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【摘 要】：随着现代科技的发展，玻璃幕墙在社会上的使用率越来越高。点支式玻璃幕墙承载件主要分为驳接爪及夹具两种结构。本文从矩形夹具层次分析，其主要目的是要求矩形夹具能够保证安全性及受力不变形的能力。要求夹具横向能够承受一定的风压，纵向能够承受玻璃的自重，夹具会在这些载荷作用下，产生横向和纵向的弯曲变形。本文以矩形夹具为例，计算了矩形夹具受到载荷作用下的变形情况，并将理论与试验结果进行了对比分析，可为工程设计提供理论参考。
【关键词】矩形夹具;玻璃幕墙;静力分析
1.工程概况：
1.1基本信息：
幕墙标高：17.00m。
基本风压：（50年一遇）
地面粗糙度类别：B类
抗震设防烈度：8度
设计基本地震加速度：0.20g
玻璃结构：TP15+12A+TP15钢化中空玻璃
最大玻璃板块：
材料：前盖、后盖、肋板、后支撑板
1.2荷载计算：
按标高17.00m，角部区域计算风压：
（1）风荷载计算值：
风荷载设计值：
单块玻璃承受风荷载：
（2）玻璃自重计算
玻璃重力密度：。
玻璃面积：
玻璃自重标准值：
玻璃自重设计值：
（3）地震荷载计算
β：动力放大系数，取5.0
α：水平地震影响系数最大值，取0.16
γE：地震作用分项系数：1.3
单块玻璃承受地震荷载：
（4）作用效应组合
水平方向荷载考虑风荷载和地震作用（最大危险点处承受）;
垂直方向考虑自重：9.88kN。
按标高17.00m，角部区域计算
2.有限元模型基本信息：
（1）根据项目情况计算出水平方向风荷载和地震作用为13.21kN，竖直方向重力载荷为9.88kN。
（2）材料主要属性：弹性模量2.06×105MPa，泊松比0.3。
2.1 模型导入：
在Static Structural 模块中导入模型后，双击Geometry启动DesignModeler创建模型应用程序。
2.2初始网格：
在树形目录中选中“mesh”分支，在的属性窗格中将physics preferences设置为CFD。在树形目录中右击“mesh”，并选择“generate mesh”，进行网格的自动划分。使用视图操作工具和三个坐标轴来检查网格的划分情况。
2.3荷载施加过程：
（1）施加固定约束：选择4个螺栓杆内圆柱面为固定面。
（2）施加载荷：首先进行正风压方向的分析，水平方向设置垂直于后盖内表面载荷为13210N，竖直方向设置垂直于后盖中间肋板上表面载荷为9880N。下一步进行负风压方向的分析，水平方向分别设置垂直于后盖内表面载荷13210N，方向与正风压相反，竖直方向与正风压是荷载施加方向相同。
2.4求解：
总应力分布云图，正风压下最大主应力为92.721MPa，出现位置在中间肋板根部下方。负风压下最大主应力为165.11Mpa，下方长螺杆孔处。
3.结论
矩形夹具在正风压作用下，最大应力发生在承受重力载荷的中间肋板根部下方，应力最大值为92.721MPa;负风压作用下，最大应力发生在下方长螺杆孔处，应力最大值为165.11MPa，最大应力值均小于304不锈钢的强度设计值205MPa。从静力学分析结果可以看出，该矩形夹具结构能够满足工程的需要。同时，通过ANSYS的对矩形夹具进行静力分析，得到了在外力载荷作用下矩形夹具应力变化，对有限元分析过程有了一个直观的了解，为工程上幕墙夹具的设计提供了理论参考。
注：本计算是考虑风荷载和地震荷载对结构最不利（即最大值）情况下进行的。
参考文献：
[1]王丽，玻璃幕墙的技术特征及其表现力研究[D].浙江大学，2013
[2]盧瑞华，点支式玻璃幕墙的研究现状与发展[A].天津大学第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[CI天津大学，2006：8
[3]洪天华.风荷载作用下点支式玻璃等墙的动力性能研究[D].大连理工大学2007
【关键词】矩形夹具;玻璃幕墙;静力分析
1.工程概况：
1.1基本信息：
幕墙标高：17.00m。
基本风压：（50年一遇）
地面粗糙度类别：B类
抗震设防烈度：8度
设计基本地震加速度：0.20g
玻璃结构：TP15+12A+TP15钢化中空玻璃
最大玻璃板块：
材料：前盖、后盖、肋板、后支撑板
1.2荷载计算：
按标高17.00m，角部区域计算风压：
（1）风荷载计算值：
风荷载设计值：
单块玻璃承受风荷载：
（2）玻璃自重计算
玻璃重力密度：。
玻璃面积：
玻璃自重标准值：
玻璃自重设计值：
（3）地震荷载计算
β：动力放大系数，取5.0
α：水平地震影响系数最大值，取0.16
γE：地震作用分项系数：1.3
单块玻璃承受地震荷载：
（4）作用效应组合
水平方向荷载考虑风荷载和地震作用（最大危险点处承受）;
垂直方向考虑自重：9.88kN。
按标高17.00m，角部区域计算
2.有限元模型基本信息：
（1）根据项目情况计算出水平方向风荷载和地震作用为13.21kN，竖直方向重力载荷为9.88kN。
（2）材料主要属性：弹性模量2.06×105MPa，泊松比0.3。
2.1 模型导入：
在Static Structural 模块中导入模型后，双击Geometry启动DesignModeler创建模型应用程序。
2.2初始网格：
在树形目录中选中“mesh”分支，在的属性窗格中将physics preferences设置为CFD。在树形目录中右击“mesh”，并选择“generate mesh”，进行网格的自动划分。使用视图操作工具和三个坐标轴来检查网格的划分情况。
2.3荷载施加过程：
（1）施加固定约束：选择4个螺栓杆内圆柱面为固定面。
（2）施加载荷：首先进行正风压方向的分析，水平方向设置垂直于后盖内表面载荷为13210N，竖直方向设置垂直于后盖中间肋板上表面载荷为9880N。下一步进行负风压方向的分析，水平方向分别设置垂直于后盖内表面载荷13210N，方向与正风压相反，竖直方向与正风压是荷载施加方向相同。
2.4求解：
总应力分布云图，正风压下最大主应力为92.721MPa，出现位置在中间肋板根部下方。负风压下最大主应力为165.11Mpa，下方长螺杆孔处。
3.结论
矩形夹具在正风压作用下，最大应力发生在承受重力载荷的中间肋板根部下方，应力最大值为92.721MPa;负风压作用下，最大应力发生在下方长螺杆孔处，应力最大值为165.11MPa，最大应力值均小于304不锈钢的强度设计值205MPa。从静力学分析结果可以看出，该矩形夹具结构能够满足工程的需要。同时，通过ANSYS的对矩形夹具进行静力分析，得到了在外力载荷作用下矩形夹具应力变化，对有限元分析过程有了一个直观的了解，为工程上幕墙夹具的设计提供了理论参考。
注：本计算是考虑风荷载和地震荷载对结构最不利（即最大值）情况下进行的。
参考文献：
[1]王丽，玻璃幕墙的技术特征及其表现力研究[D].浙江大学，2013
[2]盧瑞华，点支式玻璃幕墙的研究现状与发展[A].天津大学第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[CI天津大学，2006：8
[3]洪天华.风荷载作用下点支式玻璃等墙的动力性能研究[D].大连理工大学2007