ansys幕墙行业应用实例
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1.四边支撑玻璃 2.四点支撑玻璃 3.全玻 4.铝板带加强筋 5.石材 6.预埋件 7.雨棚结构 8.主横梁计算 9.单索体系 10.索杆体系
star 制作
ansys精品
四边支撑玻璃计算：
star 制作
ansys精品
一、按规范计算过程：
玻璃分格（b×h）1260mm×3700mm,玻璃类型为隐框中空玻璃，玻璃配置为：6mmLow-e 玻璃+12A+6mm 玻璃。综合考虑本工程风荷载及板块分格等因素，取东立面 A17-A18 轴标
②玻璃挠度计算： 中空玻璃折算厚度
te
= 0.953
t13
+
t
3 2
= 0.953
63 + 63
= 7.2mm
θ
=
wk a 4 Ete 4
=
1.396 ×10-3 0.72 ×105
×1260 × 7.24
4
= 18.37
查表，得折减系数：
η =0.927
刚度系数
D源自文库
=
Ete 3 12(1 -ν
2
)
=
θ=
S'b 4 Et4
=
557 ×10 −6 × 23004 0.72 ×105 ×104
= 21.65
可以查出其折减系数 η=0.913
则玻璃截面设计最大应力值为： 由公式（5.3）得：
σ=
6mSb2η t2
=
0.913
×
6
×
0.1293 ×
0.657 102
× 10 −3
×
23002
=24.62N/mm2＜56N/mm2 外片强度满足要求(其中 56N/mm2 为 5-12mm 厚半钢化玻璃大面强度设计值)。 3.玻璃挠度验算： 又由短长边之比：a/b=0.43 查表 5.3 知道挠度系数μ=0.01382 夹胶玻璃的计算厚度 te：
以下是扰度计算的命令流：
/PREP7
ET,1,SHELL63
R,1,7.2, , , , , ,
RMORE, , , ,
RMORE
RMORE, ,
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,0.72e5
MPDATA,PRXY,1,,0.2
RECTNG,0,1260,0,3700,
建模：（四条边 z 向支撑，再在左边两角点加 x 向支撑，下面两角点加 y 向支撑）
扰度计算结果：
扰度最大值 DMX=16.842 < a = 1260 = 21mm 满足规范要求。 60 60
规范计算结果为 17 mm，与 ansys 计算结果偏差不大，可以采用。
2．强度计算：
中空玻璃内外片厚度均为 6mm，因外片所受荷载大 ，只验算外片即可。
FITEM,2,-2
/GO DK,P51X, , , ,0,UY, , , , , , FINISH GPLOT /POST1 FINISH /SOL FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 /GO SFA,P51X,1,PRES,1.396e-3 SOLVE FINISH /POST1
te = 3 t13 + t23 = 3 103 + 103 = 12.60mm
θ
= 2S 'b4 Ete 4
=
2 × 0.557 ×10-3 × 23004 0.72 ×105 ×12.604
= 17.18
查表，得折减系数：
η =0.931
刚度系数：
D
=
Ete3 = 12(1 −ν2 )
0.72 ×105 ×12.603 12 ×(1 − 0.22 )
计算依据：
尺寸：1260×3700×6mm
支撑条件：四边简支
材料特性：E=0.72e5 N/mm2
ν=0.2
γ=2.56e-5 N/mm3
荷载条件：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值 S外＝w外 + 0.5qE =1.11e-3 N/mm2
强度计算结果：
强度最大值 SMX=28.868 N/mm2<84 N/mm2 满足规范要求。 规范计算结果为 31.55 N/mm2，与 ansys 计算结果偏差不大，可以采用。另外从 ansys 计算结果偏小可以看出规范计算更为保守安全。
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,
1
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
