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(qiáng)大的圖形處理能力，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，也廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，受結(jié)構(gòu)師的青睞。
本文主要論述Ansys在建筑幕墻計(jì)算中的應(yīng)用。
ANSYS程序提供了高質(zhì)量的對(duì)CAD模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分的功能。與普通結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件相比，ANSYS不僅可以達(dá)到普通計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)網(wǎng)格劃分功能對(duì)復(fù)雜模型進(jìn)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(jì)算的精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）超出普通結(jié)構(gòu)軟件的精度。
本案例針對(duì)的是ANSYS在幕墻板塊、型材及連接件在幕墻中的應(yīng)用。
一、異形穿孔鋁板的計(jì)算
1、本案例鋁板為3mm異形穿孔鋁板，板塊尺寸1180*2640*(0~450)，強(qiáng)度計(jì)算荷載值q=1.4wk+0.5×1.3qEAk =0.001442MPa
撓度計(jì)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(jiǎn)支，左右兩側(cè)采用點(diǎn)支承。模型如下圖所示。
2、求解結(jié)果
鋁板應(yīng)力云圖：最大應(yīng)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(jì)算
1、龍骨跨度3600mm，上下端簡(jiǎn)支，計(jì)算強(qiáng)度荷載值q=qw+0.5qE=2.814N/mm,撓度計(jì)算荷載值q=qw=2.7514N/mm，計(jì)算模型采用BEAM188單元建立鋁合金龍骨，型材截面（詞條“截面”由行業(yè)大百科提供）及參數(shù)如下圖所示
型材應(yīng)力云圖：最大應(yīng)力85.9Mpa<90MPa
型材撓度云圖：最大撓度19.07mm<23mm
用其他計(jì)算方法輸入相同荷載進(jìn)行計(jì)算：
計(jì)算強(qiáng)度N/An+Mx/Wnx= =86.9MPa
型材撓度 df=5qkL4/384EIx=19.88mm，
通過(guò)計(jì)算對(duì)比，ANSYS計(jì)算與簡(jiǎn)化計(jì)算模式計(jì)算結(jié)果基本一致，
ANSYS 計(jì)算云圖數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)并能直觀的呈現(xiàn)構(gòu)件受力情況。
三、玻璃板塊的計(jì)算
1、本案例玻璃采用15mm單層鋼化玻璃，分格尺寸為1965*3960mm，
強(qiáng)度計(jì)算荷載值q=1.4wk+0.5×1.3qEAk =0.0022MPa
撓度計(jì)算荷載值qk=wk+0.5qEAk=0.00182MPa，約束條件為非四邊框簡(jiǎn)支及點(diǎn)支撐，邊界條件為上下、左邊簡(jiǎn)支，右邊采兩點(diǎn)支承。采用SHELL181單元建立玻璃面板。
玻璃應(yīng)力云圖：最大應(yīng)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(jì)算
1、構(gòu)件采用125x80x8mm鋼連接件，計(jì)算荷載值經(jīng)過(guò)折算施加在孔壁上 計(jì)算荷載值q水平=62.0MPa，q垂直=15.8MPa采用SOLID185單元建立實(shí)體面板。
應(yīng)力云圖：最大應(yīng)力120.24Mpa<160 MPa
撓度云圖
五、小結(jié)
通過(guò)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(gòu)件采用SOLID185單元來(lái)進(jìn)行模擬計(jì)算可以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，可以更直觀的顯示各部位的受力情況，為設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性上給予了極大的幫助，希望以此例為基礎(chǔ)，為各類異形幕墻的面板龍骨及構(gòu)件進(jìn)行工程驗(yàn)算，既能保證工程的安全，又能節(jié)約造價(jià)成本。
參考文獻(xiàn)
【1】 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003.
【2】 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ 133-2001.
【3】 建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JGJ 113-2015.
