讨论：

 

1、开始做单元幕墙设计的时候，同样受到很多“理论”的影响，无论从设计的概念还是应用到工地，吃了很多的亏，排水、受力的认同在实践中全部都被扭曲。最初设计的单元幕墙几乎每个都存在严重的问题，甚至有的单元幕墙不得不全部封闭，比框架幕墙还要惨！

 

经过无数次的失败最后找到了一点点规律；单元幕墙的单元板块，与窗的很多技术指标相似，但只靠框的局部与主体结构连接，受力体系比窗的状况要差很多，所以要考虑自身的稳定。因为单元之间的插接是靠搭接传力的，不能等同于完全闭合的框料。那么单元之间的插接即使不是完全闭合的框料，相互之间的作用是事实存在的，只是运动规律不同而已，还是存在差别的。

 

关于是用开口型材做单元幕墙好，还是用闭口型材好，关键还是要看具体工程状况的具体要求，板块大小、挂接形式、板块内部的布置情况同样使单元框的选择有所不同。没有完全一样的建筑，不可能完全套用，也不可能存在相同的计算结果。

 

科学是在实践中得到的自然规律，不存在越辩越明的社会伦理道德，自然科学中1+1只能等于2，不可能有第二个结果。

 

2、如有人想在框料中设计个闭合腔来组织排水，或在竖料中设计一个闭合腔用于单元之间安装插接，这也是幕墙设计的一个重要考虑点，无可非议，只是费点铝料。但是，作为铝型材设计的一个重要特点是铝型材可以设计成任意形状去挤压。作为一个幕墙专业设计人员，必须能够做到将铝型材设计成集建筑、结构等多功能于一体，甚至是一个小支腿（intermediate stiffeners, edge stiffeners of an aluminum profile）。几乎所有单元安装插接的功能要求或其它建筑功能，如果设计周全的话，闭口型材能做到的，开口型材都能做到。

 

单元幕墙设计的核心是框料设计。我不太明白你说的＂单元板用开口型材、还是用闭口型材是单元板内部构造形式决定的吧？＂。什么是＂单元板内部构造形式＂？框料设计不决定用开口型材或闭口型材？难道是玻璃，铝板？

 

＂与单元的稳定性有关？＂一个单元一般至少有三根横料，低横料，中横料和顶横料。难道开口型材组装成的单元，其稳定性跟闭口型材组装成的单元不一样？安装后，单元用连接件和主体相联，单元之间相互锁合。建筑立面上安装后的开口型材组装成的单元和闭口型材组装成的单元受力会不一样？其稳定性会不一样？

 

3、我对计算不是很懂。

我只知道钢方管和槽钢的性能不一样，其它的我还真的不知道。

 

 

我是生产一线工人，经常在生产车间工作、工地安装我也是常客，最大的单元板组装过高度将近16米的。不管多大的单元，材料加工出来是什么状态、组装起来的框是什么状态、固定好面板是什么状态、安装到建筑结构上以后是什么状态、使用过程中是什么状态，我还是很清楚的。搞理论还是不行的，看来还得向大家好好学习啊！

 

4、本人搞理论，实践也没少做过。除没有真真地段过很多型材外，我也亲自组装过不少单元，亲自安装过不少单元， 甚至一些构件式幕墙。我还真没感觉到有什么“稳定性“问题。１６米高的单元已经远远超过正常的单元高度，非常明显需要很多特殊的设计和安装考虑，其问题不能代表正常标准单元的问题。

 

5、其实，中国幕墙的三位牛专家对中国幕墙所作的贡献还是不小的。我十多年前下海入行玻璃幕墙行业时，在大约两年的时间内，大体上阅读了那三本牛书和一些国外幕墙设计的书籍和文章。本人对三本牛书的评价还是正面的，虽然也有不少问题。他们对中国幕墙从无到有的理论和实践的介绍，总结和贡献是值得赞扬的，尽管其中的一本书有“他说......"等多处从外文翻译而来的抄袭行为，严格地说，是剽窃。

 

但是，本人对中国幕墙规范的第一版持负面评价意见，其问题太多，作为国家规范是不应该有如此多的问题的。

 

