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幕墙作为一种建筑物外围护结构,它是悬挂于建筑物主体结构之外,两者之间弹性连接,不承受主体荷载的独立体系。它所承受的荷载主要是由自然环境、人为作用及其自重引起的,其中风荷载,地震作用及温度变化是作用在幕墙结构上的主要随机荷载。长期以来,人们对幕墙主要受力构件的分析研究是建立在简支梁或多跨连续梁模型基础上的。目前幕墙设计中的受力模型,是将横梁看成一个双向受弯的梁,它同时承受风荷载和重力作用两个方向的弯矩。风荷载通过荷载分配后作为均布荷载施加在幕墙主要受力构件上,而幕墙所承担的所有外部荷载则是通过立柱传给建筑主体结构的。
随着建筑层高的增加,作用在幕墙结构上的风荷载、地震作用等则是幕墙动力分析中首要考虑的因素。而振动分析的复杂性远非静力学问题可比。
本文首先探讨了国内外幕墙结构技术的发展及其研究现状,分析了现行幕墙设计中常用的计算方法,通过建立有限元模型并结合幕墙的物理性能试验首先用ANSYS软件对玻璃幕墙结构进行了静力分析和计算,指出了立柱两端与主体结构连接处的非线性状态,并通过采用改进的半刚性模型,较好地模拟了这种状态,且与试验结果符合较好;然后利用互谱密度函数矩阵的分解,并且考虑了随高度变化的风谱,通过一组余弦函数对脉动风进行了模拟。文中模拟结果与实测结果进行了算例比较分析,结果表明模拟风较好地满足了自然风的基本特性,适合工程计算要求;最后根据前文的计算结果,结合理论与有限元模型,提出了适合玻璃幕墙结构计算的风振系数,对玻璃幕墙结构用ANSYS软件进行了风振响应分析,给出了具体算例和详细说明,为玻璃幕墙的抗风设计提供了一种参考方法。