/UI,MESH,OFF
FINISH
/SOL
ANTYPE,0
ANTYPE,0
NLGEOM,1
OUTRES,ERASE
6mm 厚单片玻璃水平地震作用标准值：
qEk = β E amaxGAk /A=5.0×0.08×0.154=0.062 kN/㎡
6mm 厚单片玻璃水平地震作用设计值：
qE = 1.3qEk =1.3×0.062=0.08 kN/㎡
q
中空玻璃外片玻璃分配系数：
1.1× t13 = 1.1× 63 =0.55
0,
四点支撑玻璃计算：
star 制作
ansys精品
一、按规范计算过程：
雨篷玻璃计算： 取标高 3.75m 处雨篷进行计算。地面粗糙度为 B 类,查《建筑结构荷载规范》 得：阵风系数 β gz = 2.398 ，风压高度变化系数： µ z = 0.740 。 1．玻璃面板计算： 采用 10+1.52PVB+10 半钢化夹胶点玻 玻璃板块尺寸:1250×2550mm 开孔边距 125mm 计算尺寸：a×b=1000mm×2300mm
0.72 ×105 × 7.23 12(1 − 0.22 )
= 2.3 ×106
df
=
µwk a 4 η D
=
0.01209 ×1.396 ×10-3 2.3 ×106
× 1260 4
× 0.927 = 17.0mm
< a = 1260 = 21mm 挠度满足要求。 60 60
综上 6mmLow-e 玻璃+12A+6mm 玻璃，其强度、挠度都能满足设计要求。
风荷载标准值：
wk =βgz×μS×μZ× w 0=1.637×2.0×1.421×0.3=1.396kN/㎡
风荷载设计值:
w = γ w × wk = 1 . 4 ×1.396=1.954 kN/㎡
6mm 厚单片玻璃自重标准值：
GAk = 1× t × Gk =1×0.006×25.6=0.154 kN/㎡
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,
1
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
CMSEL,S,_Y1
AATT,
1,
1, 1,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,1
AESIZE,P51X,100,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
Ansys 计算四边支撑玻璃的问题思考： 1．由于计算的是中空玻璃，用 ansys 模拟中空玻璃比较复杂，针对工程应用，我是按 照规范的算法（即分别计算内片跟外片）对玻璃进行了强度计算。扰度计算也是按照规范算 法（即采用等效厚度）进行的验算。从结果对比来看，扰度值比较接近，可以认为计算正确， 没有问题；而强度值 ansys 计算稍微偏小，经查规范，主要原因在于规范计算强度是先按照 小扰度理论进行计算，再考虑玻璃变形过大引起的几何非线性，引入一个折减系数对玻璃的 应力进行折减。规范明确表明其编制的折减系数表为了安全稳妥，“取了较计算结果偏安全 的数值，留有充分的余地”，故可以认为 ansys 计算强度偏小一点是符合实际情况的。 2．计算时建议先计算中空玻璃的扰度，以确定是否采用大扰度理论进行计算，如果用 等效厚度计算所得的扰度大于玻璃厚度，则应改用大扰度理论进行重算，同时在强度计算时 因为是分别计算外片和内片的强度，此时的扰度并不可信（强度计算是主要目的），在刚度 计算后确定采用大扰度理论的话，此时的强度计算也应采用大扰度。如果刚度计算表明玻璃 扰度较小，可以采用小扰度理论进行，则此时建议采用小扰度理论计算内片和外片的强度（偏 于安全）。 3．夹胶玻璃的计算也可以参照以上算法。
=1.25 × 10 7
由公式（5.5）得：
df
=
2Sμ' b4η D
=
2 × 0.557 ×10−3 × 0.01382 × 23004 1.25 ×107
× 0.931
=
32.09mm
<
2300 60
=
38.33mm
挠度满足要求。 故该雨篷玻璃板块强度与挠度满足要求。
二、ansys 计算过程：
1．刚度验算：
折减系数：
θ
=
S k外 a 4 Et14
=
0.80 ×10-3 ×12604 0.72 ×105 × 64
= 21.56
