慎重计算不等双跨幕墙立柱

慎重计算不等双跨幕墙立柱

摘 要:本文根据试验,当短跨度与全跨跨度比例较小时,按不等双跨连续梁力学模式设计的幕墙立柱,其计算结果与试验结果比较存在较大偏差,并对其原因进行分析提出建议.

关键词:不等双跨连续梁;幕墙立柱

一、引言

在目前的幕墙设计中，当主体建筑的楼层跨度较大时，幕墙立柱通常会按不等双跨连续梁的力学模型进行设计。但这种幕墙立柱与主体结构的连接形式，在当双跨梁短跨跨度与全跨跨度比例较小时，立柱的计算结果与实际状态是否一致呢?通过工程试验，笔者按短跨与全跨比例n≈0.10的情况下，按挠度分别通过计算结果及试验结果进行比较，得到一个比较直观的概念。

二、理论计算结果与试验结果的比较

(一)不等双跨连续梁短跨与全跨比例n≈0.10

1、试验参数

幕墙立柱跨度L=4.505m，短跨L1=0.45m，长跨L2=4.055m，短跨与全跨比例n≈0.10，幕墙分格宽b=1.237m。选用铝合金型材，E=0.7 x 105N/mm2;立柱截面惯性矩I=542.248cm2。

2、立柱挠度理论计算结果

根据《建筑结构静力计算手册》表3-9以及不等双跨梁的计算方法(此处略)得:跨中最大挠度处与C支座的距离x=0.5656x4055=2293.51mm;跨中最大挠度系数μ=0.1473 ,分别按幕墙面荷载，计算幕墙立柱挠度，结果如表1所示。

3、立柱挠度试验结果

根据上海建筑门窗检测站对此幕墙结构进行风压变形性能试验，得到结果如表2所示。

4、立柱挠度结果的比较(见图)

从荷载一挠度图可以看出:(1)理论计算挠度最大点(0.5656 L2)应接近0.55测点处，但通过测试发现，当风压达到1.0KN/m2以上，三处测点中0.5处挠度最大。0.45及0.55处的挠度已经小于0.5处，即理论计算挠度最大点(0.5656L2)处实际挠度也已小于测点0.5处的实测挠度;(2)试验结果大于计算结果，而更接近于取长跨跨度(4.055m)按简支梁计算所得挠度(计算从略);(3)随着荷载的增大双跨梁的实测挠度与理论计算挠度偏差越大。

(二)其余工程实例

笔者在其它工程的幕墙性能试验中，同样发现上述现象:

1、幕墙立柱跨度L=5.0m，短跨L1=0.55m，长跨L2=4.45m，短跨与全跨比例n=0.11，幕墙性能试验由上海建筑幕墙检测中心检测。其挠度计算结果完全满足规范要求，但在试验过程中，却发现幕墙立柱挠度已经超出了设计要求。在复核了幕墙计算、检查了测试仪器发现无误，重新试验后挠度仍然超标。

2、幕墙立柱跨度L=3.985m，短跨L1=0.205m，长跨L2=3.78m，短跨与全跨比例n=4.0514，幕墙性能试验由上海建筑门窗检测站检测。试验结果同样大于计算结果，且相比于n≈0.10的立柱，其挠度偏差更大(比较数据从略)。

三、原因分析

根据目前幕墙立柱与主体结构的连接形式，通过不锈钢对拉螺栓连接立柱与主体结构的连接件，通常这种连接形式中立柱的开孔直径比螺栓直径1-2mm。当外荷载作用到幕墙立柱上时，由于孔径相差的σ即产生支座位移，对于静定的简支梁而言支座位移不对构件内力产生影响、只对构件产生附加变形σ;但对于超静定的双跨梁来说，支座发生位移后，构件的内力及变形也会相应变化，尤其当双跨梁短跨跨度与全跨跨度比例较小，其中产生的附加变形将会更大。

四、结论及建议

综合以上试验结果，可以发现:当双跨梁短跨跨度与全跨跨度比例较小(一般小于等于0.1)时，按不等双跨连续梁计算幕墙立柱的结果与实际试验测得结果存在较大偏差。由于试验数量及条件的限制，笔者不能将造成这些偏差的原因一一找出。当然，笔者不是否定这种计算模式，只是建议幕墙设计人员;由于假定的计算模型并不完全等同于实际的连接节点，当双跨梁短跨跨度与全跨跨度比例较小时，按不等双跨连续梁设计计算幕墙立柱，须慎重!如条件允许(考虑造价及构造要求)，建议可以偏安全的取双跨梁的长跨按简支梁进行计算，以保证幕墙通过性能试验。

转自：黄一鸣 施伯年 的文章