铰接多跨梁的立柱计算与

铰接多跨梁的立柱计算与分析【摘要】主要介绍了建筑幕墙立柱采用铰接多跨梁受力模型进行设计计算时应注意的问题，以及采用该模型设计时的悬挑段的选择。【关键字】建筑幕墙设计铰接多跨梁悬挑段选择设计分析1．前言21世纪，我国的幕墙行业已进入高速发展阶段，幕墙市场的竞争越来越激烈，幕墙工程的设计与施工也越来越规范、越来越成熟。作为一名幕墙设计师，为了降低工程的直接材料成本，提高幕墙产品的价格竞争力，在初步设计阶段，合理科学地选用计算模型显得十分重要。根据玻璃幕墙规范与金属板石材幕墙规范规定，立柱设计可采用单跨梁、双跨梁或铰接多跨梁进行计算。本文将对单支点铰接多跨梁（多跨静定梁）的设计进行分析。2．多跨铰接梁的受力分析在幕墙立柱设计过程中，当主体结构梁高度较小，且楼层较多时，通常采用这种受力方式：幕墙立柱每层用一处连接件与主体结构连接，每层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，实际上是一段段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁，也就是多跨铰接梁。如图1。图1铰接多跨梁简图根据大多实际工程情况，楼层高度是一致的，因此，我们只对等跨静定铰接梁讨论，即：H1=H2=H3=…=Hn（H为层高）L1’=L2’=L3’=…=Ln’（L’为悬挑长度）从图1可以看出，第一跨为简支梁受力形式，第二、三、…、n跨均为静定梁受力结构。从整个结构受力来看，第一跨是结构受力最不利的部位。因而对于第一跨的设计及计算是多跨铰接梁受力计算的一个不可忽视的重点。3．多跨铰接梁需关注的问题3.1第一跨问题根据受力分析，第一跨的结构受力较为不利，通常采用两种方式解决。派方案一：对第钞一跨作局部加菠强处理，可以剧增大型材截面刃，也可以在铝拜型材空腔中设接置加强钢件，锋增大立柱的抵舌抗矩。以上处帝理均需在施工询图及计算书中闻明确说明，在厨结构计算时需退单独校核，以奥满足设计要求薪。诉方案二：一般挎情况下，第一血跨处于幕墙顶竖部，此部位大若多有女儿墙结伟构，因此可以呼增设支点，受驻力形式也就为蹄图见2被所示，第一跨有实际为双跨梁辱受力结构，短衬跨猫为袄L贩0印’嗓。在受力分析捕计算时必须单毅独校核该部位零立柱强度。武图惨2栗受力模型简步图好3.2予监悬挑段长度的费确定脖在选定受力模埋式后，丛对顶L壳1刺’榆、过L财2滑’母、摇…沃、腐L刮n街’条的取值在设计贿时通常是根据岩主体结构与连宇接点的关系确妹定。但是否有尺较为合理的取济值？下面我们纱对多跨静定铰赴接梁（等跨）狠的受力作进一希步的分析。筝图植3亚受力模型分燃析示意图健图拥4抓悬挑段与简冤支段受力示意聪图剂在罩图族3啊中处，格AB杜1理段为简支梁，话我们对它作局阅部处理，它的哑受力在分析时练仅供参考固。版B1B数2阵、蜂B2B庙3鱼、胶…袍、造Bn-1B则n岂均为带悬臂的拌静定梁，悬臂紫长度晋为劝L挖2苗’艘、走L扛3怀’管、杰…膏、奇L敏n阵’煎。改B鸡n貌端以下一跨梁倦的悬臂为支座触，在悬臂的端酬部作用一集中懂荷载，此集中潜荷载为前一跨瘦梁佩B封n够端的支座反力报。糠为讨论方便，崭我们将每跨静渴定梁分成悬挑嗽段和简支段。跟图送4茅中第一种情况扯是悬挑段受力犹简图，它受到怜来自面板的均盘布荷营载耀q尊和提Bn-摔1抽端的集中兽力萌P裹的作用，集中姥力挺P鹿是前一跨梁端鸦部支座反力的拍反作用力。第锋二种情况是简役支段受力简图准，它的荷载除票均布荷散载省q素外，还有由集石中肥力嫌P钞及均布荷载爪对星Cn-饶1宁端产生的负弯范距作用。弟根据计算模型霞，得第一零跨寸B感支座反力炭R律1B户=qL谣1舍/2×[1狗-北（偷L压1竹’搁/L宗1卷）谦2毒]士达董葡（毅1仅）恋第闸n裹跨断B忌支座反力殿R顾nB摔n覆=堂2越、汉4永、遮6----季=R滋1B治×[1-Ln样’榴/L抢n概欲-许（荒Ln望’然/L拳n栽）故n扎]皮R冤nB羞n兵=耍3负、找5蹲、察7----晨=R日1B夏×[1-Ln弹’饮/L戴n雕待+质（嫂Ln劫’兽/L辰n败）增n井]奏当田n恰≥佳4疾以后，擦（暴Ln生’辈/L黑n断）默n宫瓦项值很微小豪，浆R装nB脑逼近一定值，季可近似取：节第疤n色跨用B搏支座反力蹈R笋nB里n厦=已4迟、赵5----撕=R捉1B淹×[1-Ln开’致/L侍n圾]梯阿替城详雪嚼（绵2玉）第n跨集中力狡P晶n到n仇=积2曾、狗3钢、长4----尾=R娇（遍n内-众1捏）敢B民迅习牌违多僚赌（换3凡）声P弹2渗＞第P淡3晕、静P炒3杂＜返P罚4冰---汉-锡当丛n翅≥蚀4倾以后地，螺P散n挥逼近一定值，就同痒时伐M量n沸也逼近一定值怎。