幕墙竖框最优化计算模型探析

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1、幕墙竖框最优化计算模型探析　　摘要：随着幕墙行业在中国的飞速的发展，国家对各行业的精益求精的要求，以及让幕墙公司利润的最大化。根据幕墙相关规范，探讨幕墙竖框最优化计算模型，以便施工中可以更方便，更快捷的，创造更大的利润。关键词：规范，支座位置，计算模型中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：本文根据幕墙JGJ102－2003《玻璃幕墙工程技术规范》的6.3.6条明确规定：“应根据立柱的实际支承条件，分别按单跨梁、双跨梁或多跨铰接梁计算由风荷载或地震作用产生的弯矩，并按其支承条件计算轴向力。”以及幕墙公司的战略目标是：低碳功能安全幕墙。减小竖

2、框线密度是达到这个目标的一个非常主要的途径。根据需要建下面模型：本文最优化竖框模型分为以下几种：1.单跨简支梁；2.双跨简支梁；3.连续铰接静定梁；1.单跨简支梁1.1单跨简支梁计算模型（如图1.1）9图1.11.2.单跨简支梁支座反力：1.3.单跨简支梁弯矩：即当时，框弯矩最大，工程实例：幕墙中的危险部位位于120米,计算层间高L=3.6米,竖框承担的分格宽度为B=1.5m。玻璃配置为6+12A+6钢化中空玻璃。竖框挠度荷载组合如下：q刚度＝Wk×B＝1.56×1.5＝2.34KN／m竖框强度荷载组合如下：q强度＝（1.4×1×Wk＋1.3×

3、0.5×qEy）×B＝(1.4×1×1.56＋1.3×0.5×.295)×1.5＝3.564KN／m竖框支座反力为:F=q强度·L／2=3.564×3.6／2＝6.415KN竖框所受最大弯矩为：9M＝q强度·L2／8＝3.564×3.62／8＝5.774KN·m2.双跨简支梁2.双跨简支梁2.1.双跨简支梁计算模型边界条件：支座A、支座B、支座C。变形：垂直于x轴的挠度假设：支座反力平行于y轴2.2.最优的短跨长度设比例因子短跨与全跨之比：2.3支座反力根据受力分析和变形协调条件得到：双跨梁短跨端支座反力RA在对实际幕墙工程设计时，λ不宜小于0

4、.10。最大支座反力总是出现在中间支座弯矩9双跨梁弯矩的变化规律：当时，当时，对于玻璃幕墙来说，竖框的短跨比一般满足表示。，β为弯矩系数。双跨梁中间支座处的弯矩最大λ的变化范围是0至0.5时，取最小值工程实例：幕墙中的危险部位位于120米,计算层间高L=3.6米,竖框承担的分格宽度为B=1.5m。玻璃配置为6+12A+6钢化中空玻璃。竖框挠度荷载组合如下：q刚度＝Wk×B＝1.56×1.5＝2.34KN／m竖框强度荷载组合如下：q强度＝（1.4×1×Wk＋1.3×0.5×qEy）×B＝(1.4×1×1.56＋1.3×0.5×.295)×1.59

5、＝3.564KN／m图1：L1=300mm=4.0，图2：L1=400mm=3.64，图3：L1=550mm=3.16，图4：L1=1100mm=1.89图5：L1=1300mm=1.58，图6：L1=1800mm=1.41。2.4双跨简支梁总结短跨与全跨之比λ，从支座反力的角度出发，在构造允许的情况下，建议。双跨梁的最大弯矩出现在中间支座处，最大弯矩为λ的变化范围是0至0.5，随着λ增大，在相同的外部荷载条件下，双跨梁的各项力学参数的最大值越来越小。当λ很小时，幕墙竖框按双跨梁力学计算模型计算的结果可能会与实际工程中的结果存在一定偏差，所以要

6、慎重选择λ较小的结构形式。要综合考虑构造和造价的要求，竖框是否采用双跨梁结构型式，一方面要考虑构造是否允许，另一方面还要综合考工程造价和结构安全等因素。3.等跨铰接静定梁3.1等跨铰接静定梁计算模型等跨铰接静定梁每层只有一个固定点，其连接构造为最少，经济效益最为明显，工作效率最高。3.2最优的悬挑长度9竖框跨长L,悬挑长度为a。设悬挑长度与跨长之比为：最优的悬挑长度→最优目标（M=1/15.2qL2）→最优的计算模型工程实例幕墙中的危险部位位于120米,竖框承担的分格宽度为B=1.5m。玻璃配置为6+12A+6钢化中空玻璃。竖框挠度荷载组合如下

7、：q刚度＝Wk×B＝1.56×1.5＝2.34KN／m竖框强度荷载组合如下：q强度＝（1.4×1×Wk＋1.3×0.5×qEy）×B＝(1.4×1×1.56＋1.3×0.5×.295)×1.5＝3.564KN／m经过多次验算，得到下面的表格：当竖框竖框的各支座处的弯矩趋于相等，且接近并达到最优目标（1/15.2qL2），此时竖框的受力最合理。3.3最小的计算跨数3.3.1快捷的判别工程中能否采用等跨铰接静定梁计算模型3.3.2快捷把计算结果推广到符合要求的工程单元中93跨计算模型→支座反力、变形、弯矩→最小计算跨数5跨计算模型→支座反力、变形、

8、弯矩→最小计算跨数7跨计算模型→支座反力、变形、弯矩→最小计算跨数分析约定：1.计算层间高为3.6m。2.最后一跨采用简支梁带悬挑计算。3.竖框按照悬