幕墙立柱的几种常见力学计算模型_secret
单元幕墙常见三种立柱受力连接方式论文
单元幕墙常见三种立柱受力连接方式论文摘要：在采用双支座连续梁时，a/L≤0.10，其材料及安装成本最高；随着a/L的值增大，其材料及安装成本相应降低。
所以如果条件允许，我们在实际工程中尽可能将短跨之间的间距调大，以达到节省成本的效果。
引言：随着建筑技术的不断发展与创新，对建筑幕墙的要求也越来越高，在结构安全的情况下要做到经济，美观还要施工方便，单元式幕墙因为安装方便，现场安装工作较少，在现幕墙中应用非常广泛，单元式幕墙结构安全、经济合理越来越重要；现在我们选取在单元幕墙中最常见的立柱构造和连接形式，分析其结构受力和经济性能。
一单元式幕墙立柱常用的力学模型实际工程中，幕墙立柱的连接形式及力学模型，最常见的有以下三种：单跨悬臂梁、简支梁（如下图中“附图（一）”所示），双跨连续梁（如下图中“附图（二）”所示）。
然而究竟采用哪一种受力合理，且经济实惠便于安装呢？本文通过一个实际工程进行详细的分析。
三计算实例比较某单元式幕墙工程， 50年一遇的基本风压为： 0.55Kpa，工程最高高度106m，地面粗糙度类型C类，设防烈度为7度，地震加速度为0.10g，水平地震影响系数最大值为0.08；层高4200mm，立柱的分格为1500mm，双支座连续梁时短跨长度为：a=420mm，长跨为：b=3780mm；单跨悬臂梁时，悬挑跨长为：a= 420mm；此时a/L=0.10；另外在双支座连续梁时，取a/L=0.20，短跨长度a=840mm，做为参考比较。
在保持单元立柱总宽度及形状不变的前提下，仅改变单元立柱的高度，使其能够在受荷载作用时，强度和挠度均能满足规范要求。
通过单元立柱所对应的截面见下图：附图三所示。
三结论对于单元幕墙，采用相类似的立柱（本文中所指为：立柱的截面宽度相同，除截面高度不同外形状相同）与支座连接形式时，立柱采用简支梁，单跨悬臂梁，双跨连续梁这三种连接方式时：（注：a/L中a指的是短跨或悬臂的长度，L指的是杆件的总长度。
《幕墙力学计算原理和方法》详解
幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、荷载分类：1．永久荷载：自重、预应力等。
其值不随时间变化。
2．可变荷载：风荷载、雪荷载、温度应力等。
其值随时间变化。
3．偶然荷载：如地震、龙卷风等。
在设计基准期内不一定出现，而一旦妯现，其量值很大且持续时间较短。
二、风荷载计算：1.场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类近海面,海岛,海岸,湖岸及沙漠地区;B类指田野,乡村,丛林,丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;2．风荷载计算公式: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001墙角处取为：1.8墙面处取为：1.0封闭建筑物还需考虑内表面+0.2或-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。
《幕墙力学计算原理和方法》详解
幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、荷载分类：1．永久荷载：自重、预应力等。
其值不随时间变化。
2．可变荷载：风荷载、雪荷载、温度应力等。
其值随时间变化。
3．偶然荷载：如地震、龙卷风等。
在设计基准期内不一定出现，而一旦妯现，其量值很大且持续时间较短。
二、风荷载计算：1.场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类近海面,海岛,海岸,湖岸及沙漠地区;B类指田野,乡村,丛林,丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;2．风荷载计算公式: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001墙角处取为：1.8墙面处取为：1.0封闭建筑物还需考虑内表面+0.2或-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。
不同力学模型在幕墙立柱计算中的比较
不同力学模型在幕墙立柱计算中的比较中图分类号：O3 文献标识码：A 文章编号：摘要：幕墙立柱计算采用简支梁、双跨梁、多跨静定梁、多跨铰接一次超静定梁的计算比较，从而选取最优的受力方式。
关键词：立柱抗弯和抗剪强度计算、立柱刚度挠度的计算。
绪论：幕墙是建筑的外围护结构，目前外墙采用建筑幕墙形式非常普及，本文通过对不同受力力学模型的比较就会发现受力形式不同，对幕墙立柱的选取是不同的，如果在进行设计时，选取相应不同受力力学模型的计算，幕墙立柱将会充分合理使用，这将降低成本，取得较好经济的效益。
设计人员不应简单以简支梁或双跨梁进行幕墙立柱的计算，实际建筑中应是多跨静定梁或多跨铰接一次超静定梁的受力计算，避免计算中材料的无为浪费。
为使比较方便统一，我们选取同一位置分格的幕墙立柱进行比较。
论文主体基本参数取北京新建口腔医学院综合楼计算；本工程按C类地形考虑，地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，取：αmax=0.16。
