淺談三支點連續梁在幕墻設計中的運用

汪小琴

摘 要：在建筑外圍護裝飾裝修工程中，玻璃幕墻具有防風擋雨、隔熱保溫、降低噪音、良好采光等多種優點。現在越來越多的各類高層和公共建筑上經常玻璃幕墻來裝飾外立面，使建筑物外型高雅大氣。點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勢而迅猛發展。在幕墻工程中，將以往的立柱兩端簡支梁改用三支點連續梁，做到了減少成本，減少了立柱所承受的彎矩與變形，從而進一步保證了幕墻的安全性能。文章簡要討論建筑幕墻及三支點連續梁在幕墻設計中的運用。

關鍵詞：幕墻設計；三支點；連續梁

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構組成，具備有一定位移能力或者自身有一定變形能力，不承受主體結構所受作用，作為建筑外圍護墻或者裝飾性結構。建筑幕墻的面板常用鋁板、玻璃、石板與陶瓷板等材質；支承結構通常使用鋼結構、鋁橫梁立柱、玻璃肋等結構。建筑幕墻一般是裝飾效果較好的輕質墻體，因此在現代型建筑和高層建筑的裝飾裝修過程中得到廣泛應用。建筑幕墻按照其是否密閉，可以分為封閉式和開放式兩種形式。按照主要支承結構形式又可以被分為單元式、點支承、構件式、全玻、智能型呼吸式幕墻。隨著建筑幕墻產業的發展，如今幕墻已經可以從各個方面來滿足業主們的不同需求。不同類別的幕墻有著不同的優勢，如：目前采用較多的幕墻結構形式是構件式幕墻，它的優點是施工手段靈活，工藝成熟；建筑幕墻領域最具普及價值和發展優勢的幕墻形式是單元式幕墻；點支承式幕墻能最大程度的滿足不同建筑師及工程業主的需求，營造出客戶滿意的建筑結構與外立面效果；全玻幕墻具有較高的美感，可以表達建筑裝飾的藝術感、層次感和立體感；而智能型呼吸式幕墻則能夠使用戶體驗到減少能源消耗，做到綠色環保，真正讓業主感受到冬暖夏涼，減少極端環境帶來的不適。

2 建筑幕墻的優點

2.1 質量輕

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

2.2 安裝速度快

因為建筑幕墻主要是由型材和各種板材組成，用材固定規格標準，可工業化生產，再加上施工簡單，無濕作業，操作工序少的優勢，所以幕墻的施工速度較快。

2.3 藝術效果好

幕墻沖破了傳統的窗與墻的建筑界限，并巧妙地將二者結合在一起，從而造就了其他材料不可比擬的藝術效果。它可以使建筑物更好的表達出藝術的美感，可以從不同角度呈現出來不同的色調，從而給人以動態的美感。這種神奇獨特的光亮藝術效果與周圍的環境有機融合在一起，使得內外景色有機的融為一體，美輪美奐。

2.4 更新維修方便

因為幕墻所使用的材料單一、質輕、安裝簡單，所以在幕墻常年使用損壞時，改換新的立面非?？旖莘奖?，而且后期的維修也較為簡單。

3 三支點連續梁在幕墻設計中的應用和意義

出于幕墻工程安全性的考慮，幕墻設計時必須進行幕墻立柱的強度和撓度計算，并且保證其強度與撓度要在規范所允許的范圍之內。幕墻設計時目前普遍使用的是簡支梁，就是梁兩端搭在兩個支撐物之上，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承受彎矩的單跨結構，基本都為靜定結構。而連續梁指的是具有三個以上的支承點個數，可以簡化為超靜定結構計算模式，并在簡支梁的基礎之上，中間的結構也有了柱子支撐的梁，這樣就使得相同柱距的連續梁要比簡支梁的受力條件要好一些，能夠起到減小斷面尺寸從而節省材料。

4 三支點連續梁與幕墻設計的優化

幕墻的優化設計，不光只是指計算優化，還需要從幕墻的立面分格、節能系統的設計與選擇、結構的計算等多個方面同時入手考慮，以得到綜合的優化設計方案。在符合相關規范要求的范圍內，應用三支點連續梁來改善優化幕墻結構，來實現幕墻的設計更合理化，還能達到節省成本、施工操作簡約化的目的。

三支點連續梁是屬于多跨靜定結構的，可以利用已有的計算公式更加直接明了地分析出幕墻系統的性能、安裝、構造和維護，以達到節點系統的合理化。如果相鄰立柱之間的間距固定，那么建筑幕墻的立柱支點間的間距就會影響立柱的強度計算，然而撓度受支點間的間距影響的同時，還受連續梁支點的約束和支點數量情況的影響。

在建筑幕墻結構設計中，三支點連續梁的立柱水平方向的作用力可以認為是線性均布荷載，而通過考慮其作用方式和約束情況，運用材料力學上的計算方法，就可以確定最大變形發生的位置，并且還可以利用長跨段與整垮的長度比來計算求得連續梁上彎矩的最大值。同時也可以求得連續梁跨段的各個位置上的撓度，并結合表1三支點連續梁的最大位移系數表，從而得出解析式中的最大值。

在立柱所受荷載的計算時，需要考慮的荷載有：風荷載、玻璃自重荷載與地震荷載。風荷載需要考慮水平方向和垂直方向的設計值。在彎矩計算時，構件的軸向拉應力應和水平方向的彎曲應力要同時參考，只有這樣才能檢驗出立柱的彎曲是否滿足規范的要求。另外，因為幕墻的支承點會受到主體結構的高度以及位置的影響，僅僅依靠計算出的理論彎矩值和最大撓度值通常都會具有一定的偏差，因此要求在具體的施工過程中，必須要根據實際情況，因地制宜，隨時靈活地調整墻其它支承點的位置來滿足整體幕墻的優化設計。在建筑幕墻設計中，應該優先考慮三支點連續梁，這樣既能提高工程的安全性能，又能為工程節省材料和成本，也更加有利于環保節能。

5 結束語

如今我國國內幕墻行業市場迅猛發展，幕墻的需求量也隨之增大，同時對幕墻的質量要求也越來越高。采用三支點連續梁式的幕墻結構，在滿足幕墻的美觀、節能、易維護的同時，又能夠很好使立柱的強度和撓度滿足規范要求，從而保證工程的安全性。三支點連續梁在幕墻設計中的使用，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生變形減小，同時使得工作效率有所提高，所以三支點連續梁在幕墻的設計應該得到進一步的發展和推廣。

參考文獻

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