窗框受力多半是作为一个小跨超静定梁或很小跨的简支梁加两段悬臂处理计算的，视具体情况而定。幕墙的竖料多半是作为N跨的N个连续静定梁来设计计算的。从变形上来说，窗框在设计荷载作用下，其变形几乎为零。但是，幕墙的竖料在设计荷载作用下，其变形相对于窗框来说要大得多。如果你有机会的话，在暴风雨的天气时，特别是风力较大的情况下，从一个建筑物去观察临近的另一个建筑物的玻璃幕墙，你会很明显地发现玻璃的较大变形， 有时你会观察到竖料的极其微小变形。幕墙不是窗的延伸，幕墙和窗的不同太多太大。我工作过的一家外国幕墙公司的一个幕墙销售人员因为在向客户介绍幕墙时说幕墙是窗的延伸而被老板知道后遭解雇。

 

我们应该在讨论中提高对科学的自然规律的认知，从而尽量避免设计，生产和安装出1+1永远小于2的幕墙产品。

 

6、从无到有，大抵也不算错，毕竟是一张白纸上写东西。但是任何一个技术人员，都应该有一定的职业操守。没有人什么都懂，任何观点都对。越是公众人物、权威，越应该对自己的言行负责。白纸上写上黑字容易，可写好了再改过来，那就很难了。可惜的是，事实不是您所说的那个样子。那些害人理论误导了一代又一代的幕墙初学者。其实人真的不可能一辈子不犯错，错了要改，不然就会害人。大家都不是瞎子，他们是怎么对待别人指出的错误的。没有所谓的全才，既懂理论，也懂计算，又懂热工、又懂材料、又懂幕墙节点设计、又懂施工。这样的人存在吗？即没有国内经验，也没有实践，那些新型幕墙理论从哪里来的，还不是从国外介绍来的，可是您也得客气点，署下人家的名好不好。还好意思给自己贴个擅长幕墙新产品理论的标签。公共节能规范出来刚多长时间，”老师“们就能够活学活用，到处讲课了。偶就不懂了，我感觉自己得了恩师真传，感觉进步就挺快了。可是年富力强、记忆力还没有退化、重点名校毕业的我，掌握知识的能力和速度居然比老人家差了一个光年，岂不悲哉。‘老师“们跟我纸面对纸面的技术辩论，搞不过，竟然不知从哪里冒出一大批马甲，围攻我。

  ”在罪恶面前沉默，等于犯罪。“，一位先哲的话。

 

7、谈谈开口型材的弱点

 

　　来谈谈开口型材的弱点。

　　单元式幕墙竖料采用闭口型材的原因，除幕墙系统构造方面的要求外，还有结构性能方面的要求，这是因为：

　　1。开口型材的剪力中心与荷载往往不重合，这导致使用开口型材的竖料不仅产生弯曲变形，还产生扭转变形。

　　2。开口型材在产生弯扭变形时，截面除弯曲应力外，还有翘曲应力，而后者往往比前者大得多。

　　因此，在美、英铝结构规范中，对开口型材都要求进行翘曲验算。

 

单元式幕墙竖料有限元分析的一些图片

 

图0所示为单元式幕墙竖料的模型（局部）

图1所示为竖料受载后的位移云图（因对称，仅显示出竖料的一半），由图可知，竖料中部的挠度达26.4mm。

图2所示为竖料受载后，中部（即最大变形处）截面的变形情况，

图3所示是将上述截面的变形放大3倍后的情况，以便更清晰看出两片竖料的不同效应。

 

计算条件：竖料长为3.6M；两端简支；按照单元板块长为3.6M、宽为1.4M、风压WK＝3.14KPA，在阴阳两竖料前部的突起部分施加负压。

为比较开口、闭口竖料的不同效应，阴阳两竖料分别使用了开口和闭口。

由图2、3可看出，开口竖料在弯曲变形的同时，也产生了扭转变形，而闭口竖料则不明显。

 

说明：阴阳两竖料在未受载时，为对插接触状态。图中两者的间隙是考虑型材厚度的原因。因此，在计算模型中，在未受载时两者仍是接触的，但受载后，两者在有此地方呈脱离状。

7、开口型材的剪力中心往往与荷载中心不重合，但闭口型材也不是一定重合的。在幕墙单元系统中，一个公料和一个母料组合成的“单元”竖料， 在作结构分析时， 仅考虑弯曲变形而忽略扭转变形。