查表，得折减系数：
η = 0.914
最大弯曲应力值：
σ外
=
6mS外 t12
a
2
η
=
6×
0.117 ×1.11×10-3 62
×12602
× 0.914
=31.55
N/mm2
< 84 N/mm2 强度满足要求。
t13 + t 2 3
63 + 63
中空玻璃内片玻璃分配系数：
t23 t13 + t23
=
63 63 + 63
=0.5
分配到外片玻璃上的风荷载标准值：
wk外＝wk × 0.55 =1.396×0.55=0.77 kN/㎡
分配到外片玻璃上的风荷载设计值：
w外 ＝w × 0.77 =1.4×0.77=1.07 kN/㎡
分配到外片玻璃上的荷载组合标准值：
Sk外＝wk外 + 0.5qEk =0.77+0.5×0.062=0.80 kN/㎡
分配到外片玻璃上的荷载组合设计值：
S外＝w外 + 0.5qE =1.07+0.5×0.08=1.11 kN/㎡
分配到内片玻璃上的风荷载标准值：
wk内＝wk × 0.5 =1.396×0.5=0.70 kN/㎡
S =0.256-0.5×1.49＝-0.489 kN / m2 ②自重+施工荷载：
S′ =0.307+0.5×0.5＝0.557 kN / m2
S =0.307+0.5×0.7＝0.657 kN / m2
由上计算可知荷载组合②自重+施工荷载为最不利荷载组合，采用此荷载组 合进行玻璃板验算：
2.玻璃强度验算： (1)玻璃强度验算 短长边之比：a/b=0.41 查表 5.1 得弯矩系数：m=0.1293 折减计算系数θ计算：
二、ansys 计算过程：
1．刚度验算：
中空玻璃等效厚度为 te
= 0.953
t13
+
t
3 2
= 0.953
63
+ 63
= 7.2mm
计算依据：
尺寸：1260×3700×7.2mm
支撑条件：四边简支
材料特性：E=0.72e5 N/mm2
ν=0.2
γ=2.56e-5 N/mm3
荷载条件：按规范取风荷载标准值 wk =1.396e-3 N/mm2
夹胶玻璃等效厚度为te = 3 t13 + t23 = 3 103 + 103 = 12.60mm
qG =1.0×G ak2 ＝1.0×25.6×10＝256 N / m2 （重力荷载对结构有利时） 施工荷载标准值： qsk3 =0.5 kN / m2
施工荷载设计值： qs =1.4× qsk3＝1.4×0.5＝0.7 kN / m2
①自重+风荷载(向上)： S′ =0.256-0.5×1.06＝-0.274 kN / m2
OUTRES,ALL,1
FLST,2,4,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-4
/GO
DL,P51X, ,UZ,
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,4
/GO
DK,P51X, , , ,0,UX, , , , , ,
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,1
风荷载计算： 体形系数： μS=-2.0 根据公式 4.1 和表 4.2 得 wk =βgz×μS×μZ× w 0=2.398×0.74×2.0×0.3=1.06 kN/m 2
风荷载标准值为 w k =1.06kN/m 2
风荷载设计值为 w =1.49kN/ m 2
外片玻璃: （内片与外片一样,所以只需要计算外片） 自重设计值: qG =1.2×G ak1 ＝1.2×25.6×10＝307.2 N / m2 （一般情况）
分配到内片玻璃上的风荷载设计值：
w内 ＝w × 0.7 =1.4×0.7=0.98 kN/㎡
分配到内片玻璃上的荷载组合设计值：
S内＝w内 + 0.5qE =0.98+0.5×0.08=1.02 kN/㎡
a/b=0.341， 查表得
弯矩系数： m =0.117 挠度系数： µ =0.01209
①中空玻璃外片玻璃强度计算：
高 30.000m, 地面粗糙度为 B 类,查《建筑结构荷载规范》得：阵风系数 β gz = 1.637 ，风压
高度变化系数： µ z = 1.421。
2、玻璃强度及挠度计算
在垂直玻璃平面的水平荷载组合作用下，最大弯曲应力计算（按四边简支板算）：
短边：a=1260mm， 长边：b=3700mm A=1.26×3.7=4.66 m2
