闭口横梁系统的计算

q EAk= β E×α max×G Ak
q EAk=0.068 k N•m-2
rE: 地震作用分项系数
rE=1.3
qE： 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用线荷载 设计值 (kN/m)
qE1 =rE•q EAk•a1 qE2= rE•q EAk•a2
qE1=0.047 k N/•m-1 qE2 =0.041 k N•m-1
荷载组合线分布最大荷载集度
q：玻璃所受组合荷载线分布最大荷载集度设计 值 :(kN/m)
采用 SW+0.5SE 组合 : (JGJ102-2003 5.4.2)
q1 =qw1 +0.5qE1 q2 =qw2+0.5qE2
q1=2.097 k N•m-1 q2=1.809 KN•m-1
3. 结构分析 :
qw1=2.073 N•mm-1 qw2=1.788 N•mm-1
玻璃厚度
t=12
玻璃重度
pg=25.6k N•mm-3
横梁材料重度
pa=28.0 k N•mm-3
横梁型材截面积
Aa=1031 mm2
γG: 重力荷载作用效应分项系数
γG=1.2
gk ：横梁自重产生的竖向荷载标准值（N/m)
gk = pa•Aa•(1+20%)
最大弯矩 My=(g•L2)/8+ G•a3 最大剪力 vy= g•L/2+ G 横梁两端反力：Ry= vy
4. 连接钢销计算 Rx 连接部位水平总力 Ry 连接部位竖直总力 N 连接处销钉个数
My=1×105 N•mm vy=456N Ry=456N
Rx=1119N Ry=456N n=3
N1= (N1x + Rx/n)2 + (N1y + Ry/n)2
幕墙
设计 技术园地 Technology
闭口横梁系统的连接及其计算
文 / 浙江亚厦幕墙有限公司 张遒超、胡伟峰
【摘
要】 ：闭口横梁型材，采用铝质芯套 / 不锈钢弹簧插销与 立柱连接能大大提高材料的力学性能，具有较强 的传力能力及抗扭转的能力。
在现有幕墙横粱体系中．大多为开口横梁体系， 该体系应用较早．其横粱与立柱采用铝角码连接，该 系统对型材的加工精度要求不高。现场可调节余地大， 但安装时横梁受荷后变形偏大，造成立柱与横粱接缝 不严，在长期风荷载作用下幕墙玻璃极易与型材发生 刚性扭曲甚至倾覆，造成重大损失。
风荷载 :
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最大弯矩 Mx =[ q1•(3-4•λ12)+ q2 •(3-4•λ22)•]L2 /24
Mx=4.01×105 N/mm
最大剪力 vx= [q1(L-a1)+ q2(L-a2) ]/2 vx=1119N
横梁两端反力：Rx= vx
Rx=1119N
GAK ：玻璃幕墙构件 ( 包括玻璃和框 ) 的平均自 重标准值（KN/ m2）
GAK= pg•t•(1+10%)
GAK=0.338 k N•mm-2
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 :
q EAk： 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 标准值（KN/m 2）
β E：动力放大系数
β E=5
αmax： 水平地震影响系数最大值 αmax=0.040
γw : 风荷载作用效应的分项系数 γw =1.4
qwk： 风荷载线分布最大荷载集度标准值 (kN/m)
qwk1= Wk•a1 qwk2= Wk•a2
qwk1= 1.481 N•mm-1 qwk2= 1.277 N•mm-1
qw ： 风荷载线分布最大荷载集度设计值 (kN/m)
qw1=γw•qwk1 qw2=γw•qwk2
三 : 横粱安装的要求
1：横粱两端的销钉连接件及柔性垫片安装在立
柱的预定位置。要求牢固可靠，接缝严密； 2：相邻两根横梁的水平标高偏差不大于 1mm,
同层标高偏差不大于４ｍｍ。 3 ： 横梁与立柱的连接部位应设置 2mm 柔性垫
片（2mm 柔性垫片因有 20%-35% 的压缩量），以适 应和消除横向温度变形的要求，防止产生摩擦噪声。
自重荷载 :
由于玻璃自重相对与横梁偏心，对销钉产生扭矩， 在扭矩作用下销钉群承受剪力。
偏心距：e=86mm 扭矩 T=Ry.e T=39222N.mm