 

找到美国铝结构规范的验算非对称型材的通用翘曲公式时通知一下。另外，你的有限元分析结果和分析假设都很有问题，模拟组合的“单元”竖料，用一用 MPC连接吧，加一加lateral surpports吧。这可是博士论文级的分析。你做过幕墙mock-up试验吗？见到过的结果跟你的有限元分析结果接近吗？如果假设你是一个博士生，用这样的分析结果去和你的导师谈，你自己想想会谈结果吧。建议你去浏览一下Cornell University的网站，有中国和韩国的留学生正在搞这方面的研究。 

 

 8、你的计算支座是如何加载的，还有为什么不写出开口打开了多少，这个打开是在不考虑横梁的受力状态下的吗？为什么单元框的计算非要分成每一根材料的计算呢？上下两根立柱受力和框架式的一样么？ 
我觉得只要设计成两个型材协同受力变形不是更好吗，开口打开最大尺寸是考虑教条防水设计要用的吧，这个打开会对结构产生危害性的作用不可能的吧！这种打开危险的地方是应该在转角的位置！或者是分格在2400-3600这种变态尺寸下吧！
如果考虑到横料的影响不会有这么大的变化吧，如果考虑型材壁厚还有局部的加强设计，这种开口情况是可以在工程应用中忽略的吧！


9、1.首先，荷载与剪切中心不重合是产生扭转变形的原因。其次，就单元式幕墙而言，当采用闭口截面时，荷载与剪切中心之间的偏心将比采用开口截面时小，可减小扭转效应。再次，闭口截面的抗扭能力比开口截面强得多。因而，从结构上讲，采用闭口截面比较好。当然，可能要多用一些料，这需要对两者平衡。
　　2.确实，目前国内幕墙行业对竖料的结构计算大多只考虑弯曲而不考虑扭转，这可能是国内幕墙业发展过程中的一个阶段性问题吧。在美、英铝结构规范中，都有此部分的计算规定。因此，对重要的幕墙工程，作为幕墙结构工程师，应该正视它的存在。另外，在上海近几年的一些重要幕墙工程中，业主聘请的境外顾问公司，已要求在竖料的结构计算中，增加上述验算内容。
　　3.在上传的有限元分析模型中，已使用接触单元来模拟阴、阳两片竖料的组合关系。
　　4.为突显开口截面的弯扭效果，在上述计算模型中，未考虑横料的横向支撑作用。不过，在目前的建筑设计中，层高、板块高度均呈不断加大趋势，因而，此计算结果对探索开口竖料的变形还是有一定意义的。
　　5.现在，很多幕墙都有室外竖向装饰条，并且在很多幕墙设计中，将竖向装饰条直接与竖料连接。在此情况下，竖料的扭转变形效应更不能忽视。

10、单元幕墙用开口型材还是用闭口型材是根据不同的要求来应用的，大的公司都有专业的计算软件，对设计幕墙系统构造的提出不同的要求。同样的型材截面，挂接形式、板面大小、板的内部形式、不同其受力及在不同的荷载作用下变形，需要做全面的分析，才能得到正确地计算结果。

正像上面提到的那么多疑问一样，上面的分析及计算可以说是基本正确的，只是以点带面了，这样就不可能得到一个正确的结果。我们想看到的是全面的分析，就是说要对开口型材在什么情况下应用，闭口型材在什么情况下应用做全面的分析，并不是说所有的单元幕墙都要做某一种形式的系统构造。不同的构造形式满足不同的功能和用途，不是说因为闭口型材各方面优越就不分青红皂白都要用，那不是画蛇添足了吗！

所以我们期待的是全面的分析，而不是越野车在高速公路上一定要跑过F1赛车。
 

 

11、1.支座（即约束）如图4所示，此为竖料端部截面，图中的三角形符号即为约束点。此图表示，在竖料的两端，阴阳料上各有一点的移动自由度被限制，用以近似模型简支。

　　注：图中两片竖料接触处的小兰点，表示用于有限元分析的接触单元。

        2.加载位置如图5所示，图中的红线所在位置，即加载位置。此处即为玻璃通过结构胶传力处。

　　3.开口的位移如图6所示，由图可知阴阳两竖料前端的相对位移（即“开口打开”）量为12.25－3.65＝8.6mm。此时竖料中部的挠度接近40mm，已超过限值一倍。若用线性方法估算，减小荷载一半，使挠度满足设计要求，则上述相对位移值约为4mmm左右。