计算点基本参数：计算点标高：100m；立柱跨度：L=4000mm；立柱左分格宽：1100mm；立柱右分格宽：1100mm；立柱计算间距：B=1100mm；板块配置：中空玻璃6+12A+6 mm；立柱材质：6063-T5；选用立柱型材的截面特性选用立柱型材号：60/150系列型材的抗弯强度设计值：fa=90MPa型材的抗剪强度设计值：τa=55MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕X轴惯性矩：Ix=4173330mm4绕Y轴惯性矩：Iy=842340mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=53583mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=57857mm3型材净截面面积：An=1411.5mm2型材线密度：γg=0.03811N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=6mm型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=34589mm3塑性发展系数：γ=1.00幕墙承受荷载计算风荷载标准值的计算方法按建筑结构荷载规范计算：wk=βgzμzμs1w0上式中：βgz：瞬时风压的阵风系数；βgz=1.6019μz：风压高度变化系数；μz=1.6966μs1：局部风压体型系数；μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA w0：基本风压值(MPa)，取0.00045MPa；计算支撑结构时的风荷载标准值A=1.1×4=4.4m2wk=βgzμzμs1w0=0.00131MPa计算面板材料时的风荷载标准值A=1.1×1.38=1.518m2wk=βgzμzμs1w0 =0.001424MPa垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEAk=βEαmaxGk/A作用效应组合S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk幕墙立柱按简支梁计算简支梁：幕墙立柱单跨用一处连接件与主体结构连接，单跨立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，计算时取简支梁，计算简图对结构作了简化。
立柱的支撑力计算公式
立柱的支撑力计算公式在工程设计和建筑施工中，立柱是一种常见的结构元素，用于支撑和承受垂直荷载。
在设计和计算立柱的支撑力时，需要考虑多种因素，包括立柱的材料、截面形状、长度和受力情况等。
本文将介绍立柱的支撑力计算公式，并对其应用进行讨论。
立柱的支撑力计算公式通常采用欧拉公式或约束条件下的弹性稳定性理论。
欧拉公式是最常用的立柱稳定性计算方法之一，它基于弹性稳定性理论，可以用于计算不同材料和截面形状的立柱的临界载荷。
欧拉公式的一般形式为：Pcr = (π^2 E I) / (K L)^2。
其中，Pcr表示立柱的临界载荷，E表示立柱的弹性模量，I表示立柱的惯性矩，K表示立柱的有效长度系数，L表示立柱的长度。
在欧拉公式中，有效长度系数K是一个重要的参数，它反映了立柱受约束条件的影响。
有效长度系数K的计算通常需要考虑立柱的端部约束情况，包括铰接支座、固定支座和自由端等。
不同的约束条件会导致立柱的有效长度系数K不同，从而影响立柱的临界载荷。
除了欧拉公式外，约束条件下的弹性稳定性理论也可以用于计算立柱的支撑力。
在这种方法中，立柱的约束条件和受力情况被考虑为一个整体，通过求解弹性稳定性方程得到立柱的临界载荷。
这种方法更加精确，适用于复杂的约束条件和受力情况，但计算过程也更为复杂。
在实际工程中，立柱的支撑力计算通常需要考虑多种因素，包括立柱的材料、截面形状、长度、约束条件和受力情况等。
在进行计算时，需要根据实际情况选择合适的计算方法，并结合工程经验和实测数据进行综合分析。
此外，还需要注意计算过程中的误差和偏差，并进行合理的修正和校正。
除了计算立柱的支撑力外，还需要对立柱的稳定性和安全性进行评估。
在实际工程中，立柱的稳定性和安全性是至关重要的，需要考虑立柱在受力过程中的稳定性、变形和破坏情况，以确保其能够安全可靠地承受垂直荷载。
总之，立柱的支撑力计算是工程设计和建筑施工中的重要内容之一，需要综合考虑多种因素，并选择合适的计算方法进行分析。
玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型
玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型玻双学璃幕墙立柱跨梁力模型1.1 立柱荷墙墙化建筑幕墙的立柱是幕墙墙系的主～墙于主墙墙之上～上、下立柱之墙留有构体体它挂体构15mm以上的墙隙。
在一般情下～立柱所受荷墙可以墙化墙呈墙性分布的矩形荷墙～其受力墙墙况可以表示墙如墙1所示。
墙1墙立柱墙受均布荷墙的墙支梁墙算墙墙～其荷墙集度墙～立柱的墙算墙度墙。
因此立柱的墙算分析～可以墙化墙一典型平面杆系墙墙。
个墙墙墙可以墙墙是一平面的墙墙。
个内墙幕墙立柱墙～我墙墙墙,?是墙墙杆件～因此可以用坐墙描述～?主要墙形墙垂直于墙的墙度来它来～可以用墙度描述位移墙。
所以可以墙行如下假墙,来? 直法墙假定～? 小墙形平面假墙。
