点支式玻璃幕墙格构式钢结构支承构件的设计

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1、点支式玻璃幕墙格构式钢结构支承构件的设计第1楼：点支式玻璃幕墙格构式钢结构支承构件的设计点支式玻璃幕墙的特点是通透性极高，因而其支承结构也必须简洁明快，格构式钢结构能很好地满足上述要求，因此在点支式玻璃幕墙支承结构中得到了广泛的应用。下面，仅对其中应用较多的平行弦空腹桁架和拱架的设计，作些简单介绍。一、作用荷载：作用于点式幕墙支承结构上的荷载，按“点支式玻璃幕墙工程技术规程”(CECS127:2004)的规定计算。二、构件的内力分析：１、永久荷载作用下的内力一般假定永久荷载仅由近玻璃侧弦单独承担，且不计构造偏心所产生的弯矩（永久荷载对于按水平承力布置的构件产生垂直弯矩对于按垂直承力布

2、置的构件产生轴力）。２、水平荷载作用下的内力（１）平行弦空腹桁架：这类构件，在横向力作用下，首先将其视为一相当的简支梁，计算其整体弯矩Ｍｄ，再将其视为一相当的多层刚架近似计算由剪力产生的附加弯矩。如图２所示：最大整体弯矩：Ｍｄ＝ｋＮ·ｍ当玻璃分格数ｎ为奇数时Ｍｄ＝ｋＮ·ｍ（当玻璃分格数ｎ为偶数时）其中：Ｆ－－集中力（ｋＮ）；Ｌ－－构架全长（ｍ）各节间弦杆轴力：Ｎｄｉ＝其中：Ｍｄｉ－－各节间的整体弯矩：各节间的附加弯矩：Ｍｆｉ＝Ｖｉ·α／２其中：Ｖｉ－－第ｉ节间处当梁的剪力；ａ－－第ｉ节间处的节距。腹杆轴力：Ｎｉ＝Ｖｉ；腹杆弯矩：Ｍｉ＝Ｍｆｉ＋Ｍｆｉ＋１；腹杆剪力：Ｖｆｉ

3、＝２Ｍｉ／ｈ０（２）拱式格构式桁架：这类构件，包括折弦空腹格构式桁架（或称折弦拱），在横向力作用下，可近似按如图３所示计算简图进行计算。与平行弦情况类似，首先按相当梁计算整体弯矩Ｍｄ，此弯矩由拱弦轴力的水平分力和直弦的轴力所产生的力偶平衡，在跨中：拱弦轴力：Ｎ＝±Ｍｄ／ｆ最大腹杆轴力：Ｎｄ＝Ｒ－Ｆ其中：Ｒ－支座反力三、截面验算：１、强度验算：在上述各类构件中的所有杆件，均€属于偏心受力构件，且当采用水平承力布置时，近玻璃侧的弦杆尚属于双向弯曲的偏心受力构件，因此应按下述验算强度：（１）正应力：±±≤ｆ非园截面其中：Ｎ—所计算杆件段的轴力，或拉或压（ｋＮ）；Ａｎ－－杆件净截面积（ｍ

4、ｍ２）Ｍｘ、Ｍｙ—所计算杆件段的对截面Ｘ、Ｙ轴的弯矩（Ｎ．ｍｍ）γｘ、γｙ－－对截面Ｘ、Ｙ轴的塑性发展系数Ｗｎｘ、Ｗｎｙ－－净截面对Ｘ、Ｙ轴的抵抗矩（ｍｍ３）ｆ—强度设计值（Ｎ／ｍｍ２）±≤ｆ园截面其中Ｍ＝（２）剪应力：截面的抗剪强度应按下式验算τ＝１．５Ｖ／Ａω≤ｆυ非园管截面其中：Ｖ—所计算杆件段的剪力（Ｎ）；Ａｗ－－杆件截面腹板的净面积（ｍｍ２）；ｆυ—抗剪强度设计值（Ｎ／ｍｍ２）；τ＝２Ｖ／Ａｇ≤ｆυ园管截面３其中：Ａｇ—杆件截面的净面积ｍｍ２（３）折算应力：≤ｆ２、稳定验算：由于作用在幕墙上的风荷载等水平荷载可正可负，因此，上述各类构件中的所有杆件，均应按

5、压弯杆件验算平面内及平面外的整体稳定和局部稳定。对于平行弦空腹桁架式格构架的杆件，可参照多层刚架的梁、柱进行计算。下面仅就拱式格构架杆件的整体稳定的验算方法稍事讨论。如图３所示的拱架，一般是将玻璃通过接驳件安装在直弦的外侧。当拱架间距跨越两个以上玻璃分格时，在拱架的直弦间尚需架设与其垂直的承力构件，这一方面与拱架的直弦形成刚强的平面体系，同时亦为直弦提供了可靠的侧向支撑。在正风压作用下，拱式格构架的直弦，可按一般压弯杆验算其平面内及平面外的整体稳定性，假设拱式格构架的撑杆两端为较接，可近似看成直弦平面内的支撑点，而撑杆的计算长度，即可近似取其支撑点之间的几何长度。至于拱式格构架的拱弦，

6、在负风作用下是压弯杆，其工作状态，与“有系杆的下承式拱桥”很相象。一般建筑师都希望点支式玻璃幕墙的支承构件，尽量少设支撑，最好不设支撑，“有系杆的下承式拱桥”的稳定理论，为我们达到这一目的提供了很好的理论借鉴。简单拱，在均布荷载作用下其平面内失稳时的临界轴压力，写成轴压直杆的欧拉公式的标准形式为：其平面外失稳时的临办轴压力，写成轴压直杆的欧拉公式的标准形式为：Ｎｃｒｘ＝π２ＥＩｘ／Ｓ２０ｘＮ其中：Ｅ—弹性模量（Ｎ／ｍｍ２）；Ｉｘ－－截面对Ｘ轴的惯性矩（ｍｍ４）ＳＯｘ＝ξｘＳ／２ｍｍ平面内计算长度ξｘ—平面内拱度影响系数ξｘＳ—拱弧展开长度（ｍｍ）；当矢跨比？＝ｆ／Ｌ≤０．１时

7、，ξ≈１其平面外失稳时的临界轴压力，写成轴压直杆的欧拉公式的标准形式为：Ｎｃｒｙ＝πＥＩｙ／Ｓ２０ｙＮ其中：Ｉｘ—截面对Ｙ轴的惯性矩（ｍｍ４）Ｓ０ｙ＝ξｙＳｍｍ平面处计算长度ξｙ—平面外拱度影响系数ξｙ＝Ｓ—拱弧展开长度（ｍｍ）；λ—弯扭刚度比例系数λ＝Ｇ—剪切模量（Ｎ／ｍｍ２）；Ｉｔ—截面扭转惯性矩（ｍｍ４）对于园钢管，当矢跨比？＝ｆ／ι≤０．１时，ξｙ＝１．０５７≈１。如图４所示的由拱弦、直弦和绞接于其间的撑杆组成的拱式格构式钢架，