star 制作
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四边支撑玻璃计算：
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一、按规范计算过程：
玻璃分格（b×h）1260mm×3700mm,玻璃类型为隐框中空玻璃，玻璃配置为：6mmLow-e 玻璃+12A+6mm 玻璃。综合考虑本工程风荷载及板块分格等因素，取东立面 A17-A18 轴标
②玻璃挠度计算： 中空玻璃折算厚度
te
= 0.953
t13
+
t
3 2
= 0.953
63 + 63
= 7.2mm
θ
=
wk a 4 Ete 4
=
1.396 ×10-3 0.72 ×105
×1260 × 7.24
4
= 18.37
查表，得折减系数：
η =0.927
刚度系数
D源自文库
=
Ete 3 12(1 -ν
2
)
=
θ=
S'b 4 Et4
=
557 ×10 −6 × 23004 0.72 ×105 ×104
= 21.65
可以查出其折减系数 η=0.913
则玻璃截面设计最大应力值为： 由公式（5.3）得：
σ=
6mSb2η t2
=
0.913
×
6
×
0.1293 ×
0.657 102
× 10 −3
×
23002
=24.62N/mm2＜56N/mm2 外片强度满足要求(其中 56N/mm2 为 5-12mm 厚半钢化玻璃大面强度设计值)。 3.玻璃挠度验算： 又由短长边之比：a/b=0.43 查表 5.3 知道挠度系数μ=0.01382 夹胶玻璃的计算厚度 te：
以下是扰度计算的命令流：
/PREP7
ET,1,SHELL63
R,1,7.2, , , , , ,
RMORE, , , ,
RMORE
RMORE, ,
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,0.72e5
MPDATA,PRXY,1,,0.2
RECTNG,0,1260,0,3700,
建模：（四条边 z 向支撑，再在左边两角点加 x 向支撑，下面两角点加 y 向支撑）
扰度计算结果：
扰度最大值 DMX=16.842 < a = 1260 = 21mm 满足规范要求。 60 60
规范计算结果为 17 mm，与 ansys 计算结果偏差不大，可以采用。
2．强度计算：
中空玻璃内外片厚度均为 6mm，因外片所受荷载大 ，只验算外片即可。
FITEM,2,-2
/GO DK,P51X, , , ,0,UY, , , , , , FINISH GPLOT /POST1 FINISH /SOL FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 /GO SFA,P51X,1,PRES,1.396e-3 SOLVE FINISH /POST1
te = 3 t13 + t23 = 3 103 + 103 = 12.60mm
θ
= 2S 'b4 Ete 4
=
2 × 0.557 ×10-3 × 23004 0.72 ×105 ×12.604
= 17.18
查表，得折减系数：
η =0.931
刚度系数：
D
=
Ete3 = 12(1 −ν2 )
0.72 ×105 ×12.603 12 ×(1 − 0.22 )
计算依据：
尺寸：1260×3700×6mm
支撑条件：四边简支
材料特性：E=0.72e5 N/mm2
ν=0.2
γ=2.56e-5 N/mm3
荷载条件：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值 S外＝w外 + 0.5qE =1.11e-3 N/mm2
强度计算结果：
强度最大值 SMX=28.868 N/mm2<84 N/mm2 满足规范要求。 规范计算结果为 31.55 N/mm2，与 ansys 计算结果偏差不大，可以采用。另外从 ansys 计算结果偏小可以看出规范计算更为保守安全。
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,
1
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
/UI,MESH,OFF
FINISH
/SOL
