點(diǎn)支式玻璃幕墻格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件的設(shè)計(jì)

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1、點(diǎn)支式玻璃幕墻格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件的設(shè)計(jì)第1樓：點(diǎn)支式玻璃幕墻格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件的設(shè)計(jì)點(diǎn)支式玻璃幕墻的特點(diǎn)是通透性極高，因而其支承結(jié)構(gòu)也必須簡(jiǎn)潔明快，格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)能很好地滿足上述要求，因此在點(diǎn)支式玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面，僅對(duì)其中應(yīng)用較多的平行弦空腹桁架和拱架的設(shè)計(jì)，作些簡(jiǎn)單介紹。一、作用荷載：作用于點(diǎn)式幕墻支承結(jié)構(gòu)上的荷載，按“點(diǎn)支式玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程”(CECS127:2004)的規(guī)定計(jì)算。二、構(gòu)件的內(nèi)力分析：１、永久荷載作用下的內(nèi)力一般假定永久荷載僅由近玻璃側(cè)弦單獨(dú)承擔(dān)，且不計(jì)構(gòu)造偏心

2、所產(chǎn)生的彎矩（永久荷載對(duì)于按水平承力布置的構(gòu)件產(chǎn)生垂直彎矩對(duì)于按垂直承力布置的構(gòu)件產(chǎn)生軸力）。２、水平荷載作用下的內(nèi)力（１）平行弦空腹桁架：這類構(gòu)件，在橫向力作用下，首先將其視為一相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)支梁，計(jì)算其整體彎矩Ｍｄ，再將其視為一相當(dāng)?shù)亩鄬觿偧芙朴?jì)算由剪力產(chǎn)生的附加彎矩。如圖２所示：最大整體彎矩：Ｍｄ＝ｋＮ·ｍ當(dāng)玻璃分格數(shù)ｎ為奇數(shù)時(shí)Ｍｄ＝ｋＮ·ｍ（當(dāng)玻璃分格數(shù)ｎ為偶數(shù)時(shí)）其中：Ｆ－－集中力（ｋＮ）；Ｌ－－構(gòu)架全長(zhǎng)（ｍ）各節(jié)間弦桿軸力：Ｎｄｉ＝其中：Ｍｄｉ－－各節(jié)間的整體彎矩：各節(jié)間的附加彎矩：Ｍｆｉ

3、＝Ｖｉ·α／２其中：Ｖｉ－－第ｉ節(jié)間處當(dāng)梁的剪力；ａ－－第ｉ節(jié)間處的節(jié)距。腹桿軸力：Ｎｉ＝Ｖｉ；腹桿彎矩：Ｍｉ＝Ｍｆｉ＋Ｍｆｉ＋１；腹桿剪力：Ｖｆｉ＝２Ｍｉ／ｈ０（２）拱式格構(gòu)式桁架：這類構(gòu)件，包括折弦空腹格構(gòu)式桁架（或稱折弦拱），在橫向力作用下，可近似按如圖３所示計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算。與平行弦情況類似，首先按相當(dāng)梁計(jì)算整體彎矩Ｍｄ，此彎矩由拱弦軸力的水平分力和直弦的軸力所產(chǎn)生的力偶平衡，在跨中：拱弦軸力：Ｎ＝±Ｍｄ／ｆ最大腹桿軸力：Ｎｄ＝Ｒ－Ｆ其中：Ｒ－支座反力三、截面驗(yàn)算：１、強(qiáng)度驗(yàn)算：在上述各類構(gòu)件中的所

4、有桿件，均€屬于偏心受力構(gòu)件，且當(dāng)采用水平承力布置時(shí)，近玻璃側(cè)的弦桿尚屬于雙向彎曲的偏心受力構(gòu)件，因此應(yīng)按下述驗(yàn)算強(qiáng)度：（１）正應(yīng)力：±±≤ｆ非園截面其中：Ｎ—所計(jì)算桿件段的軸力，或拉或壓（ｋＮ）；Ａｎ－－桿件凈截面積（ｍｍ２）Ｍｘ、Ｍｙ—所計(jì)算桿件段的對(duì)截面Ｘ、Ｙ軸的彎矩（Ｎ．ｍｍ）γｘ、γｙ－－對(duì)截面Ｘ、Ｙ軸的塑性發(fā)展系數(shù)Ｗｎｘ、Ｗｎｙ－－凈截面對(duì)Ｘ、Ｙ軸的抵抗矩（ｍｍ３）ｆ—強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Ｎ／ｍｍ２）±≤ｆ園截面其中Ｍ＝（２）剪應(yīng)力：截面的抗剪強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算τ＝１．５Ｖ／Ａω≤ｆυ非園管截面

