幕墻立柱與立柱的連接設計.doc

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四．幕墻主桿件之間的連接設計 幕墻主桿件之間的連接設計包括立柱與立柱的連接設計和立柱與橫梁的連接設計。 1． 立柱與立柱的連接設計 立柱與立柱之間應預留不小于20mm的間隙，以適應和吸收主體沉降、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插芯(一端固定，一端自由)來實現(xiàn)的。插芯設計應注意以下幾點： (1). 插芯應有合適的強度 當插芯位于支點附近，按簡支梁進行計算時，其所受彎矩接近于零，所受剪力接近最大。當插芯離支點較遠，按外伸梁進行計算時，其所受彎矩和剪力都比較大。往往立柱外伸部分受窗臺墻的影響，一般不會太長，所以插芯所受彎矩遠遠小于立柱所受彎矩。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，插芯的壁厚應滿足t≥3mm(實際應用中，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，但其最小慣性矩應滿足Icx≥50cm4。 ③ 當鉸點螺栓貫穿插芯按簡支梁計算時，插芯的慣性矩Icx應大于立柱慣性矩Ilz的八分之一。 ④ 當按外伸梁計算時，插芯的慣性矩Icx應大于立柱慣性矩Ilz的二分之一，在必要時可以等于或大于立柱慣性矩。 (2).插芯與立柱連接應采用線接觸 由于型材在擠壓時，必然會產(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，勢必會造成很難安裝進去。所以插芯與立柱連接應采用線接觸，以下是幾種常見的設計方法(如圖9) 圖9 1型方案，它的尖點在受到擠壓時，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，尖點雖然也會發(fā)生擠壓變形，但由于它的尖點是圓弧型的，變形較小，對插芯與立柱的配合影響不大。其設計值應滿足：a＝2～3mm，h＝1～4mm。 3型方案，它的尖點是一個1mm的平臺，很難發(fā)生擠壓變形。在設計合理的情況下，它的防雷導通能力很好，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。其設計值應滿足：a＝3～4mm，h＝1～4mm。 h取1～4mm是較為合理的，太大這條筋的強度會拖累整個插芯的強度。如果確有必要增加筋的高度h，可以適當增加筋的寬度a，以維持筋的穩(wěn)定。 (3).插芯與立柱的配合設計 插芯與豎框的配合一般以豎框內(nèi)腔為基準來進行插芯外廓尺寸的設計。插芯與豎框的配合間隙，跟插芯的插入深度是息息相關的。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，對于2、3型插芯，為了有效抵抗風荷載，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)構連接處理牢固后，需在此處考慮減震，同時間隙不能太大，所以左右總間隙取0.5～1.0mm為宜。開模時可以先開立柱，再配做插芯。不過對于1型插芯案，這樣的配合由于尖點變形導致間隙加大，對抵御風荷載非常不利，但是很遺憾的是我們很多的型材的設計者，沒有意識到這個問題，使用1型插芯時，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進行計算，當插芯和立柱配合間隙為δ2＝0.5～1.0時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，防震設計時的允許變形量為： δdz=35003θ＝19.09mm 兩值相比較δ＝δ1－δdz＝－3.87～11.35mm?？梢钥闯鼋^大部分情況都可以滿足防震設計的要求，當插芯和立柱間隙最小時，立柱的變形也才不到4mm，效果非常理想。 (4).一個錨點的立柱不能按連續(xù)梁進行計算 現(xiàn)在經(jīng)常有一些人把圖8前2種模型按連續(xù)梁進行計算，包括一些軟件也提供這種算法，這是十分錯誤的。只有達到以下條件才能稱為連續(xù)梁： ① 插芯的慣性矩應大于與之相配的立柱的慣性矩。 ② 在兩個方向上總間隙均不超過0.2mm。 ③ 插芯總長度應為立柱內(nèi)腔對角線長度的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)濟上也不是很劃算，所以實際中很少有人會這樣設計。如仍按連續(xù)梁進行計算，立柱將偏于不安全。實際上完全可以按外伸梁或雙跨梁來計算和設計，即節(jié)約鋁型材，又很安全。 圖11 (5).不同規(guī)格立柱的連接設計 同一幅幕墻上，不同高度所受的風壓不同，不同層間高度的立柱跨度也不同，據(jù)此選用的立柱規(guī)格也應該是不同的。但是一般情況下，我們習慣于統(tǒng)一選擇最不利的點處計算出來的立柱規(guī)格，這樣會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設計幕墻時候缺乏系統(tǒng)性，不同規(guī)格立柱的連接施工的時候太麻煩。圖11是一個解決方案示意圖，它可以非常方便地實現(xiàn)不同規(guī)格立柱之間的連接，希望對大家能夠有所幫助，對于一些實力相對較小的幕墻公司，完全可以不開標準立柱，使用轉(zhuǎn)接立柱替代。