一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法，包括：计算所述蜂窝复合板材的中性轴；根据所述中性轴y0计算板材对应的等效弯曲刚度；根据所述等效弯曲刚度计算对应层板材等效截面模量；根据对应获取的等效截面模量，计算得到对应层板材的等效厚度。本发明专利技术解决了蜂窝铝板、石材蜂窝板等多层蜂窝复合板结构分析计算受现有规范制约，缺乏计算依据的问题，使用此方法可以精确的对任意多层蜂窝复合板进行力学分析，不受板材材质、形状及边界约束的限制，而且分析出来的强度是单一材质面板的，能够直接根据其抗拉强度判断是否可以满足受力要求，可免去找不到复合板综合力学参数的麻烦，具有快速便捷的优点，具有较好的推广前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法


[0001]本专利技术涉及幕墙建筑
，尤其涉及一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法。

技术介绍

[0002]复合板材在幕墙行业中的应用越来越广泛，例如蜂窝石材复合板、蜂窝复合铝板、蜂窝钛金板等。相对传统的板材来说，这些新型板材的计算比较复杂。基于现行规范，对这些特殊的板材目前还无法进行精确的力学分析，原因如下：
[0003]1、对于蜂窝复合铝板，现行国家规范JGJ 133
‑
2001《金属与石材幕墙工程技术规范》给出了材料在不同厚度下的弹性模量和泊松比，但是抗拉强度只提供了20mm厚的数据，其他厚度的强度无从得知，便需要厂家配合做检测报告，但是报告里面也不一定能找到计算需要的强度，即使有往往也与理论上偏差非常大，不同厂家之间提供的结果也是有差异的。导致计算结果不太可信，一定程度上会存在安全隐患或影响经济效益。
[0004]2、对于蜂窝石材复合板，现行国家规范JGJ336
‑
2016《人造板材幕墙工程技术规范》提供了相应的计算方法，但是存在局限性，例如，规范中只给了4点支撑蜂窝石材的解析算法，而实际项目中存在6点甚至8点支撑的情况，因此需要在原计算基础上进行拓展。该规范附录A中对蜂窝石材复合板的等效弯曲刚度计算描述了2种情况，却仅提供了1个通用计算公式，但这2种情况并不能通用。规范定义的2种计算顺序分别为“面板+面板+蜂窝芯+面板”、“面板+蜂窝芯+面板+面板”，是根据石材面板受正、负风来决定的。但是由于蜂窝芯所处的位置不同，会导致第2层面板中心到计算原点的距离不一样，所以按同一个公式计算会有1种结果是错误的。
[0005]因此，当前亟待出现一种基于蜂窝复合板材的结构通用计算方法。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中相关产品的不足，本专利技术提出一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法。
[0007]本专利技术提供了一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法，包括：如下步骤：
[0008]分别确认当前的板材各层的材质，设其从上至下各层的板厚t依次为t1、t2、t3……
t
n
，弹性模量E依次分别为E1、E2、E3……
E
n
，以最下侧板外缘为计算坐标原点，各层的板材形心到原点的距离r依次分别为r1、r2、r3……
r
n
；
[0009]计算所述蜂窝复合板材的中性轴y0，所述y0为中性轴距最下侧板外缘的距离；
[0010]根据所述中性轴y0计算板材对应的等效弯曲刚度D
e
；
[0011]等效截面模量为ω
e
，分别计算最上侧板的等效截面模量、最下侧板的等效截面模量以及中间第i层板对应的等效截面模量；
[0012]确认当前n层复合的蜂窝板材是否为四点支撑的蜂窝复合板材；
[0013]若当前为四点支撑的蜂窝复合板材，则根据对应获取的等效弯曲刚度D
e
和等效截
面模量ω
e
，计算板材的挠度以及对应层板材的强度；若当前为非四点支撑的蜂窝复合板材，则计算获取最上侧板和最下侧板的的等效厚度以及中间第i层板的等效厚度，采用有限元建模的方法计算板材的挠度和各层板材的强度。
[0014]在本专利技术的某些实施方式中，所述中性轴y0的计算公式为
[0015]在本专利技术的某些实施方式中，所述等效弯曲刚度D
