浅析铝板幕墙铝板加强肋设置

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【摘 要】铝板幕墙加劲肋的形式，加劲肋的连接固定方式，加劲肋截面尺寸校核及间距确定。

【关键词】铝板幕墙；加劲肋；截面，间距

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

引言

金属幕墙，作为一种建筑幕墙型式，用于建筑外立面装修。是将玻璃幕墙及石材幕墙中的玻璃板和石材板更换为金属板材的一种幕墙形式。由金属面板种类的不同可将金属幕墙分为：铝塑复合板、单层铝板、铝蜂窝板、防火板、不锈钢板等其他面板。下面以铝单板幕墙为例，其他不同面板的加劲肋设置原则与铝单板相同。

铝单板幕墙板的特点：

铝板幕墙钢性好、重量轻、强度高。 铝单板幕墙板耐腐蚀性能好，氟碳漆可达25年不褪色。

铝板幕墙工艺性好。采用先加工后喷漆工艺，铝板可加工成平面、弧型和球面等各种复杂几何形状。

铝板幕墙不易玷污，便于清洁保养。氟碳涂料膜的非粘着性，使表面很难附着污染物，更具有良好向洁性。

铝板幕墙安装施工方便快捷。铝板在工厂成型，施工现场不需裁切只需简单固定。

铝板幕墙可回收再利用，有利环保。铝板可100%回收，回收价值更高。

简介

对于金属铝板加劲肋的设计原则：

金属板中各种荷载或作用产生的最大应力标准值，应按照荷载作用效应组合设计值公式进行计算，所得到的最大应力设计值不应该超过金属板强度设计值。

对于尺寸的设计，可根据变形计算要求的需要，在铝板背面设置加劲肋，加劲肋的截面形式可以是角铝、槽铝、铝方管等，材质可以是铝合金或镀锌钢材。以保证幕墙的使用功能及安全性能，同时要求加劲肋也要具有足够的抗弯强度和变形挠度。

加劲肋与铝板的连接形式一般可采用焊栓焊接、结构胶胶接、3M胶带粘接等连接形式。采用焊栓焊接时，要确保板块外表面不变形、不褪色，焊接牢固。采用结构胶连接时，要满足结构胶的尺寸、施工及使用条件。采用3M胶带连接，需要注意胶带选型及组装条件。

对铝板加劲肋的认识

在金属铝板幕墙中，受建筑物构造及建筑幕墙整体分格的限制，由于铝板的厚度很小，幕墙用铝板单元板块在外部荷载作用下难以满足强度和挠度的要求，因此幕墙在设计时，在铝板板块的背衬面设置加劲肋，以增加铝板板块抵抗变形的能力和降低铝板应力。其实，加劲肋的设计要求是严格的，原则是满足规范对铝板强度及刚度要求。其布置间距由设计计算确定，其截面尺寸、形状、材质直接影响到铝板加劲肋间距。

加劲肋结构安装要求

加劲肋的高度不能突出铝板折边，避免加劲肋与幕墙龙骨干涉；

加劲肋应按照垂直铝板长边方向设置；

加劲肋两端与铝板折边留出10-15mm的距离，适应铝板偏差。

根据受力情况决定加劲肋的截面尺寸及材质选择；

加劲肋应按设计结构系统要求进行设置与制作。

加强肋计算校核

加劲肋的计算，其依据按照等效均布荷载前提下来进行计算的。这只是一个近似计算方法，但对于建筑幕墙铝板板块来说比较接近实际的一种计算方法。

加劲肋的间距计算，加劲肋间距，要满足铝板板块的区格抗弯强度的设计计算要求。其大小取决于铝板本身的抵抗变形的能力，与铝板材质、规格和外部荷载有关。

加强肋受力模型

加筋肋应与板块的折边或付框可靠连接，因为此时的肋成为了板的支承梁，而支承梁需要支撑点作为支座，它将把由面板传来的荷载传递给幕墙框架体系。

实际算例

下面通过计算过程说明铝板加劲肋的截面确定、间距确定。

铝板加强筋计算

幕墙中的危险部位位于50米,铝板厚t1＝3mm，铝板分格尺寸为2000mm×1200mm，背后有槽型加强筋，加强筋厚t2＝3mm，高H1＝23mm，宽L1＝43mm，加强筋间距B＝500mm，加强筋材料许用强度为129.5 N／mm2。

