工业建筑铝型材窗型材纵截面的有限元进行分析

发布时间：2021-12-15 15:17:31

现行规范《工业铝型材窗》 gb/t8479-2003第5.1条要求: 工业铝型材窗的受力分量应通过试验或计算确定。断桥铝材又叫隔热断桥铝型材，隔热铝合金型材，断桥铝合金，断冷热桥型材， 断桥式铝塑复型材。它比普通的铝合金型材有着更优异的性能。幕墙铝材采用优质高强度铝合金板材，其常用厚度为1.5、2.0、2.5、3.0MM，型号为3003，状态为H24。其构造主要由面板、加强筋和角码组成。角码可直接由面板折弯、冲压成型，也可在面板的小边上铆装角码成型。工业铝材一种以铝为主要成份的合金材料，铝棒通过热熔，挤压从而得到不同截面形状的铝材料，但添加的合金的比例不同，生产出来的工业铝型材的机械性能和应用领域也不同。未经表面处理的型材的最小实测壁厚须为1.4毫米。根据这一要求，目前工业铝型材窗厂家在工业铝型材窗框和风扇的断面设计中，大多采用1.4-1.6 mm 的壁厚，而在强度校核计算中，只考虑窗框的抗弯强度，而忽略了型材的强度分析。随着越来越多的高层建筑的出现，玻璃隔墙越来越大，较大的水平荷载将对纵剖面产生较大的局部应力，如果不小心，这里将出现较大的隐患。

现选择北京一栋高80米、地面粗糙度为C级的建筑，选用常规55系列工业铝隔热窗进行验算。固定玻璃的边框尺寸为1500X2000，工业铝型材采用6063-T5状态。

选取1000mm长构件信息进行分析验算(因构件以及所受荷载与构件设计长度可以成正比，而构件的纵截面抵抗矩亦与构件的长度成正比，所以我们最终纵截面的应力值与所选取一个构件的计算时间长度方向无关，不影响学生计算研究结果)，则构件的受力作用面积A=0.75x1=0.75m2。

室内扣件采用背面压入胶条，玻璃传递的水平荷载可以简化为集中在扣件的A点，扣件的B点约束在X轴和Y轴方向，扣件的C点约束在X轴方向。

计算结果如下：

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计算结果如下：

满足要求的<84.675N/mm2和85.5 N/mm2。

通过以上算例的计算可以看出，如果忽略纵断面的强度计算，在构件单位长度承受较大水平荷载的情况下，工业铝型材常规断面存在较大的隐患。

结论:在高层建筑中，当玻璃网格尺寸较大时，单位长度的构件承受较大的水平荷载。此时，不仅应检查中心竖框的横截面是否弯曲，还应检查内部扣环和框架部分的一些纵向截面的局部强度。建议卡扣壁厚不小于1.4 mm，为了提高强度，也可以选用T6型材。对于框架材料，T6状态或6063A品牌的工业铝带通保温型材尚未得到广泛应用。考虑6063-T5，型材的强度设计值为85.5 N/mm2。建议截面自由挑取部分的壁厚不小于2.0 mm，悬臂根部有较大的应力集中，型材圆角半径不小于2.0mm。