支座刚度对超静定幕墙系统受力计算的影响(10.13修改）.docx

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1、支座刚度对超静定幕墙系统受力计算的影响中建三局装饰公司胡世尚姚琼191W在幕塔设计中,人们会根据建筑幕墙结构的特点.采用与之相适应的结构计算与分析方法。幕墙的立柱是幕墙的“骨架”，如何设计窑墙立柱，选择合理的计修分析方法，是保证幕墙结构安全和提高经济性能的关键环节,JGJ10220O3f玻璃幕墙工程技术规范3的6.3.6条明确规定：“应根据立柱的实际支承条件,分别按单跆梁、双册梁或多湾校接梁计算由MI荷我或地凝作用产生的弯矩，并按其支承条件计算轴向力J在幕墙工程中，立柱计算模型一般选用简支梁或双跨梁.支控条件一般设为固定较支座,支座刚度为无穷大，但实际工程中并不存在刚度无穷大的支座,支座都是存

2、在一定弹性变形的.对简支梁这种静定结构体系，支座的刚度对其受力计算没有影响。但时双跨梁这种超峥定结构体系，支座刚度对其受力计算影响较大.在幕墙工程中.大多数情况下双涔梁的三个支点都固定在混凝土梁上,此时可以近似认为双聘梁的支座刚收无力大。但当遇到双跨梁支戊位于铜结构梁上，钢梁在荷我作用卜有一定量的变形，此时铜梁上的支座应视为弹性支座，时其进行计算不能简单将其视为刚性支座.本文主要以双踏梁为例来讨论弹性支座的刚度对幕墙立柱龙骨ir算的影响.2立柱双跨梁力学模型也筑能墙的立柱是幕墙结构体系的主体,它悬挂于主体结构之上,上、下立柱之间留有1511三以上的缝隙.在一般情况下立柱的计算分析可以简化为一个

3、典型的平面杆系向SS.该问遨可以认为是一个平面内的问遨，对幕墙立柱来说，我们认为：它是细长杆件，因此可以用坐标来描述：主要变形为垂比于轴的挠度.可以用挠度来描述位移场.所以可以进行如下假设：DI1.法线假定；2）小变形与平面假设，3、弹性支座下双跨梁的计IrHBB我们知道，刚性支座下双聘梁的计算同曲是一个超静定问题，那么弹性支座下双跨梁的计算实际上是一个闻静定期合问题其受力示意图如图1所示.求解此问SS必须要用到的力平衡条件和变形谐调条件”该问题的变形谐调条件就是在带性支座C处,垂直于X轴方向的挠度为RJk,其中k为支座的刚度,为了计总分析更容易,我们可以时弹性支座卜林墙立柱的双踏梁力学模型进

4、行简化.简化的思路足：先去除支座C,代之以支座反力R.广是双踏梁力学模型实际上可以当成下面两种简支梁模型的叠加,如图2和图3所示。当x=b时,其挠度:图3肩支梁计。模型2向图当x=b时，其挠渡匕“=缪(V)(2)6E/由弗性支座条件下双踏梁的变形谐调条件，在C支座处，垂直于X轴方向的挠度为Rk由(1-7)式和(ITo)式可得:IE!(1.2-a2-b2)-kRC=1u!bsibigpb百P(4)设4=彳带入式(4)得到:Rc=八，3EIMT)F年=1-2d-2)488(9)(IO)2,f1.,t.3EI488在求出各支座反力(R，、比和R，的基础上，可以得到双跨梁仟豉面上的弯矩炮和挠度(1)坐

5、标为，的截面上的弯矩为:当OWXEb时：M=-*+/?,.r当bWxW1.时：M=-xj-+R11-(f-x)(2)坐标为，的截面上的挠度为：当OWXWb陷-P上)+DJXE1.1224246EI当bSxW1.=喈-9箫/-a0+%E1.1224246E1.1.a4、文座刚度计算一个结构的刚度k是抵抗变形拉伸的能力，计算公式：k=P,P是作用于结构的恒力，是由于力而产生的形变，刚度的国际单位是牛顿饵米（Nm）,在上式中令P-I可以得到k-1.下面通过集中荷毂（荷载作用梁中点）下简支梁挠度计能公式/=红-计算不同截面不同长度的钢梁在梁涔中点处设计支座，其支座刚度k如48E/下表所示。表】双腑梁支