        4.关于“为什么单元框的计算非要分成每一根材料的计算呢？上下两根立柱受力和框架式的一样么？”，如果你的意思是指“要将上下两根竖料视作一整根，即采用连续梁的计算模型”，那么，对于横滑式单元幕墙，答案是否定的。这是因为：（1）横滑式单元幕墙的上下两片单元板块是通过顶、底横料（TOP TRANSOM,BOTTOM TRANSOM）对插来实现两者的连接，而此连接构造不足以抵抗上下两片板块之间的相对转动，因此，相应地，上下两根竖料之间的连接只能视做铰接，而不能当做连续。（2）在玻璃幕墙规范JGJ102－2003，条文6.3.4的说明（P.138）中，对构件式幕墙竖料按连接梁模型计算提出了具体的要求，当不能满足要求时，应按铰接考虑。因此，即使是构件式幕墙，其竖料也不能全部按连接梁模型计算。

         5.开口竖料产生弯扭变形时，增大了竖料内部的应力，其结果是减小了设计安全系数。如果说，横梁能起到一定的横向支撑作用，那么，它在减小了扭转变形的同时，却增大了由扭转引起的应力。

         6.上传的图片是立面中部单元板块的竖料，转角部竖料的情况更不利。这是因为，幕墙转角竖料，要受两个方向的荷载（分别在截面的强轴和弱轴两个方向中），此时的扭转效应更大。

 12、因为型材不都是统一壁厚的，不同部位的加强都是影响结构计算变化的。你说的中部变形41mm是和前面26.4mm不同是怎么回事！我不会用ANSYS，但是你的模拟计算局限性是很多，底部应该根据横滑的单元采用相应的支座形式！我也曾经用过Solidwork实体建模算过一下（粗略的无依据的参数）结果发现是有扭转但影响不大，也可能风压没你那么大，材料只能定义为6061还没学会，:) ^_^努力吧这个东西学起来很费劲，不懂机械术语！但总归来说扭转肯定有但是到没到严重影响安全的程度，我觉得没有，开口料反而比闭口的省料吧，经济条件促使大部分的都开口吧，就像槽钢工字钢甚至角钢在一定限度内是可以满足安全需要的。我也有想过整体建立一块板或一片墙计算但是时间不多而且建模的时候还要考虑很多边界条件头也够大 ，没坚持下去呀。希望Solidwork高手去实现。 

 

13、虽然用在工程计算上是小题大作了点（通常用美国铝规范或BS8118计算已经足够），但作为research来说这是很好的一次探索。薄壁结构采用plate单元足够了没有必要去用solid单元。

除了赞同之外，我想问下接触单元是什么类型的几何模型？通常此处都是gasket接触。

把这个FEM计算拓展一下，看看壁厚的变化、立柱长度的变化会对板应力有怎样的影响，是非常好的一个topic，再和BS8118的local buckling, lateral torsional buckling 的结果比较一下将是很好的一篇paper。。可以对单元立柱的受力有更为清楚的认识。。当然如有条件做mockup来验证就更完美了不过这已经超出了我们工程专业人士的范围，留给那些phd们去完成吧，呵呵。有时间的话pro666能否和我联系一下:) 

 

BTW，单元式立柱的扭曲在mockup中出现过，但不是pro666分析的立柱前面出现扭曲（因为通常立柱前面有中空玻璃，对抵抗立柱扭曲的作用非常大），而是出现在立柱的后部，所以有些公司会专门设计anti-buckling的构件来防止那里受力后出现脱开的情况。。:)

 

14、1.在上述计算中，已通过设置壳单元的厚度参数，考虑了竖料不同部位的厚度。此外，对于幕竖料这种薄壁结构来说，使用SHELL单元进行有限元分析，不论从分析精度还是从计算规模来讲，均是合理的。

　　2.你的仔细观察，纠正了我的一个错误：上述图6应是另一工况的数据。在此表示感谢！并欢迎此类意见。

　　原工况下竖料前端位移如图6－B所示。其中阴阳两竖料前端的相对位移为8.18－2.46＝5.72mm。此时竖料中部的挠度为26.36