5、其中：Ｖ—所計(jì)算桿件段的剪力（Ｎ）；Ａｗ－－桿件截面腹板的凈面積（ｍｍ２）；ｆυ—抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Ｎ／ｍｍ２）；τ＝２Ｖ／Ａｇ≤ｆυ園管截面３其中：Ａｇ—桿件截面的凈面積ｍｍ２（３）折算應(yīng)力：≤ｆ２、穩(wěn)定驗(yàn)算：由于作用在幕墻上的風(fēng)荷載等水平荷載可正可負(fù)，因此，上述各類構(gòu)件中的所有桿件，均應(yīng)按壓彎桿件驗(yàn)算平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。對(duì)于平行弦空腹桁架式格構(gòu)架的桿件，可參照多層剛架的梁、柱進(jìn)行計(jì)算。下面僅就拱式格構(gòu)架桿件的整體穩(wěn)定的驗(yàn)算方法稍事討論。如圖３所示的拱架，一般是將玻璃通過(guò)接駁件安裝在

6、直弦的外側(cè)。當(dāng)拱架間距跨越兩個(gè)以上玻璃分格時(shí)，在拱架的直弦間尚需架設(shè)與其垂直的承力構(gòu)件，這一方面與拱架的直弦形成剛強(qiáng)的平面體系，同時(shí)亦為直弦提供了可靠的側(cè)向支撐。在正風(fēng)壓作用下，拱式格構(gòu)架的直弦，可按一般壓彎桿驗(yàn)算其平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定性，假設(shè)拱式格構(gòu)架的撐桿兩端為較接，可近似看成直弦平面內(nèi)的支撐點(diǎn)，而撐桿的計(jì)算長(zhǎng)度，即可近似取其支撐點(diǎn)之間的幾何長(zhǎng)度。至于拱式格構(gòu)架的拱弦，在負(fù)風(fēng)作用下是壓彎桿，其工作狀態(tài)，與“有系桿的下承式拱橋”很相象。一般建筑師都希望點(diǎn)支式玻璃幕墻的支承構(gòu)件，盡量少設(shè)支撐，最好不設(shè)支撐，

7、“有系桿的下承式拱橋”的穩(wěn)定理論，為我們達(dá)到這一目的提供了很好的理論借鑒。簡(jiǎn)單拱，在均布荷載作用下其平面內(nèi)失穩(wěn)時(shí)的臨界軸壓力，寫(xiě)成軸壓直桿的歐拉公式的標(biāo)準(zhǔn)形式為：其平面外失穩(wěn)時(shí)的臨辦軸壓力，寫(xiě)成軸壓直桿的歐拉公式的標(biāo)準(zhǔn)形式為：Ｎｃｒｘ＝π２ＥＩｘ／Ｓ２０ｘＮ其中：Ｅ—彈性模量（Ｎ／ｍｍ２）；Ｉｘ－－截面對(duì)Ｘ軸的慣性矩（ｍｍ４）ＳＯｘ＝ξｘＳ／２ｍｍ平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度ξｘ—平面內(nèi)拱度影響系數(shù)ξｘＳ—拱弧展開(kāi)長(zhǎng)度（ｍｍ）；當(dāng)矢跨比？＝ｆ／Ｌ≤０．１時(shí)，ξ≈１其平面外失穩(wěn)時(shí)的臨界軸壓力，寫(xiě)成軸壓直桿的歐拉公式的

8、標(biāo)準(zhǔn)形式為：Ｎｃｒｙ＝πＥＩｙ／Ｓ２０ｙＮ其中：Ｉｘ—截面對(duì)Ｙ軸的慣性矩（ｍｍ４）Ｓ０ｙ＝ξｙＳｍｍ平面處計(jì)算長(zhǎng)度ξｙ—平面外拱度影響系數(shù)ξｙ＝Ｓ—拱弧展開(kāi)長(zhǎng)度（ｍｍ）；λ—彎扭剛度比例系數(shù)λ＝Ｇ—剪切模量（Ｎ／ｍｍ２）；Ｉｔ—截面扭轉(zhuǎn)慣性矩（ｍｍ４）對(duì)于園鋼管，當(dāng)矢跨比？＝ｆ／ι≤０．１時(shí)，ξｙ＝１．０５７≈１。如圖４所示的由拱弦、直弦和絞接于其間的撐桿組成的拱式格構(gòu)式鋼架，