协第荣n洗跨盲C乔支座弯距为：稍M桂必nC徒n史=柔2帮、脚3狱、变4----带=-[P厦n漫Ln敏’欠+qLn京’圾2鲜/2]征冈把法（偷4读）节第霞n拴跨简支段跨中氏弯距为：甜M帜n词=qL鲜n毯2筹/8幕·乞[1月-松（写Ln贞’锡/L昨n侨）稳2采]血2套-P逗n俯Ln志’水×[1刃-送(炉1+搂Ln地’砖/L斯n滚)蓄2饲/2+Ln原’壮/L致n达]盈胞和赞（僻5线）梁图茧5启悬挑段与简疏支段弯矩图求从因图虹5犁中可知，对同费一立柱，眼当错C否n刮支座的弯跨距喷M借航nC字与跨中弯狮距跃M基饺n步相等时，能充箩分发挥立柱的鸽截面特性，经务济性也最好。捡即磨M胖慌nC桃n狐=肉2野、业3熄、剥4----性＝栋M瘦n息姜谅格绢奇搁叛内（绩6剂）减于是有律，叨P破n剑Ln尚’硬+qLn稳’拴2姿/艳2笋＝壤qL丑n吧2骄/8涛·隆[1拦-川（哄Ln揭’运/L馋n摘）熊2危]仔2踪-P贼n渴Ln帜’榜×[1糠-级(行1+坡Ln碑’姑/L肝n望)混2此/2+Ln传’棒/L传n烂]撞联解踢(呆1)速、锁（房2锣）辩、怠…雄（雄5丘）等式，得玻Ln惩’妙/L比n份＝奉1/蛛6迟警曲模趋坝剥撕猪（狂7例）渡可见，当悬挑堵段长度为简支展段长度好的浑1/投6念时，两段的最牛大弯距很接近晚，立柱材料大盖小的选用最恰者当。供4泡．多跨梁的设帐计分析旱下面我们赤以赚13岂8螺系列立柱为例辽，运用多跨铰编接梁电算程序傍分析跨呆度翼L=缸4m甩时，悬挑段长核度配L押n依’溉与简支段长注度丑L涂n可的比值与各跨损立柱最大应力缺的关系。生立柱截面参数扁：竖Ix=沿410422勉6.29m像m杯4足爬们粗W讲x鲜＝格55462.新52mm甲3沉荒纠该A=趟1570.7晌3mm泥2焰立柱线荷载标鼓准值踩：祝qk=3.0馆kN/m致采用最大荷载削法分析，悬挑跃长萌度墓L呢n耳’茶分别取梁400mm肌（敬Ln绪’缺/L兴n皮＝求1/9注）、戚500mm称(具Ln泪’遗/L骂n披＝颂1/7易)私、萄565蚀mm想(敬Ln眠’辞/L圾n喊＝磨1/6陡)恐、碍600mm竖(脱Ln很’蛛/L骄n独＝菊1/5.7胖)杜、港700mm钓(干Ln既’塔/L商n直＝饰1/4.7某)兵。对应部位返的最大应力如斜下：版犯于且羊未表刚1镜毕搏(划单搜位舟:N/mm鼓2违)僚L挣n肢’粪AB丽1伟段磁B贱1C忽1湿段嘱C1B辩2耕段其C2B高3炸段鸣1末400摇118.05温8傅58.918没95.580三95.229贷2匠500寻111.65六7岂73.343狠85.794爸85.073番3涨565证107.61威8咱80.844井80.832为79.788黎4肾600黑105.43堵6忆87.767虾77.199寨75.893页5征700泻99.696吐102.19洪1栋69.848笑67.678仔顿梳柏批器爸肝魄挖泉阶买勺俯滴俗塑班双发铁艇执弯缺赖表杀全蒜谋当跨度为其他具值时，情况又深是如何呢？竭表漠2连数据为不同跨泳度情况下，悬鄙挑段与简支段滔长度比跌值世Ln耕’芒/Ln涉均约旦按捡1/辈6扎进行取值进行伙计算的结果。垄结果表明（除馆去第一跨梢AB繁1钳段）狗各跨的的最大闻应力都很接近菜，与以上分析很情况一致。律贡炕严定毯表狗2等蛇乖将(劫单姑位尺:N/mm庙2腹)嫁Ln弯L佳n忘’犯AB1井B艰1C垫1羊C1B2席C2B3掉1罩3000汁424犯60.753叠45.729庭45.682诸45.094乏2秘3500迎496郑82.441铜62.220先61.906凤61.099骑3稍4500予635帖136.08随102.19阅102.05朗100.87小4订5000超706模167.79侦125.90仙125.94落124.31贪5热5500舱777演202.83众152.24爪152.18考150.215．结束语袍建筑幕墙的设林计规范已相当崇完备，在我们谢的设计工作中基，用好规范是琴每一个幕墙设田计师的责任，涨只有用好用活烧了规范才能创寺造更大的效益阿。在设计过程症中，当选用铰套接多跨梁模型敏进行幕墙立柱柏设计时，我们舰要注意如下两茧点：一是第一令跨是薄弱环节锦，其设计计算药需慎重考虑；蕉二是悬挑段的无选定，可参照比悬挑段与简支振段锅为存1:刻6原的比例