1)荷载计算

a. 风荷载标准值的计算

Wk＝βgZ•μs1•μz•Wo

＝1.807×1.2×1.104×.55

＝1.317 KN／m2

b. y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为

qEy＝βe•αmax•γ板•t1

则 qEy＝βe•αmax•γ板•t1

＝5×0.08×27×3

＝0.032KN／m2

c. 竖框所受线荷载组合标准值

q刚度y＝Wk×B

＝1.317×1.2

＝0.659KN／m

d.强度荷载组合如下

q＝1×1.4×1×Wk＋1.3×0.6×qEy

＝1×1.4×1×1.317＋1.3×0.5×.032

＝1.869KN／m2

加强筋所受线荷载为

q强度＝q×B＝1.869×500

＝0.934KN／m

2)加强筋刚度和强度验算

加强肋的局部压屈应力为:

fc＝0.4×E×(t2/H1)2

＝0.4×70000×(3/23)2

＝129.5 (N/mm2)

面板参与宽度为:

Be ＝t1×(K×E/fc)0.5

＝3×(6.3×70000/129.5)0.5

＝175.1 (mm)

加筋肋钉间距为:

L＝1.9×t1×(E/fs)0.5

＝1.9×3×(70000/129.5)0.5

＝132.52 (mm)

加筋肋面积为:

A2＝(2×H1+L1-2×t2)×t2

＝(2×23+43-2×3)×3

＝249(mm2)

加筋肋静矩为:

Fy2 ＝(L1-2×t2)×t22/2+H12×t2

＝(43-2×3)×32/2+232×3

＝1663.5(mm3)

加筋肋重心为:

Yc2＝Fy2/A2＝1663.5/249＝6.68(mm)

加筋肋惯性矩为:

I2＝t2×H13/6+(L1-2×t2)×t2×(Yc2-t2/2)2+(H1/2-Yc2)2×2×t2×H1

＝3×233/6+(43-2×3)×3×(6.68-3/2)2+(23/2-6.68)2×2×3×23

＝10658.02(mm4)

面板参与面积为:

A1＝Be×t1

＝175.1×3

＝525.3(mm2)

组合截面面积为:

A＝A1+A2＝525.3+249＝774.3(mm2)

截面静矩为:

fy＝A2×Yc2+A1×t1/2＝249×6.68+525.3×3/2＝2451.27 (mm3)

截面形心为:

Yc＝fy/A＝2451.27/774.3＝3.17 (mm)

截面的惯性矩为:

Ix＝I2+A2×(Yc-Yc2)2+A1×(Yc+t1/2)2

＝10658.02+249×(3.17-6.68)2+525.3×(3.17+3/2)2

＝25181.94 (mm4)

加强肋最大挠度为:

f＝q刚度y×b4×(25/8-5×(B/2b)2+2×(B/2b)4)/(240×E×Ix)

＝.659×12004×(25/8-5×(500/(2×1200)2+2×(500/(2×1200)4)/(240×70000×25181.94)

＝9.41(mm)＞[f]＝4mm

所以加强筋的挠度不满足要求。

截面的抵抗矩为:

Wx＝Ix/(H1-Yc)＝25181.94/(23-3.17)＝1269.89 (mm3)

最大弯矩为:

Mmax＝Q强度×b2×(-3+(B/b)2)/24

＝.934×12002×(-3+(500/1200)2/24

＝-158390.83(N•mm)

应力为:

σ＝|Mmax/Wx|＝|-158390.83/1269.89|＝124.73(N/mm2)≤fs＝129.5（N/mm2)

所以加强筋的强度满足要求。

结语

本文通过对铝板加强筋的介绍，通过计算确定加劲肋的截面及间距。提高了设计人员对于一些铝板相关附件的认识及其了解，方便了日后的工作学习。

参考文献：

《金属与石材幕墙工程技术规范》 （JGJ133-2001）

《建筑幕墙》 （GBT 21086-2007）

《建筑结构荷载规范》 （GB 50009-2012）