幕墻受力桿件采用優(yōu)化支撐力學(xué)模型最佳經(jīng)濟(jì)合理性分析

　　【中國幕墻網(wǎng) 02月24日消息】在我國，每年平均幕墻建筑面積約為800萬平方米，其中框架式和大單元式結(jié)構(gòu)比例約占60%，即480萬平方米，按平均第平米用去鋁合金型材重量為13-22kg/m2計算，需要75萬噸鋁合金型材，考慮到大單元用量還要大，實(shí)際上約22kg/m2（其中大單元系結(jié)構(gòu)占有率約為20%）。
　　本文真實(shí)的幕墻設(shè)計例子加以說明，原設(shè)計幕墻為框架式連續(xù)雙跨梁支撐的力學(xué)模型，后經(jīng)優(yōu)化計算改為多跨鉸接靜定梁支撐力學(xué)模型后，得到了不同的節(jié)約型材的效果，過去對常規(guī)框架式幕墻設(shè)計，往往在計算立柱強(qiáng)度、剛度時，往往是以幕墻所在最高的位置風(fēng)壓為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（或乘以1.4的系數(shù)為設(shè)計值），其他任何高度均以此風(fēng)壓設(shè)計值或標(biāo)準(zhǔn)值做為強(qiáng)度、剛度計算依據(jù)。這種確定風(fēng)荷載方法是不科學(xué)的。
　　顯然，在最高處的幕墻結(jié)構(gòu)立柱，滿足強(qiáng)度小于鋁合金（或鋼型材）型材所給出的材料許應(yīng)力值時，就認(rèn)為強(qiáng)度、剛度滿足了規(guī)范規(guī)定。那么一座100-200m以上的幕墻在低高度時型材與超高層型材一樣的幾何尺寸，那么會產(chǎn)生驚人的浪費(fèi)資源，也意味著浪費(fèi)大量電能，因?yàn)殇X生成用電解法，相當(dāng)費(fèi)電的。
　　這里有一個優(yōu)化設(shè)計概念問題，在強(qiáng)度計算時，一定要考慮兩個因素：強(qiáng)度、剛度剩余系數(shù)概念；要考慮等強(qiáng)度、等剛度的設(shè)計原理。
　　筆者認(rèn)為強(qiáng)度剩余系數(shù)，是指強(qiáng)度與材料許應(yīng)力值、設(shè)計計算值之比值，稱為剩余強(qiáng)度系數(shù)，一般可以取1.15即可。
　　幕墻安全設(shè)計第二個概念是指等強(qiáng)度、等剛度設(shè)計理念，規(guī)范中規(guī)定鋁合金骨架剛度值設(shè)計限定為1/180，并未指出就在幕墻最高處的值，對整個幕墻分段高度均有效，即都要滿足1/180的概念。當(dāng)然，我們要引入第一個概念的剩余剛度系數(shù)和剩余強(qiáng)度系數(shù)，是考慮保守、安全一些。例如：一棟建筑外墻立面為框架式幕墻H=40m，層高H=4.6m，在銀川市內(nèi)地面粗糙度為B類，基礎(chǔ)風(fēng)壓W=0.65KN/m2，材料6063AT5，材料設(shè)計許應(yīng)力為124Mpa，由下列表A列入本幕墻從難從10m標(biāo)高到40m時設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值見表A

　　目前95%以上的幕墻公司在投標(biāo)方案設(shè)計時，往往取H=40m,Wk1=1.96 KN/m2為標(biāo)準(zhǔn)值和Wk1=-2.34KN/m2設(shè)計值進(jìn)剛度和強(qiáng)度計算的。
　　從表A中40m處，我們清楚看出框架式幕墻風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值為1.86 KN/m2設(shè)計值為2.74 KN/m2；在高度為40m時，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值為1.96 KN/m2，設(shè)計值2.74KN/m2，H=40m，根據(jù)幕墻設(shè)計主要以剛度準(zhǔn)則原則，即滿足各分高區(qū)段都滿足剛度。

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