立柱计算与分析a.doc

框架支撑体系的力学模型关系及其应用????外装饰幕墙体系按安装方式可分为框架式，单元式两大体系，现分述如下：????1．框架式幕墙????这种支撑方式的幕墙已有很长时间的历史，且现在的幕墙工程中也经常应用。该种幕墙体系制造成本较低，工期较长，由于装饰面完成后需要现场打胶封闭，因此冬季施工时，由于胶的作业温度限制导致北方地区的幕墙将不能施工。????2．单元式幕墙????单元式幕墙构成及安装方式较框架式有更多的优点，但相对于框架式幕墙来说成本相对较高，通常大单元尺寸均为横向一个装饰分格，竖向为一个层间尺度，由于这些大单元均在加工厂内加工制作，因此集成化程度非常高，能达到相当高的安装精度，由于现场不需要进行龙骨布置，因此可以与主体结构同步施工，大大缩小了施工周期，为业主赢得了更多的宝贵时间。????幕墙的两种形式，从完成后的外饰效果来看没有什么不同，但内部结构及设计理念却有着深刻的不同。????目前较为流行的小单元式幕墙实际上是一种框架式幕墙的变种，其设计过程中渗透了单元式幕墙思路，也就是把装饰面材内侧增加挂式附框，直接挂于主体框架之上，虽增加了可拆卸性，但由于其依然具有先行安装网格式幕墙支撑龙骨，因此仍然把小单元划归为框架式幕墙的一个变种。????还有一种幕墙现在已经不很常见了，那就是半单元式幕墙，所谓的半单元幕墙实际就是从框架式幕墙到大单元式幕墙的一种过渡产品，当大单元幕墙完善的时候，半单元幕墙自然应用的就很少了。????无论框架式幕墙，还是单元式幕墙，其支撑体系的力学模型都是一致的，现分述如下：（见下图）????1． 简支梁力学模型 (新规范JGJ102-2003称为单跨梁)????2． 双跨梁 (新规范JGJ102-2003称为双跨梁)????3． 多跨铰接静定梁力学模型 (新规范JGJ102-2003称为多跨铰接梁) ?以上三种立柱力学模型很好的概括了幕墙常用结构。????简支梁力学模型常用于幕墙结构嵌入主体结构中，此时的幕墙计算模型是没有任何选择余地的，是由主体结构决定的。????双跨梁是最为常用的幕墙计算模型，此时幕墙体系悬挂于主体结构之外，每层铝立柱由铝插芯插接串联，该连接点处且可以延立柱轴向滑动，这样的结构便构成了连续的规律排布的梁体，无论框架式幕墙还是单元式幕墙在本种支撑体系上是均可以实现的，也就是说两种幕墙体系在这种力学模型下完全统一了。????有的时候虽然完全满足把幕墙支撑体系设计成双跨梁，但我们却把他设计成多跨铰接静定梁力学模型，是因为此时如果把它设计成双跨梁并不是最经济合理的，那么这种情况何时会发生呢？大跨度层高，大分格，且梁体有足够的高度，这三个条件的交集便是经常设计成多跨铰接静定梁力学模型的必要条件。?????这三种力学模型作为幕墙结构设计中的最基本的元素并不是由设计师随意决定的，设计师必须统一规划所设计的幕墙体系，研究建筑主体结构所提供的边界条件，最终确定。因为它直接关系着幕墙的每平米比重，也就是说直接影响到幕墙的造价，从设计本身来讲，也就是如何达到一个“等强度设计”的一流境界的问题。????从定性方面来看，在相同的外界条件下，这三种力学模型中简支梁力学模型立柱最为费料，多跨铰接静定梁力学模型立柱最为省料，但多跨铰接静定梁力学模型由于增加了一个支点,导致了预埋件的费用的增加，人工费的发生，成本也有所增加。在幕墙结构设计中，相对来说双跨梁最能达到既节省材料成本，也能达到降低人工费用的目的。????上述三种力学模型在达到某种特定的边界条件时，其中一种模型会近似另一种模型，其并没有一个明确的分界值，完全取决于其构造特点。????下面我们一定量的方式加以说明，以数字的方式阐述：????例如北京地区，C类，8度抗震，计算高度80米，中空玻璃（取500N/m2）,楼层高度3.6米，横向分格1.48米，试按三种力学模型进行铝立柱（6063T5）分析，对计算结果进行比较。????由玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）得：????阵风系数1.640；高度变化系数1.538；风压组合值1.362K N/m2????地震力组合值0.400K N/m2???风荷载与地震力组合标准值1.362K N/m2；风荷载与地震力组合设计值2.167K N/m2????则，铝立柱所受设计线荷载q设计=2.167x1.480=3.20716N/mm????铝立柱所受标准线荷载q设计=1.362x1.480=2.01576N/mm????轴力N=500x3.6x1.48=2664(N)????（一）按简支梁力学模型分析: ?? ????可见，幕墙铝立柱的截面特性Imin >3148905.086 mm4; Wmin >59132.05457 mm3，在CAD中