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错缝式单元幕墙结构受力浅析

来源:2023年会论文集  作者:曾学岚  日期:2023-5-6
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  摘要: 本文对错缝式单元幕墙的插接位置受力不均匀性进行分析,并结合在建项目对错缝式单元幕墙横梁的局部连接设计思路和方案进行了剖析,以供幕墙行业内的工程技术人员探讨或借鉴。
  关键词:错缝,不均匀性,单元式幕墙;

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  摘要: 本文对错缝式单元幕墙的插接位置受力不均匀性进行分析,并结合在建项目对错缝式单元幕墙横梁的局部连接设计思路和方案进行了剖析,以供幕墙行业内的工程技术人员探讨或借鉴。

  关键词:错缝,不均匀性,单元式幕墙;

  1、引言

  工程案例中错缝式单元幕墙常见的有三种情况,标准单元立柱错缝(图1),带中立柱形式一错缝(图3),带中立柱形式二错缝(图10),本文分别对以上三种错缝形式进行受力分析(为方便受力模型简化,本次受力分析过程时,忽略板块自身层间玻璃对连接处支反力的影响)。

  2、错缝式单元幕墙横梁连接受力不均匀性设计解析

  2.1 带中立柱形式一错缝分析

  板块错缝样式(图1),标准单元板块A、板块B的单元阴阳料通过水槽料插接在标准下单元板块C、板块D、板块E的上横梁上,上单元的插接受力点落在下单元上横梁位置,板块传力清晰,对力学模型进行简化分析如下。

  节点A、节点B反力受到荷载偏心影响与作用位置的距离成反比关系,连接处节点设计时应选取最不利荷载进行受力分析,根据计算结果对连接节点A、节点B采取不同的连接措施。

  2.2 带中立柱形式一错缝分析

  板块错缝样式(图3),单元板块A、板块B的单元阴阳料及中立柱两者通过水槽料分别插接在标准下单元板块C、板块D、板块E的上横梁上,上单元的插接受力点落在下单元上横梁位置(形式一),板块传力清晰,对力学模型进行简化分析如下。

  带中立柱形式一错缝上横梁连接受力简图(图4),荷载作用点距支座距离可变,且a1

  此时单元上横梁受力模型变成超静定体系,受力分析较复杂,以下根据《机械设计手册》中双跨梁受力公式(图5、图6、图7、图8)及按同等条件下的几组有限元模型计算结果进行对比印证。

  根据几组计算数据分析(图9),简化公式计算值比有限元模型反力值偏大+1.7%~+6.4%左右,两者偏差较小,可以认为两者计算的上横梁连接反力是可相互印证的,设计过程中可按计算出的节点反力对连接节点O、节点B、节点D位置采取不同的连接措施。

  2.3 带中立柱形式二错缝分析

  板块错缝样式(图10),单元板块A、板块B的单元阴阳料及中立柱两者通过水槽料分别插接在标准下单元板块C、板块D、板块E的上横梁上,上单元的插接受力点落在下单元上横梁位置(形式二),板块传力清晰,对力学模型进行简化分析如下。

  带中立柱形式二错缝上横梁受力简图(图11),荷载作用点距支座距离可变,且a1>L1;

  单元上横梁受力模型也是超静定体系,根据《机械设计手册》中双跨梁受力公式计算出的反力结果,与同等条件下的几组有限元模型计算结果对比印证(图12)发现,两者计算结果偏差较大,可知当a1>L1后,不能直接套用公式。

  此时我们可以根据叠加原理将形式二错缝受力简图拆分计算(图13),将P1、P2分别进行计算并叠加求出双跨梁连接位置反力,并与同等条件下有限元模型结果进行对比验证,如下分析:

  据图5、图6、图7、图8中公式,令其中一个荷载自变量为0,可对公式进行简化,

  对图13中(a)有:

  分别与同等条件下的有限元模型计算结果对比印证,简化后(图14、图15)及叠加后(图16)。

  经过计算数据对比,发现简化公式计算值相较于有限元模型反力值偏大+1.7%~+9.3%左右,两者偏差较小,设计过程中可按叠加法公式①、②、③、④计算出形式二错缝的节点反力,并对连接位置采取不同的连接措施。

  3、错缝式单元幕墙横梁连接受力不均匀性方案选择

  错缝式单元幕墙荷载受偏心影响连接节点集中力变化区间较大,以下列出几种横梁连接方案供参考(图17、图18):

  4、结语

  现今建筑的外立面效果丰富多样,幕墙结构的受力也显现复杂化,本文通过对错缝式单元幕墙横梁连接设计剖析,总结一些体会与大家分享,希望给大家带来参考价值:

  1、在错缝式幕墙设计初期应,整体性考虑错缝式效果,合理的布置错缝位置。

  2、复杂受力体系分析时,尽量简化受力体系,并对计算数据结果进行验证。

  参考文献

  [1] 姚谏,董石麟.建筑结构静力计算实用手册.中国建筑工业出版社.2014

  [2] 数字化手册编委会.机械设计手册.化学工业出版社.2008

作者单位:深圳市方大建科集团有限公司

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原文地址:http://www.52mqw.com/info/2023-5-6/49939-1.htm
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