立柱计算讲座01

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1、幕墙立柱计算讲座第51页共51页第一部分立柱计算概述第一章幕墙荷载传递方式第二章计算模型转换下面以明框立柱大样为例：根据立柱的实际支承条件，我们通常将立柱的力学模型分为简支梁、双跨梁、悬臂梁、多跨铰接静定连续梁。1、简支梁第51页共51页简支层间的竖剖节点为：简支层间的横剖节点为：第51页共51页简支梁力学模型是《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)中推荐的立柱计算模型。在均布荷载作用下，其简化图形如图1.1。图1.1简支梁均布荷载对应的弯矩、剪力图：（幕墙设计还需要考虑竖向自重）由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩

2、为：进而可解得：当时，有弯矩最大值：。简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]：经过两次积分可得简支梁的挠度方程为：由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的，因此梁的挠曲线也是对称的，则最大挠度截面发生在梁的中点位置。即：当时，代入上式有：第51页共51页此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式，但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递，因而计算结果偏于保守。1、双跨梁（一次超静定）双跨梁层间的竖剖节点为：在简支梁的计算中，由于挠度和弯矩偏大，为了提高梁的刚度和强度，就必须加大立柱截面，这样用料较大，在经济上也

3、不太合算。在简支梁中间适当位置增加一个支承，就形成了“双跨梁”，可以有效的减小梁的内力和挠度。双跨梁简化图形如图3.1。图3.1双跨梁为一次超静定结构，可以采用力法求解，但为节省时间，通常我们可以采用查静力手册。双跨梁均布荷载作用下的弯矩和剪力图：第51页共51页以上简单介绍了双跨梁的力学模型，双跨梁在工程实际的应用是相当广泛的，它可以大大减少立柱的用料。在工程中大多利用建筑结构的下翻梁或加设钢梁、钢架来增加支点。同时，应当注意，双跨梁的最大支反力一般也出现在中间支座B处，这在计算幕墙预埋件时应特别注意，一般设计双跨梁，要求混

4、凝土梁有足够的高度。当混凝土梁高度不够，如果做成双跨梁，这样反而比简支梁更不利。1、悬臂梁例如玻璃栏板节点：悬臂梁大部分出现在有些地方的端部，根据实际情况只能做一个支承点。第三章立柱计算的规范要求第51页共51页在立柱的设计中要满足设计规范的要求：(1)铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm，闭口部分的厚度不应小于2.5mm(2)钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于3.0mm(3)对于偏心受压的立柱，需要满足JGJ102-2003中6.2.1表中宽厚比要求立柱分铝合金立柱、钢立柱和组合立柱，针对铝合金立柱和钢立柱大家算的都

5、比较多，在有些情况下，建筑师对铝合金立柱的截面有特殊要求，不能将截面加大，而计算无法通过的时候，一般我们采用钢铝结合的方法解决。针对组合立柱的计算，我们通常采用等挠度计算原理进行荷载分配。同时挠度采用钢型材L/250控制。钢型材外包装饰性金属板不参与截面受力。一般情况下，立柱不宜设计成偏心受压构件，易按偏心受拉构件进行截面设计。因此，在连接设计时，应使柱的上端挂在主体结构上（立柱的上支承点宜采用圆孔，下支承点宜采用长圆孔）.按《玻璃幕墙工程技术规范》中要求立柱的计算：6.3.1承受轴力和弯矩作用的立柱，其承载力应符合下式要求：

6、≤ƒ（6.3.7）式中——立柱的轴力设计值（N）；——立柱的弯矩设计值（Nmm）——立柱的净截面面积（mm）；——立柱在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm）；——截面塑性发展系数；ƒ——型材的抗弯强度设计值或（N/mm）。6.3.2承受轴压力和弯矩作用的立柱，其在弯矩作用方向的稳定性应符合下式要求：≤ƒ（6.3.8-1）（6.3.8-2）式中——立柱的轴压力设计值（N）；第51页共51页——临界轴压力（N）；——立柱的最大弯矩设计值（Nmm）——弯矩作用平面内的轴心受压的稳定系数，可按表6.3.8采用；——立柱的毛截面面积（mm

7、）；——在弯矩作用方向上较大受压边的毛截面抵抗矩（mm）；——长细比；——截面塑性发展系数；ƒ——型材的抗弯强度设计值或（N/mm）。表6.3.8轴心受压柱的稳定系数长细比钢型材铝型材Q235Q3456063-T56061-T46063-T66063A-T56063A-T66061-T620406080900.970.900.810.690.620.960.880.730.580.500.980.880.810.700.630.960.840.750.580.480.920.800.710.480.401001101200.5

8、60.490.440.430.370.320.560.490.410.380.340.300.320.260.221300.390.280.330.260.191400.350.250.290.220.161500.310.210.240.190.146.3.1承受轴压力和弯