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    建筑幕墙结构设计一般要求

    发布时间:2018-6-8 16:16:04浏览次数:240文章出处:建筑幕墙设计甲级

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      在进行建筑幕墙结构设计时,应当遵循以下建筑幕墙结构设计一般要求才可以实行结构设计。

      1.建筑幕墙是建筑物的围护结构,主要承受自重、直接作用于其上的风荷载和地震作用,也承受一定的温度和湿度的作用。其支承条件须有一定变形能力,以适应主体结构的位移;当主体结构在外力作用下产生位移时,不应使幕墙产生过大的内应力,所以建筑幕墙结构设计一般要求幕墙的主要构件应悬挂在主体结构,斜幕墙也可直接支承在主体结构上。

    建筑幕墙结构设计一般要求

      2.幕墙构件与立柱、横梁的连接要可靠地传递地震力和风力,能够承受幕墙构件的自重。为防止主体结构水平力产生的位移使幕墙构件损坏,连接又必须具有一定的适应位移能力,使得幕墙构件与立柱、横梁之间有活动的余地。工程试验证明,幕墙构件不能承受过大的位移,只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。幕墙及其连接件不仅应具有足够的承载力,而且也应具有足够的刚度和相对于主体结构的位移能力。幕墙构架立柱的连接金属角码(角钢)与其他连接件应采用螺栓连接,螺栓垫片应具有防止松动的能力。

      3.对于竖直的建筑幕墙,风荷载是主要的作用力,其数值可达2.0~5.0kN/m2,使面板产生很大的弯曲应力。而建筑装饰幕墙的自重较轻,即使按最大地震作用系数考虑,也不过是0.1~0.8kN/m2,也远远小于风荷载。因此,对于幕墙构件本身而言,抗风压是主要的考虑因素。

    非抗震设计的建筑装饰幕墙,风荷载起到主要的控制作用,幕墙面板本身必须具有足够的承载力,避免在风压作用下产生破碎。在风荷载的作用下,幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、拉断等严重破坏现象很少;建筑幕墙结构设计一般要求是保证其具有足够的活动余地,使幕墙构件避免受主体结构过大位移的影响。

      4.在地震力的作用下,幕墙构件受到猛烈的动力作用,对连接节点会产生较大的影响,使连接处发生震害,甚至使建筑装饰幕墙脱落和倒塌,所以除了计算地震作用力外,在构造上还必须予以加强,以保证在设防烈度地震作用下经修理后的幕墙仍然可以使用;在较大地震力的作用下,幕墙骨架不得出现脱落。

      5.建筑装饰幕墙的横梁和立柱,可根据其实际连接情况,按简支连续或铰接多跨支承构件考虑;面板可按照四边支承受弯构件进行考虑。

      6.幕墙构件应采用弹性方法计算内力与位移。

      (1)应力计算。荷载或作用产生的截面最大应力设计值σ不应超过材料强度设计值f,即σ≤f;荷载或作用产生的截面内力设计值S不应超过构件截面承载力设计值R,即S≤R。

      ①在进行结构设计时,应根据构件受力特点、荷载或作用的情况和产生的应力作用的方向,选用最不利的组合。荷载和作用效应的组合设计值,如式(1-1)所示。

      S=γGSG?+?γWψWSW?+?γEψESE?+?γTψTST(1-1)

      式中 SG——重力荷载,作为永久荷载产生的效应;

      SW,SE,ST——风荷载、地震作用和温度作用,作为可变荷载和作用产生的效应,按不同的组合情况,三者可分别作为第一、第二和第三可变荷载和作用产生的效应;

      γG,γW,γE,γT——重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用效应的分项系数,进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时,重力荷载分项系数γG取1.2,风荷载分项系数γW取1.4,地震作用分项系数γE取1.3,温度作用分项系数γT取1.2;

      ψW,ψE,ψT——风荷载、地震作用和温度作用效应的组合系数,当两个及两个以上的可变荷载或作用(风荷载、地震作用和温度作用)效应参加组合时,第一个可变荷载或作用效应的组合系数取1.0,第二个可变荷载或作用效应的组合系数取0.6,第三个可变荷载或作用效应的组合系数取0.2。

      ②荷载和作用产生的效应(应力σ、内力S、位移或挠度u),应按结构的设计条件和要求进行组合,以最不利的组合作为设计的依据。结构的自重是重力荷载,是一种经常作用的不变荷载,所有的组合中都不可缺少这一荷载。其他可变的荷载有风荷载、地震作用和温度作用;在一般情况下,风荷载产生的效应最大,起到控制性的作用。

      我国是地震频发的国家,地震烈度6度以上的地区,占中国国土面积的70%以上,绝大多数的大中城市都要考虑抗震设防。由于风荷载、地震作用和温度作用三项可变效应都达到最大值的概率是很小的,所以当可变效应顺序不同时,应按照顺序分别采用不同的组合值系数。建筑幕墙结构设计一般要求为常用的荷载组合,如下几种:

    1.2G+1.0*1.4W+0.6*1.3E+0.2*1.2T

    1.2G+1.0*1.4W+0.6*1.2T+0.2*1.3E

    1.2G+1.0*1.3E+0.6*1.4W+0.2*1.2T

    1.2G+1.0*1.3E+0.6*1.2T+0.2*1.4W

    1.2G+1.0*1.2T+0.6*1.4W+0.2*1.3E

    1.2G+1.0*1.2T+0.6*1.3E+0.2*1.4W

      式中G,W,E,T——重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用产生的应力(或内力)。

      目前,在建筑幕墙结构设计一般要求中常用的组合按表1-9采用。

      表1-9 荷载和作用所产生的应力或内力设计值的常用组合


    表1-9  荷载和作用所产生的应力或内力设计值的常用组合

      注:σ为荷载和作用产生的截面最大应力设计值;S为荷载和作用产生的截面内力设计值;σG、σW、σE、σT分别为重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用产生的应力标准值;SG、SW、SE、ST分别为重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用产生的内力标准值。

      (2)位移或挠度。荷载或作用标准值产生的位移或挠度u不应超过位移或挠度的允许值,即u≤[u]。进行位移或变形、挠度计算时,均应采用荷载或作用的标准值组合,分项系数均采用1.0,组合后的构件位移或变形,可用式(1-2)表示:

      u=uG+uW+0.6uE(1-2)

      式中 uG,uW,uE——重力荷载、风荷载、地震作用标准值产生的位移或变形。
    • 文章来源:建筑幕墙设计甲级
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