Упрочняющие элементы из прямоугольных труб могут повысить сопротивление ветровой нагрузке алюминиевых композитных панелей на 40%.
2026-01-28
Исследование, опубликованное в журнале «Fujian Construction Science and Technology» (выпуск 4, 2025 г.), показывает, что использование ребер жесткости с прямоугольным сечением в алюминиевых панельных навесных стенах значительно повышает сопротивление ветровому давлению по сравнению с традиционными C-образными и U-образными конфигурациями, одновременно обеспечивая более высокий запас прочности при эквивалентном расходе материала. С помощью анализа методом конечных элементов в ходе исследования было изучено влияние толщины панелей и конфигурации ребер жесткости, что позволило получить количественные данные для оптимизации конструкции навесных стен.
I. Основные выводы: прямоугольные трубчатые ребра жесткости демонстрируют оптимальную производительность
Используя алюминиевые панели размером 2685 мм × 693 мм в качестве испытательных образцов, в исследовании было проведено сравнение трех конфигураций ребер жесткости при сохранении постоянной площади поперечного сечения и высоты. Результаты показывают:
Прямоугольная трубчатая конструкция демонстрирует превосходную сопротивляемость изгибающему моменту, более благоприятное распределение напряжений и значительно улучшенный контроль прогиба;
При использовании пяти ребер жесткости прямоугольная трубчатая конфигурация соответствовала нормам как по напряжению, так и по прогибу, в то время как C-образное решение превышало требования норм;
Установка ребер жесткости преобразовала навесную стену из «изотропной пластины» в «ортотропную пластину», эффективно подавляя деформацию вне плоскости.
Рисунок 1: Влияние ребер жесткости на напряжение и прогиб в навесных стенах из алюминиевых композитных панелей
II. Более толстые панели не всегда лучше: прогиб увеличивается с увеличением толщины
Исследования также показали, что без ребер жесткости увеличение толщины панелей с 1,5 мм до 3,0 мм привело к следующим результатам:
Значения напряжения снизились с 243,44 МПа до 76,08 МПа, однако максимальная прогиб постоянно превышала предельное значение, установленное нормативами, равное 3,85 мм;
Увеличение толщины панелей само по себе не может эффективно контролировать деформацию; необходимо одновременно использовать армирование.
Рисунок 2: Влияние толщины панели на напряжение и прогиб в алюминиевых панельных навесных стенах
III. Ценность для отрасли: достижение одновременно легкости и безопасности
• Эффективное использование материалов: прямоугольные трубчатые ребра жесткости обеспечивают превосходные конструктивные характеристики при эквивалентном потреблении материалов, что соответствует тенденциям энергоэффективного проектирования;
• Применимость в зонах с высоким ветровым давлением: данное исследование предоставляет ценную информацию для проектирования навесных стен в прибрежных и высотных зданиях;
Соответствие нормам: все моделирования соответствуют стандартам ветровой нагрузки, указанным в Технических спецификациях по проектированию металлических и каменных навесных стен (JGJ133-2001).
Это исследование численно подтверждает решающее влияние конфигурации ребер жесткости на характеристики навесных стен, предлагая новые подходы к проектированию легких и высокоэффективных алюминиевых панельных навесных стен. Оно доказало свою применимость для высотных проектов, требующих сбалансированной ветровой нагрузки и экономичности материалов.
