板材之家讯:1、前言
在幕墙设计过程中,在做到安全适用、保证质量、符合相关规范要求前提下,尽量使我们的设计做到经济合理,幕墙材料成本降低。我们知道,幕墙的材料成本,尤其是铝型材的成本取决于幕墙的系统设计,不同形式的幕墙,其造价是不同的,而相同种类形式的幕墙,不同的设计取材,工程造价也是不一样的。如何合理优化幕墙铝型材(主要立柱、横梁)设计,降低材料消耗使我们每个设计师都要面临的问题,也是我们需要认真思索的问题,只有做到铝型材的优化设计,合理配套使用,在满足幕墙的使用、保证质量、方便维护良好的使用寿命的前提下,降低材料消耗,才能在投标过程中占有优势,在施工过程中给企业带来更大的经济效益和社会效益。
下面,结合我们的多年设计情况,介绍几种型材优化设计要考虑的几个方面,供大家参考与探索。
2、型材截面优化设计
在相同条件下,幕墙铝型材的材料成本,取决于单位面积幕墙所用的铝型材数量。也就是取决于铝型材的截面面积,截面面积越大,所用的铝型材重量越多,反之则相反。在设计时,在满足荷载计算要求前提下,如何减小型材的截面面积,是型材设计需要考虑的问题。
幕墙型材(立柱、横梁)受力主要为弯矩作用,弯矩作用下其承载力符合下面公式要求
σ=M/W = MY/I
M—弯矩(N.m)
W—在弯矩作用方向的净截面弹性(最小) 抵抗矩(mm3)
σ—抗拉强度(N/mm2)
I—惯性矩(mm3)
Y—型心坐标(mm)。
从上边公式可以看出,型材(立柱、横梁)抗拉强度取决于型材本身的抵抗矩、型心坐标与惯性矩。在单位外形尺寸、截面面积(材料重量)不变条件下,采用的型材抵抗矩、惯性矩越大,其抗拉强度越大,承受外部荷载能力越强。
型材的挠度计算公式
f=5 SkEL h4/(384EI)
I—惯性矩(mm4)
SkE—荷载组合作用下最大弯曲应力标准值(N/mm2)
L—型材(立柱或横梁)间距(mm)
h—型材支点最大跨度(mm)
E—铝板沿加劲肋的弹性模量(N/mm2) 铝材E=0.7×105
f—挠度。
我们在使用的型材(立柱或横梁)挠度越小越好,计算结果必须符合规范要求的范围之内。当幕墙分格,楼层高度,线荷载都不变的情况下,挠度的大小取决于型材的惯性矩。
在单位外形尺寸、截面面积(材料重量)不变条件下,采用的型材惯性矩越大,其挠度越小。
图1与图2就是型材(立柱)的示意图。表中为两种图例型材质量特性值。
我们知道,相同截面形状的不同截面面积的型材的抵抗矩和惯性矩是不相同的,相同截面面积的不同截面形状的型材的抵抗矩和惯性矩也不同。截面面积影响着材料的成本,因此我们在设计中必须考虑以最少的耗材来达到我们设计理想结果。以图1、图2 为例,外形相同、壁厚不同形状、截面面积相同的截面特性值做以比较。
从上表中可以看出,型材截面面积是相同的,也就是说线密度是一样的,如果采用相同材质的材料,用料(成本)是一样的。但是截面特性(抵抗矩、惯性矩)是不同的,也就是抵抗变形的能力是不一样的。本图例中,由于幕墙主要荷载为垂直于幕墙平面作用的风荷载,因此惯性矩Ix、。抵抗矩Wx越大越好,也就是说,如保证同样的截面特性效果,承受住相同的外力能力,采用图1截面比较来说是省料的。
一个幕墙设计师,不光是要考虑系统设计的合理性,还要考虑材料截面优化设计,以最省料的截面形状来满足幕墙承受的荷载要求。
3、型材壁厚设计
3.1幕墙立柱
《玻璃幕墙工程技术规范》要求,立柱截面主要受力部位的厚度,应符合下列要求:铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm,闭口部位的厚度不应小于2.5mm。因此,我们在幕墙立柱设计时,尽量采用截面闭口型材。板材之家为您提供最全面的钢管,板材,铝管,铝材,板材钢管品牌的装修知识点和各种板材钢管的导购与在线购买服务,拥有最便宜的板材钢管价格和最优质的售后服务,每天都有秒杀的抢购活动哦!敬请登陆板材之家:http://bancai.jc68.com/
型材选购:如何通过幕墙铝型材优化设计降低材料成本
2015-01-20 浏览:86