玻璃幕墙工程技术规范(12)

时间:2011-01-25 09:29 来源：未知 作者：admin 点击量次             

　　6.2横梁

　　6.2.1 受弯薄壁金属梁的截面存在局部稳定问题，为防止产生压应力区的局部屈曲，通常可用下列方法之一加以控制：

　　1)规定最小壁厚tmin和规定最大宽厚比;

　　2)对抗压强度设计值或允许应力予以降低。

　　本规范中，幕墙横梁与立柱设计，采用前一种控制方法。

　　1.最小壁厚

　　我国现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018规定薄壁型钢受力构件壁厚不宜小于2mm。我国现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T 5237规定用于幕墙的铝型材最小壁厚为3mm。

　　通常横梁跨度较小，相应的应力也较小，因此本条规定小跨度(跨度不大于1.2m)的铝型材横梁截面最小厚度为2.0mm，其余情况下截面受力部分厚度不小于2.5mm。

　　为了保证直接受力螺纹连接的可靠性，防止自攻螺钉拉脱，受力连接时，在采用螺纹直接连接的局部，铝型材厚度不应小于螺钉的公称直径。

　　钢材防腐蚀能力较低，横梁型钢的壁厚不应小于2.5mm，并且本规范明确必要时可以预留腐蚀厚度。

　　2.最大宽厚比

　　型材杆件相邻两纵边之间的平板部分称为板件。一纵边与其他板件相连接，另一纵边为自由的板件，称为截面的自由挑出部位;两纵边均与其他板件相连接的板件，称为截面的双侧加劲部位。板件的宽厚比不应超过一定限值，以保证截面受压时保持局部稳定性。截面中不符合宽厚比限值的部分，在计算截面特性时不予考虑。

　　弹性薄板在均匀受压下的稳定临界应力可由下式计算：

　　(6.7)

　　式中 E——弹性模量;

　　t——截面厚度;

　　ν——泊松比;

　　b0——截面宽度;

　　β——弹性屈曲系数，自由挑出部位(边界条件视为三边简支、一边自由)取0.425，双侧加劲部位(边界条件视为四边简支)取4.0。

　　由上式可得到型材截面的宽厚比要求，即：

　　式中 f——型材强度设计值。

　　本条表6.2.1即由公式(6.8)计算得出。

　　6.2.4 横梁为双向受弯构件，竖向弯矩由面板自重和横梁自重产生;水平方向弯矩由风荷载和地震作用产生。由于横梁跨度小、刚度较大，一般情况不必进行整体稳定验算。

　　6.2.5 本条公式为材料力学中梁的抗剪计算公式。

　　6.2.7 横梁的挠度控制是正常使用状态下的功能要求，不涉及幕墙结构的安全，加之所采用的风荷载又是50年一遇的最大值，发生的机会较少，所以不宜控制过严，避免由于挠度控制要求而使材料用量增加太多。

　　隐框幕墙玻璃板的副框，一般采用金属件多点连接在横梁上;明框幕墙玻璃板与横梁间有弹性嵌缝条或密封胶。因此，横梁变形后对玻璃的支承状况改变不大。试验表明，横梁挠度达到跨度的l/180时，幕墙玻璃的工作仍是正常的。因此，对铝型材的挠度控制值定为l/1800钢型材强度较高，其挠度控制则可以稍严一些。原规范JGJ 102-96对挠度附加了不超过20mm的限值，这是针对当时采用幕墙的工程多为高层旅馆和办公楼，层高一般不大于4m的情况而制定的。目前，幕墙应用范围已大大扩展，情况多变，有时跨度超过4m较多，因此不宜、也不必要再规定挠度控制的绝对值，这与工程结构设计中挠度控制采用相对值的方法是一致的。

　　6.3 立 柱

　　6.3.1 立柱截面主要受力部分厚度的最小值，主要是参照现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T 5237中关于幕墙用型材最小厚度为3mm的规定。对于闭口箱形截面，由于有较好的抵抗局部失稳的性能，可以采用较小的壁厚，因此允许采用最小壁厚为2.5mm的型材。

　　钢型材的耐腐蚀性较弱，最小壁厚取为3.0mm。

　　偏心受压的立柱很少，因其受力较为不利，立柱一般不设计成受压构件。当遇到立柱受压情况时，需要考虑局部稳定的要求，对截面的宽厚比加以控制，与本规范第6.2.1条的相应要求一致。

　　6.3.3 幕墙在平面内应有一定的活动能力，以适应主体结构的侧移。立柱每层设活动接头后，就可以使立柱有上、下活动的可能，从而使幕墙在自身平面内能有变形能力。此外，活动接头的间隙，还要满足以下的要求：

　　——立柱的温度变形;

　　——立柱安装施工的误差;

　　——主体结构承受竖向荷载后的轴向压缩变形。

　　综合以上考虑，上、下柱接头空隙不宜小于15mm。

　　6.3.4~6.3.6 立柱自下而上是全长贯通的，每层之间通过滑动接头连接，这一接头可以承受水平剪力，但只有当芯柱的惯性矩与外柱相同或较大且插入足够深度时，才能认为是连续的，否则应按铰接考虑。

　　因此大多数实际工程，应按铰接多跨梁来进行立柱的计算。现在已有专门的计算软件，它可以考虑自下而上各层的层高、支承状况和水平荷载的不同数值，计算各截面的弯矩、剪力和挠度，作为选用铝型材的设计依据，比较准确。

　　对于某些幕墙承包商来说，目前设计还采用手算方式，这时可按有关结构设计手册查出弯矩和挠度系数。

　　每层两个支承点时，宜按铰接多跨梁计算，求得较准确的内力和挠度。但按铰接多跨梁计算需要相应的计算机软件，所以，手算时可以近似按双跨梁考虑。

　　6.3.7 一般情况下，立柱不宜设计成偏心受压构件，宜按偏心受拉构件进行截面设计。因此，在连接设计时，应使柱的上端挂在主体结构上。

　　本条计算公式引自现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017。

　　6.3.8 考虑到在某些情况下可能有偏心受压立柱，因此本条列出偏心受压柱的稳定验算公式。本公式引自现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017。

　　弯矩作用平面内的轴心受压稳定系数φ，钢型材按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017采用;铝型材的取值国内未见系统的研究报告，因此参照国外强度接近的铝型材φ值取用(表6.3)。

　　表6.3 国外一些铝型材的φ值

　　λ俄罗斯加拿大意大利

　　σ0.2=60~90

　　MPaσ0.2=100

　　MPaσ0.2=150~230

　　MPa[σ]=105

　　MPa[σ]=84

　　MPa[σ]=138

　　MPa