6、点位于网梁中点处的支阵刚收k.N/m4n5m6n7m8m9m100*100*65152M1539664451.(K)86463311921218157200/200%451723121338843565397200*200*8584229911731IWO7305133OO3(X)615711804446552932I9M1379303300*82()53110512338312566IS025、重例分析37从公式（5可以得到，彩的比值影响支座反力，而影响影响杆件的最大挠度fx3F/和或大弯矩Mx.W中E、I、1.、X是和双梁被面及尺寸相关的量.当双跨梁的截面和k1.尺寸确定之后这些盘都确定了

7、,下面主要以一个具体算例来分析支座刚度k对支座反力、最大挠度、最大弯矩的影响.弹例：长为480Omm的双踏梁立柱，短跨长500mm,受荷宽度8为120OmnV风荷我标准值为1.0KNm1.立柱截面选用80X40X4坦形管.材施Q235B,材料的弹件模量E=206GPa.H=O.28。比较不同的支座刚吱对立柱支座反力、最大挠度、最大弯矩的影响。由题目所给己知条件得到立柱线荷载标准值为:q=1.2Nrn,立柱线荷载设计值为q=1.21.1=1.68N11m.计算模型如下:50Omm.4300三於C上弹性支座由于理论计算较好杂，本文运用SAP2000有限元计算得到不同支座刚度下的支座反力、徽大挠度、

8、最大弯炬和杆件应力,如下表2所示。-2不刚性支一下计算结果I单位（N.）支座冏度RARbRcMax(fx)Hax(Mx)杆件应力K=O40324032055.5948384()0259.1K=2008513662355143.533986108.7213.5K=4(X)-8563464545637.053569212191.2KFOO-1924.3340664533.233309119177.2K=800-24193255745830.633137630168.0K=I(MX)-31173193804828.733026915162.1K=2(MX)-4543036956223.8827429

9、93146.9K=300().510729691020221.832763886148.0K=50CK)-562429091077919.983022338161.9K=X(XX)-591428721113418.913180985170.4Ke-652028051177917.033469908185.8为了更消他反映支座反力、胯中坦大弯矩和破大挠度的支座刚度的变化均势，下图运用了EXCE1.数据处理软件绘出了各参数随支座刚度的变化曲线图，如下图7-11所示。NauNWG徵次弓叱U图8：文点B支座反力随支点刚度变化示超图支座刚度kS选及V?分析我1可以得到：1）作用在钢梁上的支座刚度与杆件裁

10、面、材料有关.但杆件的长度对其影响域为明显，以表I100*100*6方通为例，当杆件长度由1米增加到8米时，其支座刚度变为原来的1/8.2作用在纲结构上的支点刚度不能像混凝土一样等效为纯刚性支座来计算,以表I为例，一股6m氏的钢梁选用200*200*6的钢通，此时其支座刚度只有1338N11m,分析表二得到其许算结果和纯刚性支座计算结果相比误差很大。分析表2和图7图11可以得到：D舛性支座作用下,双跨梁上支点支座反力数值的支座刚度先减小后增大，在某弹性支座情况下其支座反力为0,下支点支座反力随支座刚度增大而减小，中间支点的支座反力随刚度的增大而增大.2）弹性支座作用下，双跨梁的最大挠度的支座刚

11、度的增大而减小.最大弯矩随支座刚度的增大先减小后刷大，最大弯矩出现位附由双胯梁的跨中转移到中间支点处。3）观察图8-图12的曲战变化拾势可以得到当支座刚放大于5000Wmm.曲线斜率趋近于0.此时可以将弹性支座视为刚性支座来i算.4）在幕墙结构计算中符柔性支座简化为刚性支座.算的立柱龙管挠度偏小.强度偏大,支撑龙骨的铜结构偏安全，因此在对以强收控制为主的双跨梁立柱模型中此种筒化是保安全的。6、结论与不足本文用个实际算例分析了支座刚度变化对支座反力、挠度和弯矩的影响.并分析了现有常墙立柱计算中将弹性支座简化为刚性支座的合理性。但为了达到既安全又羟济的效果，在对立柱双跨或多涔梁建模计算时需要按支座的实际刚度来计.mm立柱和其支押钠结构-起建模分析，此时得到结果能鲂模拟实际情况.本文不足之处是只分析了中间支座为弹性支座时对计算结果的影响，还没有深入分析当其它支座为弹性支座或者同时存在2个或3个弹性支座时对计算结果的影响.关于这方面的深入分析可以参照本文的分析方法来进行.