(06.18接稿)傅新珈-肖亮亮-玻璃幕墙中大跨度立柱的设计分析

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2、计来进行分析。关键词：玻璃幕墙；大跨度；立柱引言在JGJ102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》之中，第6.3.6条中明确的提出：立柱的实际支撑条件，分别是按照多跨铰接梁、双跨梁或单跨梁来进行计算由风荷载或地震作用产生的弯矩，并且按照其支承条件计算轴向力。多跨铰接静定梁的内力分析并不是很复杂，在幕墙行业中用的最多的就是CADPM结构计算辅助设计软件之中已给出幕墙立柱的铰接多跨静定梁模式，既方便又快捷。下面就某工程项目中的实际使用情况来分析。1、立柱设计及验算本文以某立柱跨度为9m、立柱左右分格均为1.2m的玻璃幕

3、墙为例进行设计，如果采用传统的铝合金立柱，势必会加大立柱的截面尺寸和厚度，而一般玻璃幕墙完成面距结构完成面为250~300mm，加大立柱的截面尺寸很可能不能满足玻璃幕墙的安装尺寸；铝合金立柱的一般生产长度为6m，9m的长度在材料的生产上提高了难度，运输成本也相应增加，整个幕墙的成本会大大增加，因此传统的铝合金立柱不适合大跨度玻璃幕墙。根据具体的工程可以采用不同立柱形式:钢铝叠合立柱(见图1)、型钢立柱(见图2)等，以上述立柱9m跨度情况对两种立柱的强度、刚度进行验算。图1钢铝叠合截面图2型钢截面2、幕墙立柱的连续

4、梁力学计算以三个层高的幕墙立柱为例，可用等跨度、等截面及同荷载的四点三跨连续梁进行推导计算。幕墙立柱的荷载和弯矩图见图3。图3荷载及弯矩图下面依照材料力学中连续梁三弯矩方程进行计算：1）风荷载弯矩的面积表示为：W=ql3/12，由于对称性M1=M2=M，一并代入三弯矩方程得：0×l+2M(l+l)+Ml=-[6×(ql3/12)×l/2]/l-[6×(ql3/12)×l/2]/l(1)解(1)式得：M=-ql2/102）0~1段和1~3段跨度中点挠度相等，可由风荷载和附加弯矩引起的挠度相加：风荷载引起的中点挠度表

5、示为：f=5ql4/384EJ附加弯矩引起的中点挠度表示为：f"=3ql4/480EJ则中点总挠度，f=(5/384-3/480)ql4/EJ=0.00677ql4/EJ3）支座处截面剪力为风荷载和附加弯矩在该截面剪力的数和：支座0:Q0=0.5ql-0.1ql=0.4ql支座1左：Q1左=-0.5ql-0.1ql=-0.6ql支座1右：Q1右=0.5ql支座2左：Q2左=-0.5ql支座2右：Q2右=0.5ql+0.1ql=0.6ql支座3：Q3=-0.5ql+0.1ql=-0.4ql4)依照三弯矩方程可推算出

6、：三点两跨、五点四跨、六点五跨连续梁的中点挠度、剪力及支座弯矩（附加弯矩）和最大弯矩,内力计算结果见表1。表1内力计算结果注：M=表中系数·qL2，Q=表中系数·qL,ω=表中系数·qL4/100EI从表1的数据对比中可以看出，以四点三跨连续梁的最大弯矩的中点挠度为最大，因而幕墙立柱结构设计的力学计算模型以四点三跨连续梁的计算公式较妥。3、荷载计算3.1、风荷载标准值计算立柱正风压风荷载标准值计算如下:Wkvp=βgz×μsvp1×μz×W0=1.7×1.05237×1×0.3=0.536708kN/m2立柱负风

7、压风荷载标准值计算如下:Wkvn=βgz×μsvn1×μz×W0=－0.536708kN/m2Wkvn＞－1kN/m2，取=1kN/m23.2、风荷载设计值计算W:风荷载设计值:kN/m2γw:风荷载作用效应的分项系数:1.4按JGJ102－2003《玻璃幕墙工程技术规范》中5.1.6条规定采用立柱风荷载作用计算4、立柱计算4.1、立柱荷载计算图4立柱计算简图图5立柱受力简图通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如图6。图6立柱弯矩图图7立柱轴力图立柱弯矩分布如表2。表2立柱弯矩分布表最大弯矩发生在8.2m处，M:幕

8、墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)；M=14.0729kN·m。立柱在荷载作用下的轴力图如图7。立柱在荷载作用下的支座反力信息见表3。表3支座反力信息表4.2、选用钢铝叠合截面立柱叠合式截面杆件截面之间没有任何约束，此时不能按照“平截面假定”条件进行计算，但由于二者有着共同的边界约束条件。在正常受力下，变形在弹性范围内，两者各自沿自身截面中和轴产生挠曲，二者挠