与墙1 立柱墙受均布荷墙的墙支梁墙算墙墙1.2 跨梁墙算模型解析双1.2.1 跨梁的墙算墙墙双由于幕墙立柱所受荷墙可以墙化墙呈墙性分布的矩形荷墙～假墙其荷墙集度墙～立柱的墙算墙度墙～墙立柱跨梁力墙算模型的墙算墙墙如墙双学2所示。
墙2 立柱跨梁力墙算模型墙算墙墙双学墙力模型墙界件墙,在平面～立柱共有三支座～分墙是支座学条内个A、支座B和支座C。
立柱墙墙墙杆件～主要墙形墙垂直于墙的墙度。
三支座墙的支座反力只有平行于墙方向的反个力～有水平支座反力～立柱无墙向力。
没即立柱何,墙度、墙跨、短跨和比例因子。
几参数1.2.2 跨梁力的求解双学参数墙幕墙立柱墙行墙分析墙算墙～需要墙算的力主要有,各支座反力、垂直于墙方向的构学参数墙度、立柱力矩和剪力等。
下面墙出其求解墙程～假墙立柱材料的墙性模量墙～其截面墙内即弯中性墙的墙性矩墙。
我墙知道～跨梁的墙算墙墙～墙墙上是一超定墙墙～因此必墙要用到力平衡件和墙形墙双个静静条墙件。
墙墙墙的墙形墙墙件就是在条条C支座墙～垂直于墙方向的墙度墙0。
根据加原理～在小墙形的前提下～在墙性范墙～作用在立柱上的力是各自立的～不相叠内独并互影～各荷墙所引起的力成墙性墙系～加各荷墙墙作用的力～就可以得到共响个与它内叠个独内同作用墙的力。
玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型
玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型在构建现代建筑的过程中，玻璃幕墙是一种常见的外观设计。
给建筑物带来美观的同时也增加了建筑的结构设计难度。
在玻璃幕墙的结构设计中，立柱和梁是重要的组成部分。
本文将介绍玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型的结构设计和力学模拟。
立柱和梁在玻璃幕墙中的作用玻璃幕墙在建筑设计中常用的一种结构，它是由许多的玻璃幕板和支撑系统组成。
支撑系统包括立柱和梁两部分，它们起到承重和支撑的作用。
在玻璃幕墙中，立柱是连接幕墙系统和建筑结构的媒介，起到支撑幕墙的作用，并将幕墙的外部荷载传递给结构系统。
梁则承载幕墙自重和外部荷载，同时支撑玻璃幕板防止其发生翘曲变形。
立柱双跨梁结构的特点在玻璃幕墙的设计中，双跨梁结构是一种常用的形式。
它具有以下几方面的特点：•空间利用率高。
当跨度较大时，双跨梁可以极大地节省了建筑面积。
•结构稳定性强。
双跨梁本身就是一种弯曲承载结构，具有很强的稳定性。
•施工和维护更方便。
双跨梁可以先拼装成一个完整的梁再进行施工，维护时只需更换一段梁即可。
立柱双跨梁力学模型的建立建立立柱双跨梁结构的力学模型是玻璃幕墙设计的重要步骤。
这个模型可以帮助工程师更好地进行施工、维护和动态分析。
立柱双跨梁结构的力学模型是一个结构力学问题，需要先进行几何模型，在此基础上建立相应的解析力学模型。
通常方法是将结构分割为若干个结构单元，然后对单元进行分析和计算。
立柱双跨梁结构的力学分析立柱双跨梁结构的力学分析是设计好玻璃幕墙的基础。
它需要考虑以下几个方面：•荷载分析：需要分析整个幕墙结构的基本荷载信息，包括重力荷载、风荷载、地震荷载等等。
这些荷载都是设计的基础，其大小和方向可以对立柱和梁的尺寸和材料选用产生重要的影响。
•结构材料分析：需要分析幕墙的各种材料，包括玻璃、铝合金和钢结构等等。
结构材料的选择将对结构的刚性和稳定性产生重要影响。
•结构刚性分析：需要分析整个幕墙结构的刚性情况，确定立柱和梁的尺寸和强度。
•结构稳定性分析：需要分析整个幕墙结构的稳定性情况，根据标准进行验算。
明框玻璃幕墙立柱计算
明框玻璃幕墙设计计算书设计：校核：审核：批准：目录1 计算引用的规范、标准及资料................................................................... 错误!未定义书签。
幕墙设计规范：..................................................................................... 错误!未定义书签。
建筑设计规范：..................................................................................... 错误!未定义书签。
玻璃规范：............................................................................................. 错误!未定义书签。
铝材规范：............................................................................................. 错误!未定义书签。
钢材规范：............................................................................................. 错误!未定义书签。
门窗及五金件规范：............................................................................. 错误!未定义书签。
胶类及密封材料规范：......................................................................... 错误!未定义书签。