ANTYPE,0
ANTYPE,0
NLGEOM,1
OUTRES,ERASE
6mm 厚单片玻璃水平地震作用标准值：
qEk = β E amaxGAk /A=5.0×0.08×0.154=0.062 kN/㎡
6mm 厚单片玻璃水平地震作用设计值：
qE = 1.3qEk =1.3×0.062=0.08 kN/㎡
q
中空玻璃外片玻璃分配系数：
1.1× t13 = 1.1× 63 =0.55
0,
四点支撑玻璃计算：
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一、按规范计算过程：
雨篷玻璃计算： 取标高 3.75m 处雨篷进行计算。地面粗糙度为 B 类,查《建筑结构荷载规范》 得：阵风系数 β gz = 2.398 ，风压高度变化系数： µ z = 0.740 。 1．玻璃面板计算： 采用 10+1.52PVB+10 半钢化夹胶点玻 玻璃板块尺寸:1250×2550mm 开孔边距 125mm 计算尺寸：a×b=1000mm×2300mm
0.72 ×105 × 7.23 12(1 − 0.22 )
= 2.3 ×106
df
=
µwk a 4 η D
=
0.01209 ×1.396 ×10-3 2.3 ×106
× 1260 4
× 0.927 = 17.0mm
< a = 1260 = 21mm 挠度满足要求。 60 60
综上 6mmLow-e 玻璃+12A+6mm 玻璃，其强度、挠度都能满足设计要求。
风荷载标准值：
wk =βgz×μS×μZ× w 0=1.637×2.0×1.421×0.3=1.396kN/㎡
风荷载设计值:
w = γ w × wk = 1 . 4 ×1.396=1.954 kN/㎡
6mm 厚单片玻璃自重标准值：
GAk = 1× t × Gk =1×0.006×25.6=0.154 kN/㎡
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,
1
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
CMSEL,S,_Y1
AATT,
1,
1, 1,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,1
AESIZE,P51X,100,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
Ansys 计算四边支撑玻璃的问题思考： 1．由于计算的是中空玻璃，用 ansys 模拟中空玻璃比较复杂，针对工程应用，我是按 照规范的算法（即分别计算内片跟外片）对玻璃进行了强度计算。扰度计算也是按照规范算 法（即采用等效厚度）进行的验算。从结果对比来看，扰度值比较接近，可以认为计算正确， 没有问题；而强度值 ansys 计算稍微偏小，经查规范，主要原因在于规范计算强度是先按照 小扰度理论进行计算，再考虑玻璃变形过大引起的几何非线性，引入一个折减系数对玻璃的 应力进行折减。规范明确表明其编制的折减系数表为了安全稳妥，“取了较计算结果偏安全 的数值，留有充分的余地”，故可以认为 ansys 计算强度偏小一点是符合实际情况的。 2．计算时建议先计算中空玻璃的扰度，以确定是否采用大扰度理论进行计算，如果用 等效厚度计算所得的扰度大于玻璃厚度，则应改用大扰度理论进行重算，同时在强度计算时 因为是分别计算外片和内片的强度，此时的扰度并不可信（强度计算是主要目的），在刚度 计算后确定采用大扰度理论的话，此时的强度计算也应采用大扰度。如果刚度计算表明玻璃 扰度较小，可以采用小扰度理论进行，则此时建议采用小扰度理论计算内片和外片的强度（偏 于安全）。 3．夹胶玻璃的计算也可以参照以上算法。
=1.25 × 10 7
由公式（5.5）得：
df
=
2Sμ' b4η D
=
2 × 0.557 ×10−3 × 0.01382 × 23004 1.25 ×107
× 0.931
=
32.09mm
<
2300 60
=
38.33mm
挠度满足要求。 故该雨篷玻璃板块强度与挠度满足要求。
二、ansys 计算过程：
1．刚度验算：
折减系数：
θ
=
S k外 a 4 Et14
=
0.80 ×10-3 ×12604 0.72 ×105 × 64
= 21.56
查表，得折减系数：
