以上三種立柱力學(xué)模型很好的概括了幕墻常用結(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型常用于幕墻結(jié)構(gòu)嵌入主體結(jié)構(gòu)中,此時(shí)的幕墻計(jì)算模型是沒(méi)有任何選擇余地的,是由主體結(jié)構(gòu)決定的。
鉸接(多跨)梁力學(xué)模型是最為常用的幕墻計(jì)算模型,此時(shí)幕墻體系懸掛于主體結(jié)構(gòu)之外,每層
鋁立柱由鋁插芯插接串聯(lián),該連接點(diǎn)處且可以延立柱軸向滑動(dòng),這樣的結(jié)構(gòu)便構(gòu)成了連續(xù)的規(guī)律排布的梁體,無(wú)論框架式幕墻還是單元式幕墻在本種支撐體系上是均可以實(shí)現(xiàn)的,也就是說(shuō)兩種幕墻體系在這種力學(xué)模型下完全統(tǒng)一了。
有的時(shí)候雖然完全滿(mǎn)足把幕墻支撐體系設(shè)計(jì)成鉸接(多跨)梁力學(xué)模型,但我們卻把他設(shè)計(jì)成多跨鉸接靜定梁力學(xué)模型,是因?yàn)榇藭r(shí)如果把它設(shè)計(jì)成鉸接(多跨)梁力學(xué)模型并不是最經(jīng)濟(jì)合理的,那么這種情況何時(shí)會(huì)發(fā)生呢?大跨度層高,大分格,且梁體有足夠的高度,這三個(gè)條件的交集便是經(jīng)常設(shè)計(jì)成多跨鉸接靜定梁力學(xué)模型的必要條件。
這三種力學(xué)模型作為幕墻
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的最基本的元素并不是由設(shè)計(jì)師隨意決定的,設(shè)計(jì)師必須統(tǒng)一規(guī)劃所設(shè)計(jì)的幕墻體系,研究建筑主體結(jié)構(gòu)所提供的邊界條件,最終確定。因?yàn)樗苯雨P(guān)系著幕墻的每平米比重,也就是說(shuō)直接影響到幕墻的造價(jià),從設(shè)計(jì)本身來(lái)講,也就是如何達(dá)到一個(gè)“等
強(qiáng)度設(shè)計(jì)”的一流境界的問(wèn)題。
從定性方面來(lái)看,在相同的外界條件下,這三種力學(xué)模型中簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型立柱最為費(fèi)料,多跨鉸接靜定梁力學(xué)模型立柱最為省料,但多跨鉸接靜定梁力學(xué)模型由于增加了一個(gè)支點(diǎn),導(dǎo)致了
預(yù)埋件的費(fèi)用的增加,人工費(fèi)的發(fā)生,成本也有所增加。在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,相對(duì)來(lái)說(shuō)鉸接(多跨)梁力學(xué)模型最能達(dá)到既節(jié)省材料成本,也能達(dá)到降低人工費(fèi)用的目的。
上述三種力學(xué)模型在達(dá)到某種特定的邊界條件時(shí),其中一種模型會(huì)近似另一種模型,其并沒(méi)有一個(gè)明確的分界值,完全取決于其構(gòu)造特點(diǎn)。
下面我們一定量的方式加以說(shuō)明,以數(shù)字的方式闡述:
例如北京地區(qū),C類(lèi),8度
抗震,計(jì)算高度80米,
中空玻璃(取500N/m2),樓層高度3.6米,橫向分格1.48米,試按三種力學(xué)模型進(jìn)行鋁立柱(6063T5)分析,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
由
玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(
JGJ102-2003)得:
陣風(fēng)系數(shù)1.640;高度變化系數(shù)1.538;
風(fēng)壓組合值1.362K N/m2
地震力組合值0.400K N/m2
風(fēng)荷載與地震力組合
標(biāo)準(zhǔn)值1.362K N/m2;風(fēng)
荷載與地震力組合設(shè)計(jì)值2.167K N/m2
則,鋁立柱所受設(shè)計(jì)
線荷載q設(shè)計(jì)=2.167x1.480=3.20716N/mm
鋁立柱所受標(biāo)準(zhǔn)線荷載q設(shè)計(jì)=1.362x1.480=2.01576N/mm
軸力N=500x3.6x1.48=2664(N)
(一)按簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型分析:
可見(jiàn),幕墻鋁立柱的
截面特性Imin >3148905.086 mm4; Wmin >59132.05457 mm3,在
CAD中可以發(fā)現(xiàn)矩形界面70x180x3滿(mǎn)足要求,I= 5923872mm4;W=65820.8 mm3,A= 1464 mm2可見(jiàn)是應(yīng)力控制的截面。
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