幕墻受力桿件采用優化支撐力學模型最佳經濟合理性分析

　　【中國幕墻網 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構比例約占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，實際上約22kg/m2（其中大單元系結構占有率約為20%）。
　　本文真實的幕墻設計例子加以說明，原設計幕墻為框架式連續雙跨梁支撐的力學模型，后經優化計算改為多跨鉸接靜定梁支撐力學模型后，得到了不同的節約型材的效果，過去對常規框架式幕墻設計，往往在計算立柱強度、剛度時，往往是以幕墻所在最高的位置風壓為風荷載標準值（或乘以1.4的系數為設計值），其他任何高度均以此風壓設計值或標準值做為強度、剛度計算依據。這種確定風荷載方法是不科學的。
　　顯然，在最高處的幕墻結構立柱，滿足強度小于鋁合金（或鋼型材）型材所給出的材料許應力值時，就認為強度、剛度滿足了規范規定。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，那么會產生驚人的浪費資源，也意味著浪費大量電能，因為鋁生成用電解法，相當費電的。
　　這里有一個優化設計概念問題，在強度計算時，一定要考慮兩個因素：強度、剛度剩余系數概念；要考慮等強度、等剛度的設計原理。
　　筆者認為強度剩余系數，是指強度與材料許應力值、設計計算值之比值，稱為剩余強度系數，一般可以取1.15即可。
　　幕墻安全設計第二個概念是指等強度、等剛度設計理念，規范中規定鋁合金骨架剛度值設計限定為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。當然，我們要引入第一個概念的剩余剛度系數和剩余強度系數，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，在銀川市內地面粗糙度為B類，基礎風壓W=0.65KN/m2，材料6063AT5，材料設計許應力為124Mpa，由下列表A列入本幕墻從難從10m標高到40m時設計，標準風壓值見表A

　　目前95%以上的幕墻公司在投標方案設計時，往往取H=40m,Wk1=1.96 KN/m2為標準值和Wk1=-2.34KN/m2設計值進剛度和強度計算的。
　　從表A中40m處，我們清楚看出框架式幕墻風壓標準值為1.86 KN/m2設計值為2.74 KN/m2；在高度為40m時，標準風壓值為1.96 KN/m2，設計值2.74KN/m2，H=40m，根據幕墻設計主要以剛度準則原則，即滿足各分高區段都滿足剛度。

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