e
的计算公式为
[0016]在本专利技术的某些实施方式中，所述等效截面模量ω
e
的计算公式分别为：
[0017]最上侧板的等效截面模量为
[0018]最下侧板的等效截面模量为
[0019]第i层板的等效截面模量，板材在中性轴上侧的为板材在中性轴下侧的为
[0020]在本专利技术的某些实施方式中，四点支撑板材的挠度d
f
的计算公式为其中，μ为挠度系数，η为折减系数，b为板材长边长度，w为荷载标准值。
[0021]在本专利技术的某些实施方式中，四点支撑板材的强度σ的计算公式为其中，m为弯矩系数，b为板材长边长度，w为荷载设计值。
[0022]在本专利技术的某些实施方式中，所述等效厚度t
e
的计算公式为即I
e
为取1mm微段的惯性矩。
[0023]与现有技术相比，本专利技术有以下优点：
[0024]本专利技术实施例所述基于蜂窝复合板材的结构计算方法解决了蜂窝铝板、石材蜂窝板等多层蜂窝复合板结构分析计算受现有规范制约，缺乏计算依据的问题，使用此方法可以精确的对任意多层蜂窝复合板进行力学分析，不受板材材质、形状及边界约束的限制，而且分析出来的强度是单一材质面板的，能够直接根据其抗拉强度判断是否可以满足受力要求，可免去找不到复合板综合力学参数的麻烦，具有快速便捷的优点，且该计算方法经过软件的比较验算，证实其计算结果准确可靠，为多层蜂窝复合板的结构设计找到了一种全新
的、通用的方法，具有较好的推广前景。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术所述基于蜂窝复合板材的结构计算方法一个实施例的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术所述基于蜂窝复合板材的结构计算方法一个实施例带中性轴的结构示意图；
[0028]图3为利用第一层板等效厚度采用SAP2000分析计算的强度示意图；
[0029]图4为利用第二层板等效厚度采用SAP2000分析计算的强度示意图；
[0030]图5为利用第四层板等效厚度采用SAP2000分析计算的强度示意图；
[0031]图6为利用第一层板等效厚度采用SAP2000分析计算的挠度示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本专利技术的较佳实施例。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0033]本专利技术实施例所述基于蜂窝复合板材的结构计算方法包括如下步骤：
[0034]步骤1：分别确认当前的板材各层的材质，设其从上至下各层的板厚t依次为t1、t2、t3……
t
n
，弹性模量E依次分别为E1、E2、E3……
E
n
，以最下侧板外缘为计算坐标原点，各层的板材形心到原点的距离r依次分别为r1、r2、r3……
r
n
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蜂窝复合板材的结构计算方法，其特征在于，包括如下步骤：分别确认当前的板材各层的材质，设其从上至下各层的板厚t依次为t1、t2、t3……
t
n
，弹性模量E依次分别为E1、E2、E3……
E
n
，以最下侧板外缘为计算坐标原点，各层的板材形心到原点的距离r依次分别为r1、r2、r3……
r
n
；计算所述蜂窝复合板材的中性轴y0，所述y0为中性轴距最下侧板外缘的距离；根据所述中性轴y0计算板材对应的等效弯曲刚度D
e
；等效截面模量为ω
e
，分别计算最上侧板的等效截面模量、最下侧板的等效截面模量以及中间第i层板对应的等效截面模量；确认当前n层复合的蜂窝板材是否为四点支撑的蜂窝复合板材；若当前为四点支撑的蜂窝复合板材，则根据对应获取的等效弯曲刚度D
e
和等效截面模量ω
e
，计算板材的挠度以及对应层板材的强度；若当前为非四点支撑的蜂窝复合板材，则计算获取最上侧板和最下侧板的的等效厚度以及中间第i层板的等效厚度，采用有限元建模的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖波，胡忠明，朱裕良，邱念，
申请(专利权)人：武汉凌云建筑装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：