淺談三支點(diǎn)連續(xù)梁在幕墻設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

汪小琴

摘 要：在建筑外圍護(hù)裝飾裝修工程中，玻璃幕墻具有防風(fēng)擋雨、隔熱保溫、降低噪音、良好采光等多種優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在越來(lái)越多的各類高層和公共建筑上經(jīng)常玻璃幕墻來(lái)裝飾外立面，使建筑物外型高雅大氣。點(diǎn)支式玻璃幕墻作為建筑外裝飾的后起之秀，更是高通透性和絕佳視野等眾多的優(yōu)勢(shì)而迅猛發(fā)展。在幕墻工程中，將以往的立柱兩端簡(jiǎn)支梁改用三支點(diǎn)連續(xù)梁，做到了減少成本，減少了立柱所承受的彎矩與變形，從而進(jìn)一步保證了幕墻的安全性能。文章簡(jiǎn)要討論建筑幕墻及三支點(diǎn)連續(xù)梁在幕墻設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：幕墻設(shè)計(jì)；三支點(diǎn)；連續(xù)梁

1 建筑幕墻的概念

建筑幕墻又叫做懸掛墻，由面板和后面的支承結(jié)構(gòu)組成，具備有一定位移能力或者自身有一定變形能力，不承受主體結(jié)構(gòu)所受作用，作為建筑外圍護(hù)墻或者裝飾性結(jié)構(gòu)。建筑幕墻的面板常用鋁板、玻璃、石板與陶瓷板等材質(zhì)；支承結(jié)構(gòu)通常使用鋼結(jié)構(gòu)、鋁橫梁立柱、玻璃肋等結(jié)構(gòu)。建筑幕墻一般是裝飾效果較好的輕質(zhì)墻體，因此在現(xiàn)代型建筑和高層建筑的裝飾裝修過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。建筑幕墻按照其是否密閉，可以分為封閉式和開(kāi)放式兩種形式。按照主要支承結(jié)構(gòu)形式又可以被分為單元式、點(diǎn)支承、構(gòu)件式、全玻、智能型呼吸式幕墻。隨著建筑幕墻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如今幕墻已經(jīng)可以從各個(gè)方面來(lái)滿足業(yè)主們的不同需求。不同類別的幕墻有著不同的優(yōu)勢(shì)，如：目前采用較多的幕墻結(jié)構(gòu)形式是構(gòu)件式幕墻，它的優(yōu)點(diǎn)是施工手段靈活，工藝成熟；建筑幕墻領(lǐng)域最具普及價(jià)值和發(fā)展優(yōu)勢(shì)的幕墻形式是單元式幕墻；點(diǎn)支承式幕墻能最大程度的滿足不同建筑師及工程業(yè)主的需求，營(yíng)造出客戶滿意的建筑結(jié)構(gòu)與外立面效果；全玻幕墻具有較高的美感，可以表達(dá)建筑裝飾的藝術(shù)感、層次感和立體感；而智能型呼吸式幕墻則能夠使用戶體驗(yàn)到減少能源消耗，做到綠色環(huán)保，真正讓業(yè)主感受到冬暖夏涼，減少極端環(huán)境帶來(lái)的不適。

2 建筑幕墻的優(yōu)點(diǎn)

2.1 質(zhì)量輕

玻璃幕墻和其他墻體相比具有質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。在相同面積的情況下，玻璃幕墻的質(zhì)量?jī)H僅約為磚墻粉刷質(zhì)量的1/10～1/12，是混凝土掛板質(zhì)量的1/5～1/7，是干掛大理石和花崗石幕墻質(zhì)量的1/15。所以玻璃幕墻的使用能大大減輕建筑物的質(zhì)量，從而顯著減少地震作用對(duì)建筑的影響。

2.2 安裝速度快

因?yàn)榻ㄖ粔χ饕怯尚筒暮透鞣N板材組成，用材固定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，可工業(yè)化生產(chǎn)，再加上施工簡(jiǎn)單，無(wú)濕作業(yè)，操作工序少的優(yōu)勢(shì)，所以幕墻的施工速度較快。

2.3 藝術(shù)效果好

幕墻沖破了傳統(tǒng)的窗與墻的建筑界限，并巧妙地將二者結(jié)合在一起，從而造就了其他材料不可比擬的藝術(shù)效果。它可以使建筑物更好的表達(dá)出藝術(shù)的美感，可以從不同角度呈現(xiàn)出來(lái)不同的色調(diào)，從而給人以動(dòng)態(tài)的美感。這種神奇獨(dú)特的光亮藝術(shù)效果與周?chē)沫h(huán)境有機(jī)融合在一起，使得內(nèi)外景色有機(jī)的融為一體，美輪美奐。

2.4 更新維修方便

因?yàn)槟粔λ褂玫牟牧蠁我弧①|(zhì)輕、安裝簡(jiǎn)單，所以在幕墻常年使用損壞時(shí)，改換新的立面非常快捷方便，而且后期的維修也較為簡(jiǎn)單。