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幕墙立柱的几种常见力学计算模型
幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。
1、 简支梁
简支梁力学模型是《建筑幕墙工程技术规范》(JGJ102-96)中推荐的立柱计算模型。
在均布荷载作用下，其简化图形如图1.1。
由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为： 图1.1
x ql x q M 2
22+-=
进而可解得：当2/l x =时，有弯矩最大值：2max 125.0ql M =。
简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]：
)2
2(22qx x ql dx y d EI --= 经过两次积分可得简支梁的挠度方程为：
)24
2412(1343x ql qx qlx EI y ---=
由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的，因此梁的挠曲线也是对称的，则最大挠度截面发生在梁的中点位置。
即：当2/l x =时，代入上式有：
EI
l q f k 38454
max =
此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式，但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递，因而计算结果偏于保守。
2、连续梁
在理想状态下，认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和减力，其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。
在工程实际中，上下层立柱间采用插芯连接，若让插芯起到传递弯矩的作用，
需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。
即立柱接头要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两个条件：
(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度； (II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。
计算时连续梁的跨数，可按3跨考虑。
同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续，从设计安全角度考虑，按连续梁设计时，推荐采用的弯矩值为：2)10
1~121(
ql M [2]。
在工程实际中，我们不提倡采用这种连续梁算法。
主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素，造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩，根本无法形成连续梁的受力模型。
3、双跨梁（一次超静定）
在简支梁的计算中，由于挠度和弯矩偏大，为了提高梁的刚度和强度，就必须加大立柱截面，这样用料较大，在经济上也不太合算。
在简支梁中间适当位置增加一个支撑，就形成了“双跨梁”，可以有效的减小梁的内力和挠度。
双跨梁简化图形如图3.1。
图3.1
双跨梁为一次超静定结构，可以采用力法求解，具体如下：
将支座B 等效简化为一个反力R B ，则根据荷载叠加原理，可以将图3.1的力学模型简化为图3.2-a 和图33.2-b 两种力学模型的合成。
按图3.2-a ，在均布荷载作用下，B 点的变形为：
])()(21[24323l
a l a EI a ql f
b +-=…………①
按图3.2-b ，在集中荷载R B 作用下，B 点的
变形为：
EIl
a l a R f B
b 3)(220
--=…………………②
另外，B 点为固定支座，其总的变形为0，按此条件将①式与②式联立，可得方程③：
0])()(21[243)(32322=+-+--l
a l a EI a ql EIl a l a R B ……………….. ③
解方程③，可以求得支座B 处的反力R B ，进而采用截面法可解得梁的最大弯矩为支座B 处的负弯矩，其值为：
l
a l a q M ])([||33max -+=
双跨梁的最大挠度在BC 段，其值可近似按下式计算：
)24/()))((409.04355.1(3max EI a l a l q R f k B ---≈
另外，在工程实际中双跨梁的最大挠度也可将BC 段视做简支梁，按BC 段简支挠度计算，这样计算的结果偏大。
双跨梁的弯矩和挠度除按上述方法计算外，也可按下式计算：
EI l q f mql M k /4max 2
max μ==
式中：m为最大弯矩系数，µ为最大挠度系数，均可由表1查取。
表1 双跨梁最大弯矩和挠度系数[3]
以上简单介绍了双跨梁的力学模型，双跨梁在工程实际的应用是相当广泛的，它可以大大减少立柱的用料。
在工程中大多利用建筑结构的下翻梁或加设钢梁、钢架来增加支点。
同时，应当注意，双跨梁的最大支反力一般也出现在中间支座B处，这在计算幕墙预埋件时应特别注意。