幕墙立柱的几种常见力学计算模型电子版

幕墙立柱的几种常见力学计算模型 幕墙立柱的几种常见力学计算模型

幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、 简支梁

简支梁力学模型是《建筑幕墙工程技术规范》(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。

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幕墙立柱的几种常见力学计算模型 由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为： 图1.1

qqlM??x2?x

22进而可解得：当x?l/2时，有弯矩最大值：Mmax?0.125ql2。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]：

d2yqlqxEI2??(x?) dx22经过两次积分可得简支梁的挠度方程为：

1qlx3qx4ql3xy??(??)

EI122424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x?l/2时，代入上式有：

5qkl4fmax?

384EI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。

2、连续梁

在理想状态下，认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力，其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中，上下层立柱间采用插芯连接，若让插芯起到传递弯矩的作用，需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。即立柱接头要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两个条件：

(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2hc, hc为立柱截面高度； (II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

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计算时连续梁的跨数，可按3跨考虑。同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续，从设计安全角度考虑，按连续梁设计时，推荐采用的弯矩值为：M?(11~)ql2。 1210在工程实际中，我们不提倡采用这种连续梁算法。主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素，造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩，根本无法形成连续梁的受力模型。

3、双跨梁（一次超静定）

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，在经济上也不太合算。在简支梁中间适当位置增加一个支撑，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。

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图3.1

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