以销钉群中心为原点，各销钉的坐标为 : 1 点： x1= -23mm y1=19mm 2 点： x2= -23mm y2=-19mm 3 点： x3= 46mm y3=0mm 扭矩作用下销钉 1 和销钉 2 受力最大。 N1x=T*Y1/[(X12 +X22 +X32)+(Y12 +Y22 +Y32)] N1x=191.248N N1y=T* ︱ X1 ︳ /[(X12 +X22 +X32)+(Y12 +Y22 +Y32)] N1y=231.511N 所以受力最大销钉合力为 :
成本的支出。同时，组件在工厂加工，现场只需要简 单安装，在安装速度提高的同时，对安装工人的技能 要求得以降低，减少了人力成本的支出。
由亚厦幕墙施工的嘉善电力调度综合楼的设计中 采用了一种新型的闭口横梁系统。
一：系统的优点
1 实用性强，安全可靠 该系统采用插件式结构，在明框 / 隐框 / 半隐框 下均可采用。在保证插接安全的前提下，幕墙具有一 定的调节量。在幕墙承受反复的风荷载情况下，也不 影响固定的强度。
2．安装方便，加工精度高。 该系统可实现工厂化加工，尺寸精准，加工好的 材料运到工地后，只需要简单的步骤，既可实现横梁 与立柱的连接，安装速度快，大大降低劳动强度。
3 节约成本。 采用闭口型材，大大提高材料的力学性能，在保 证安全的前提下，横梁的米重显著降低，减少了材料
横梁芯套与横梁连接三维示意图
二：系统的详细结构
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N1=682.244N
d1: 不锈钢销钉直径：（mm）
d1=6mm
Байду номын сангаас
fv: 不锈钢销钉的抗剪设计值：（N/mm2） fv=110N/mm2
Nvb: 单个销钉所能承受的最大剪力值：（N/mm2）
Nvb=π*（d1/2）2*fv
Nvb=3110N/mm2
N1 ＜ Nvb 销钉抗剪可以满足要求 .
闭口横梁型材系统结构受力清晰，设计合理，安
gk=34.64 N•m-1
g：横梁自重产生的竖向荷载设计值（N/m ）
g =γG•gk
g =41.57 N•m-1
Gk ：玻璃自重产生的竖向荷载标准值（N ）
Gk= pg•t•H1•L/2
Gk=360.97 N
G：玻璃自重荷载产生的竖向集中荷载设计值 （N ）
G =γG•Gk
G=433.159 N
装方便，通用性强。芯套的应用解决了横梁的扭转和
倾覆的问题，使得幕墙的安全性得到提升。最重要的
是该系统的使用能使材料成本和人力成本降低，使得
幕墙企业更具有市场竞争性，产生更大的经济效益。
作者简介：
张遒超
毕业于重庆科技学院建筑装 饰技术专业，国家注册建造师、 助理工程师、现任浙江亚厦幕墙 设计研究院幕墙设计四所主设计 师。主要作品：宁波荣安大厦、 绍兴轻纺城贸易中心。
a1=0.5•min( H1，L) λ1=a1/L λ1=0.5
a1 =539 mm
a2=0.5•min( H2，L) λ2= a2/L λ2=0.431
a2 =465 mm
a3 =L/4 λ3= a3/L λ3=0.25
a3 =269.5 mm
2. 荷载线分布最大荷载集度计算
垂直于玻璃平面的风荷载作用
计算标高 Z=87.9M
W 0=0.45kN/m-2
B类
A 为围护构件的从属面积
A<1m2
β gz=1.522 μ z=2.005 μ sl=2.0
W k=β gz×μ z×μ sl×W 0
Wk=1.0kpa if wk ≤ 1.0 kpa
Wk
if wk>1.0 kpa
Wk =2.747 KN.m-2
1：横梁芯套组件 横梁芯套（横梁管）进行扩孔，装入销钉和弹簧， 并以直径 8mm 的螺钉固定其孔尾。如下图： 2：横梁组件 横梁芯套组件通过横梁外侧的螺钉与横梁进行连 接，使其成为整体横梁组件。下图：
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横梁套芯扩孔加工图
立柱连接用弹簧采用不锈钢材质， 具 体 标 记 为：Y Ⅰ 0.45*5*24*8.5 0Cr17Ni12MO2，参照标准《小型圆柱螺旋压缩弹簧 尺寸及参数》（GB/T 1973.3-2005） 3：对孔就位 组件平行推入两立柱间，对准立柱上的圆孔，此 时销钉弹出，发出喀嚓声，对孔就位完成。最后在横 梁与立柱连接位置填充耐候密封胶即可。
四 : 连接钢销的计算
以 本 工 程 为 例， 选 取 墙 角 区 隐 框 横 梁 计 算 标 高 87.9m，幕墙横梁按简支梁力学模型进行设计计算：
1. 结构尺寸
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跨度（高度） L=1078mm
上下面板高度 H1 =2180mm；H2=930mm 荷载有效宽度：