η = 0.914
最大弯曲应力值：
σ外
=
6mS外 t12
a
2
η
=
6×
0.117 ×1.11×10-3 62
×12602
× 0.914
=31.55
N/mm2
< 84 N/mm2 强度满足要求。
t13 + t 2 3
63 + 63
中空玻璃内片玻璃分配系数：
t23 t13 + t23
=
63 63 + 63
=0.5
分配到外片玻璃上的风荷载标准值：
wk外＝wk × 0.55 =1.396×0.55=0.77 kN/㎡
分配到外片玻璃上的风荷载设计值：
w外 ＝w × 0.77 =1.4×0.77=1.07 kN/㎡
分配到外片玻璃上的荷载组合标准值：
Sk外＝wk外 + 0.5qEk =0.77+0.5×0.062=0.80 kN/㎡
分配到外片玻璃上的荷载组合设计值：
S外＝w外 + 0.5qE =1.07+0.5×0.08=1.11 kN/㎡
分配到内片玻璃上的风荷载标准值：
wk内＝wk × 0.5 =1.396×0.5=0.70 kN/㎡
S =0.256-0.5×1.49＝-0.489 kN / m2 ②自重+施工荷载：
S′ =0.307+0.5×0.5＝0.557 kN / m2
S =0.307+0.5×0.7＝0.657 kN / m2
由上计算可知荷载组合②自重+施工荷载为最不利荷载组合，采用此荷载组 合进行玻璃板验算：
2.玻璃强度验算： (1)玻璃强度验算 短长边之比：a/b=0.41 查表 5.1 得弯矩系数：m=0.1293 折减计算系数θ计算：
二、ansys 计算过程：
1．刚度验算：
中空玻璃等效厚度为 te
= 0.953
t13
+
t
3 2
= 0.953
63
+ 63
= 7.2mm
计算依据：
尺寸：1260×3700×7.2mm
支撑条件：四边简支
材料特性：E=0.72e5 N/mm2
ν=0.2
γ=2.56e-5 N/mm3
荷载条件：按规范取风荷载标准值 wk =1.396e-3 N/mm2
夹胶玻璃等效厚度为te = 3 t13 + t23 = 3 103 + 103 = 12.60mm
qG =1.0×G ak2 ＝1.0×25.6×10＝256 N / m2 （重力荷载对结构有利时） 施工荷载标准值： qsk3 =0.5 kN / m2
施工荷载设计值： qs =1.4× qsk3＝1.4×0.5＝0.7 kN / m2
①自重+风荷载(向上)： S′ =0.256-0.5×1.06＝-0.274 kN / m2
OUTRES,ALL,1
FLST,2,4,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-4
/GO
DL,P51X, ,UZ,
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,4
/GO
DK,P51X, , , ,0,UX, , , , , ,
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,1
风荷载计算： 体形系数： μS=-2.0 根据公式 4.1 和表 4.2 得 wk =βgz×μS×μZ× w 0=2.398×0.74×2.0×0.3=1.06 kN/m 2
风荷载标准值为 w k =1.06kN/m 2
风荷载设计值为 w =1.49kN/ m 2
外片玻璃: （内片与外片一样,所以只需要计算外片） 自重设计值: qG =1.2×G ak1 ＝1.2×25.6×10＝307.2 N / m2 （一般情况）
分配到内片玻璃上的风荷载设计值：
w内 ＝w × 0.7 =1.4×0.7=0.98 kN/㎡
分配到内片玻璃上的荷载组合设计值：
S内＝w内 + 0.5qE =0.98+0.5×0.08=1.02 kN/㎡
a/b=0.341， 查表得
弯矩系数： m =0.117 挠度系数： µ =0.01209
①中空玻璃外片玻璃强度计算：
高 30.000m, 地面粗糙度为 B 类,查《建筑结构荷载规范》得：阵风系数 β gz = 1.637 ，风压
高度变化系数： µ z = 1.421。
2、玻璃强度及挠度计算
在垂直玻璃平面的水平荷载组合作用下，最大弯曲应力计算（按四边简支板算）：
短边：a=1260mm， 长边：b=3700mm A=1.26×3.7=4.66 m2