3 三支點(diǎn)連續(xù)梁在幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和意義

出于幕墻工程安全性的考慮，幕墻設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行幕墻立柱的強(qiáng)度和撓度計(jì)算，并且保證其強(qiáng)度與撓度要在規(guī)范所允許的范圍之內(nèi)。幕墻設(shè)計(jì)時(shí)目前普遍使用的是簡(jiǎn)支梁，就是梁兩端搭在兩個(gè)支撐物之上，一端鉸接另一端固定，這種只有兩端連接在柱子上的梁主要是來(lái)承受彎矩的單跨結(jié)構(gòu)，基本都為靜定結(jié)構(gòu)。而連續(xù)梁指的是具有三個(gè)以上的支承點(diǎn)個(gè)數(shù)，可以簡(jiǎn)化為超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，并在簡(jiǎn)支梁的基礎(chǔ)之上，中間的結(jié)構(gòu)也有了柱子支撐的梁，這樣就使得相同柱距的連續(xù)梁要比簡(jiǎn)支梁的受力條件要好一些，能夠起到減小斷面尺寸從而節(jié)省材料。

4 三支點(diǎn)連續(xù)梁與幕墻設(shè)計(jì)的優(yōu)化

幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不光只是指計(jì)算優(yōu)化，還需要從幕墻的立面分格、節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇、結(jié)構(gòu)的計(jì)算等多個(gè)方面同時(shí)入手考慮，以得到綜合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在符合相關(guān)規(guī)范要求的范圍內(nèi)，應(yīng)用三支點(diǎn)連續(xù)梁來(lái)改善優(yōu)化幕墻結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)幕墻的設(shè)計(jì)更合理化，還能達(dá)到節(jié)省成本、施工操作簡(jiǎn)約化的目的。

三支點(diǎn)連續(xù)梁是屬于多跨靜定結(jié)構(gòu)的，可以利用已有的計(jì)算公式更加直接明了地分析出幕墻系統(tǒng)的性能、安裝、構(gòu)造和維護(hù)，以達(dá)到節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的合理化。如果相鄰立柱之間的間距固定，那么建筑幕墻的立柱支點(diǎn)間的間距就會(huì)影響立柱的強(qiáng)度計(jì)算，然而撓度受支點(diǎn)間的間距影響的同時(shí)，還受連續(xù)梁支點(diǎn)的約束和支點(diǎn)數(shù)量情況的影響。

在建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，三支點(diǎn)連續(xù)梁的立柱水平方向的作用力可以認(rèn)為是線性均布荷載，而通過(guò)考慮其作用方式和約束情況，運(yùn)用材料力學(xué)上的計(jì)算方法，就可以確定最大變形發(fā)生的位置，并且還可以利用長(zhǎng)跨段與整垮的長(zhǎng)度比來(lái)計(jì)算求得連續(xù)梁上彎矩的最大值。同時(shí)也可以求得連續(xù)梁跨段的各個(gè)位置上的撓度，并結(jié)合表1三支點(diǎn)連續(xù)梁的最大位移系數(shù)表，從而得出解析式中的最大值。

在立柱所受荷載的計(jì)算時(shí)，需要考慮的荷載有：風(fēng)荷載、玻璃自重荷載與地震荷載。風(fēng)荷載需要考慮水平方向和垂直方向的設(shè)計(jì)值。在彎矩計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的軸向拉應(yīng)力應(yīng)和水平方向的彎曲應(yīng)力要同時(shí)參考，只有這樣才能檢驗(yàn)出立柱的彎曲是否滿足規(guī)范的要求。另外，因?yàn)槟粔Φ闹С悬c(diǎn)會(huì)受到主體結(jié)構(gòu)的高度以及位置的影響，僅僅依靠計(jì)算出的理論彎矩值和最大撓度值通常都會(huì)具有一定的偏差，因此要求在具體的施工過(guò)程中，必須要根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜，隨時(shí)靈活地調(diào)整墻其它支承點(diǎn)的位置來(lái)滿足整體幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建筑幕墻設(shè)計(jì)中，應(yīng)該優(yōu)先考慮三支點(diǎn)連續(xù)梁，這樣既能提高工程的安全性能，又能為工程節(jié)省材料和成本，也更加有利于環(huán)保節(jié)能。

5 結(jié)束語(yǔ)

如今我國(guó)國(guó)內(nèi)幕墻行業(yè)市場(chǎng)迅猛發(fā)展，幕墻的需求量也隨之增大，同時(shí)對(duì)幕墻的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。采用三支點(diǎn)連續(xù)梁式的幕墻結(jié)構(gòu)，在滿足幕墻的美觀、節(jié)能、易維護(hù)的同時(shí)，又能夠很好使立柱的強(qiáng)度和撓度滿足規(guī)范要求，從而保證工程的安全性。三支點(diǎn)連續(xù)梁在幕墻設(shè)計(jì)中的使用，在并不改變立柱截面大小的情況下，能夠讓立柱所承受的彎矩和產(chǎn)生變形減小，同時(shí)使得工作效率有所提高，所以三支點(diǎn)連續(xù)梁在幕墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該得到進(jìn)一步的發(fā)展和推廣。

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