幕墻立柱與立柱的連接設(shè)計(jì).doc

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四．幕墻主桿件之間的連接設(shè)計(jì) 幕墻主桿件之間的連接設(shè)計(jì)包括立柱與立柱的連接設(shè)計(jì)和立柱與橫梁的連接設(shè)計(jì)。 1． 立柱與立柱的連接設(shè)計(jì) 立柱與立柱之間應(yīng)預(yù)留不小于20mm的間隙，以適應(yīng)和吸收主體沉降、溫差變形、地震作用和施工誤差。立柱與立柱連接一般都通過一個(gè)插芯(一端固定，一端自由)來實(shí)現(xiàn)的。插芯設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1). 插芯應(yīng)有合適的強(qiáng)度 當(dāng)插芯位于支點(diǎn)附近，按簡支梁進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其所受彎矩接近于零，所受剪力接近最大。當(dāng)插芯離支點(diǎn)較遠(yuǎn)，按外伸梁進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其所受彎矩和剪力都比較大。往往立柱外伸部分受窗臺(tái)墻的影響，一般不會(huì)太長，所以插芯所受彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于立柱所受彎矩。但本著安全的原則，插芯的安全系數(shù)應(yīng)大于立柱，具體要求如下： ① 為了增加插芯的抗剪能力和慣性矩，插芯的壁厚應(yīng)滿足t≥3mm(實(shí)際應(yīng)用中，一般以t=4mm居多)。 ② 插芯的慣性矩一般可以小于立柱慣性矩，但其最小慣性矩應(yīng)滿足Icx≥50cm4。 ③ 當(dāng)鉸點(diǎn)螺栓貫穿插芯按簡支梁計(jì)算時(shí)，插芯的慣性矩Icx應(yīng)大于立柱慣性矩Ilz的八分之一。 ④ 當(dāng)按外伸梁計(jì)算時(shí)，插芯的慣性矩Icx應(yīng)大于立柱慣性矩Ilz的二分之一，在必要時(shí)可以等于或大于立柱慣性矩。 (2).插芯與立柱連接應(yīng)采用線接觸 由于型材在擠壓時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生彎曲、扭擰變形，而插芯必須要插入立柱一定深度(102規(guī)定插芯長度≥250mm)，如采用四周面接觸，勢必會(huì)造成很難安裝進(jìn)去。所以插芯與立柱連接應(yīng)采用線接觸，以下是幾種常見的設(shè)計(jì)方法(如圖9) 圖9 1型方案，它的尖點(diǎn)在受到擠壓時(shí)，很容易發(fā)生較大的變形，造成插芯與立柱的配合間隙加大。 2型方案，尖點(diǎn)雖然也會(huì)發(fā)生擠壓變形，但由于它的尖點(diǎn)是圓弧型的，變形較小，對(duì)插芯與立柱的配合影響不大。其設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足：a＝2～3mm，h＝1～4mm。 3型方案，它的尖點(diǎn)是一個(gè)1mm的平臺(tái)，很難發(fā)生擠壓變形。在設(shè)計(jì)合理的情況下，它的防雷導(dǎo)通能力很好，插芯與立柱的接觸面積理論上可滿足規(guī)范上防雷的要求。其設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足：a＝3～4mm，h＝1～4mm。 h取1～4mm是較為合理的，太大這條筋的強(qiáng)度會(huì)拖累整個(gè)插芯的強(qiáng)度。如果確有必要增加筋的高度h，可以適當(dāng)增加筋的寬度a，以維持筋的穩(wěn)定。 (3).插芯與立柱的配合設(shè)計(jì) 插芯與豎框的配合一般以豎框內(nèi)腔為基準(zhǔn)來進(jìn)行插芯外廓尺寸的設(shè)計(jì)。插芯與豎框的配合間隙，跟插芯的插入深度是息息相關(guān)的。一般來說插入深度越大，型材尺寸越大，配合間隙也要留的越大。在正常使用情況下，對(duì)于2、3型插芯，為了有效抵抗風(fēng)荷載，前后總間隙不宜太大，也不宜使用過盈和過渡配和造成安裝困難，綜合考慮取0～0.5mm小間隙為宜。由于與主體結(jié)構(gòu)連接處理牢固后，需在此處考慮減震，同時(shí)間隙不能太大，所以左右總間隙取0.5～1.0mm為宜。開模時(shí)可以先開立柱，再配做插芯。不過對(duì)于1型插芯案，這樣的配合由于尖點(diǎn)變形導(dǎo)致間隙加大，對(duì)抵御風(fēng)荷載非常不利，但是很遺憾的是我們很多的型材的設(shè)計(jì)者，沒有意識(shí)到這個(gè)問題，使用1型插芯時(shí)，間隙留的偏大。 圖10 如圖10所示，按層間高3500mm，插芯插入深度為(250-20)/2=115mm進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)插芯和立柱配合間隙為δ2＝0.5～1.0時(shí)立柱所允許的的變形量為： δ1＝3500δ2/115＝15.22～30.44mm 而鋼筋混凝土框架的樓層彈性層間位移角限值θ＝1/550，防震設(shè)計(jì)時(shí)的允許變形量為： δdz=35003θ＝19.09mm 兩值相比較δ＝δ1－δdz＝－3.87～11.35mm。可以看出絕大部分情況都可以滿足防震設(shè)計(jì)的要求，當(dāng)插芯和立柱間隙最小時(shí)，立柱的變形也才不到4mm，效果非常理想。 (4).一個(gè)錨點(diǎn)的立柱不能按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算 現(xiàn)在經(jīng)常有一些人把圖8前2種模型按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，包括一些軟件也提供這種算法，這是十分錯(cuò)誤的。只有達(dá)到以下條件才能稱為連續(xù)梁： ① 插芯的慣性矩應(yīng)大于與之相配的立柱的慣性矩。 ② 在兩個(gè)方向上總間隙均不超過0.2mm。 ③ 插芯總長度應(yīng)為立柱內(nèi)腔對(duì)角線長度的4倍。 在這種情況下，不僅安裝困難，防震效果不好，而且讓較小尺寸的插芯慣性矩比大尺寸的立柱還要大，其壁厚需增加很多，再加上插芯總長度也加長了好多，經(jīng)濟(jì)上也不是很劃算，所以實(shí)際中很少有人會(huì)這樣設(shè)計(jì)。如仍按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，立柱將偏于不安全。實(shí)際上完全可以按外伸梁或雙跨梁來計(jì)算和設(shè)計(jì)，即節(jié)約鋁型材，又很安全。 圖11 (5).不同規(guī)格立柱的連接設(shè)計(jì) 同一幅幕墻上，不同高度所受的風(fēng)壓不同，不同層間高度的立柱跨度也不同，據(jù)此選用的立柱規(guī)格也應(yīng)該是不同的。但是一般情況下，我們習(xí)慣于統(tǒng)一選擇最不利的點(diǎn)處計(jì)算出來的立柱規(guī)格，這樣會(huì)造成部分立柱性能過剩，不符合我們所說的等性能原則。造成這種情況的原因在于我們?cè)O(shè)計(jì)幕墻時(shí)候缺乏系統(tǒng)性，不同規(guī)格立柱的連接施工的時(shí)候太麻煩。圖11是一個(gè)解決方案示意圖，它可以非常方便地實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格立柱之間的連接，希望對(duì)大家能夠有所幫助，對(duì)于一些實(shí)力相對(duì)較小的幕墻公司，完全可以不開標(biāo)準(zhǔn)立柱，使用轉(zhuǎn)接立柱替代。