中得到立柱的弯曲效应如下: (1, 1 所示其值如表。的局部变形为滤去立柱,A、B 点)的位移来表示立柱截面的位移选择截面侧壁 中部(参见图 3 中 。数据可知由表中,别为 12.072mm、11.932mm阴、阳立柱 的最大合成位移 Usum 分。持插 接状态(如图 5 所示)由于阴、阳立柱在弯曲变形后仍保,位移很接近因此两者的。45.597 MPa 和 47.639 MPa(2)应力 阴、阳立柱的轴向应力最大值分别是 。属于薄壁结构由于幕墙立柱,仅产生弯曲应力弯曲变形后不,曲应力还有翘,此因,衡量其实际应力状态需 用等效应力来。 54.141 MPa 和 58.094 MPa阴阳立柱的 von Mises 应力最大值分别为,力约大 20%它们比轴向应。、阳立柱在弯曲变形后仍保持插接状态2.2 梁单元和接触单元法 鉴于阴,来简 化上述对立柱弯曲效应的计算本节使用“梁单元和接触单元法”。方法中在此,两根长度同为 3.5m 的梁使用 Beam44 单元建立,阴、阳立柱以分别模拟。间位置重合两根梁的空,75 和 TARGE169使用接触单元 CONTA1,的”插接” 作用来模拟阴、阳立柱。阳立柱的截面几何参数对两根梁分别赋于阴、。与“壳单元法” 相同材料、约束、荷载等均。元模型进行计算对该立柱有限, 单元得到,的位移几乎相同所以阴、阳立柱。移如表 2 所示阴、阳立柱的位。值分别是 47.915 MPa 和 46.918 MPa由于使用了接触 阴、阳立柱的轴向应力(即弯曲应力)最大。中不考虑薄壁效应由于 在梁单元,翘曲应力因而无。 由上述两种方法的计算结果可知2.3 梁单元和等挠度条件法,的位移很接近阴、阳立柱。此据,步简化:使用 Beam44 单元对立柱弯曲效应的 计算方法做进一, 3.5m 的梁仅建立一根长度为,组合截面几何特性参数对该梁赋于立柱 的,挠度和弯距计算立柱的,柱等挠度”条件并按“阴、阳立,立柱所受弯距分配 阴、阳,各自的应力并据此计算。实践中得到广泛应用此方法已在幕墙工程。“梁单元和接触单元法”相同梁的材料、约束和荷载均与,立柱有 限元模型进行计算使用 ANSYS 软件对该,位:mm)为:UX =0.000其结果如下: (1)最大位移(单;11.719UY = ;0.000 UZ = ;11.719Usum=;2.68 kN.m (2)最大弯距为 。柱等挠度”的条件根据“阴、阳立, ( M × I f / I ) / Wf 可以导出阴、阳立柱应力的计算公式: σ f=; / I ) / Wm 式中σ m = ( M × Im,立柱的弯矩和截面惯性矩M 和 I 分别为组合,、阳立柱的截面惯 性矩If 和 Im 分别阴,为阴阳立柱的截面抵抗矩Wf 和 Wm 分别。公式计算按上述,立柱的应力得到阴、阳,a 和 46.792 MPa分别为 43.496 MP。算方法得到的最大位移、 最大轴向应力和等效应力值2.4 三种计算方法所得结果的比较 用上述三种计,表 3、表 4、表 5及其相对偏差归纳 于。数据可知由表中, 轴向应力的相对偏差均小于 5%用上述三种方法计算所得最大位移、,算结果与“壳单元法”较接近“梁单元和接触单元法”的计,度条件法” 最简便而“梁单元和等挠。考虑翘曲应力由于梁单元不, (特别是双开口截 面组合立柱)时所以当用它计算属薄壁构件的幕墙立柱,算得到的最大等效应力约小 20%所得最大应力比用“壳单元法”计。用的立柱结构设计中在由 强度起控制作,引起重视此点应。 2.0 节对双开口截面组合立柱弯曲效应计算方法的分析基础上3 荷载、跨距、截面形式变化时不同计算方法计算结果的比较 在,析荷 载、跨距本节将进一步分,型式变化时以及截面,所得结果的偏差不同计算方法。 节立柱弯曲效应计算模型中的荷载值3.1.荷载变化 仅改变 2.0,计算立柱的弯 曲效应并分别用上述三种方法,表 6 所示计算结果如。、等效应力”一列注:表中的“轴向,和接触单元法”表示“梁单元,条件法”所得的轴向应力或“梁单元和等 挠度,等效应力的相对偏差与“壳单元法”所得。6 可见由表 ,法对立柱弯曲效应进行计算时当采用上述三种不同计算方,所得结果之间偏差的影响很小荷载变化对不 同计算方法。 节立柱弯曲效应计算模型中的跨距3.2.跨距变化 改变 2.0,度和挠度时并取满足强,的 最大荷载值立柱所能承受,75kN/m、1.5kN/m 即分别取 2.5kN/m、1.,算立柱的弯曲效 应用上述三种方法计,表 7 所示计算结果如。7 可知由表 ,法对立柱弯曲效应进行计算时当采用上述三种不同计算方,所得结果之间的偏差有较大影响跨距的大小对 不同计算方法。较大时当跨距,立柱 弯曲效应比较接近用不同计算方法所得的,应力之间的偏差明显减小尤其是轴向应力与等效。节立柱弯曲效应计算模型中的立柱截面形式3.3 截面形式变化 改变 2.0 ,度和挠度时并取满足强,受的最大荷载值立柱所 能承,/m、2.75 kN/m、2.5 kN/m 即分别取 1.75 kN/m、3.0 kN,计算立柱的弯曲效应用上述三 种方法。表 8 所示计算结果如。8 可知由表 ,对立柱弯曲效应进行计算时采用上述三种不同计算方法,得结果之间的偏差有较大影响截面形式对不同 计算方法所。截面(单闭口当采用闭口,口)时或双闭,的立柱弯曲效应比较接近用不 同计算方法所得,力之间的偏差大幅度减 小尤其是轴向应力与等效应,略去不计甚至可,的翘曲应力较小有关这与闭口薄壁构件。通过上述分析4 结语 ,效应的计算方法提出以下意见对单元式幕墙组合立柱弯曲。考虑了立柱的薄壁结构特点(1)虽然“壳单元法”,柱在 均布荷载下的弯曲效应能比较全面、真实地反映立,方法较复杂但此计算,费力耗时; 单元和等挠度条件法”均较简单“梁单元和接触单元法”和“梁,墙工程的立柱结构计算尤其是后者更适用于幕。元和接触单元法”(2)采用“梁单,柱挠 度与“壳单元法”所得挠度值很接近或“梁单元和等挠度条件法”计算得到的立,在 5%以内相对偏差均。元和接触单元法”(3)采用“梁单,单元法”所得最大应力值的相对偏差受立柱的截面形式影响很大或“梁单元和等挠度条件法”计算得到的立柱最 大应力与“壳。截面(双闭口当采用闭口 ,口)时或单闭,小于 5%相对偏差;开口截面时而当采用双,达 20%相对偏差可。此因,单元式幕墙立柱结构设计对于由强度起控制作用的,引起高度重 视应当对此问题,要时必,曲应力验算应进行翘。范均有相关规定英、美铝结构规,参考可作。

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