石材幕墙讲座系列（三）——石材幕墙立柱的设计

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4石材幕墙立柱的主要材料 目前用作石材幕墙立柱的材料主要是碳素结构钢材，如碳素结构槽钢(见图1 )、碳素结构钢管(见 图2)，其次是其它合金材料，根据工程项目的实用性及可操作性大部分使用的碳素结构钢材为主。5立柱结构设计石材幕墙立柱材料截面主要受力部位的壁厚，应根据计算确定，但材料主受力部位最小厚度应该符合下列规定。(1)金属材料截面主要受力部位的实际使用的有效壁厚不应小于3.0mm。(2)当立柱与建筑主体结构采用螺纹螺栓受力通过砖结构件连接时，螺纹螺栓连接部位截面壁厚应根据计算确定，但是最小截面厚度不应小于3.0mm。(3)偏心受压的立柱，截面翼缘的宽厚比应符 合(见图3、图4)有关规定。 (4)开放型截面自由挑出部分如下图所示要求 b/t≤15。(6)通常上下立柱之间设有不小于15mm的变形 伸缩缝隙，为了便于设计及施I- - 般是设计成20mm, 同时上下立柱之间采用芯柱连接，芯柱总长度应满足 立柱变形位移要求，芯柱与立柱应紧密接触同时芯柱 与下柱之间应采用不锈钢螺栓固定。 (7)立柱应采用螺栓与角码连接，并通过角 码与幕墙预埋件或钢构件连接。螺栓直径不应小于 10mm,连接螺栓应按现行国家标准《钢结构设计规 范》进行承载力计算。当立柱与角码采用不同金属材料时应采用绝缘垫片分隔。 (8)立柱与主体结构的连接可每层设一个支承 点(见图5)，也可设两个支承点(见图6) ;在实体 墙面上，支承点可加密。(9)每层设-一个支承点时(见图7)，立柱应按 简支单跨梁或铰接多跨梁计算;每层设两个支承点 时(图8)，立柱应按双跨梁或双支点铰接多跨梁计 算。 (10)立柱上端应悬挂在主体结构上，宜按照偏 心受拉构件进行设计，在计算时应充分考虑石材幕墙 板材、结构立柱、结构横梁的重量荷载。( 11 )连接件与主体结构的锚固强度应大于连接 件本身承载力设计值。与连接件直接相连接的主体结 构件，其承载力应大于连接件承载力。与幕墙立柱相连接的主体混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C30。( 12)当幕墙立柱与主体结构件之间的距离较大时，可以在幕墙立柱与主体结构件之间设置过渡用钢桁 架或钢伸臂(见图9、图10)，钢桁架或钢伸臂与主体构件之间应可靠连接固定，幕墙连接件与钢桁架或钢伸 臂之间也要可靠连接，满足幕墙结构受力荷载要求。( 13)当幕墙立柱采用铝合金材料时，应该充分考虑由于材质不同，在温度变化时两种材料的变形差 异所产生的影响。 幕墙立柱与混凝土结构件之间通常是采用预埋件连接，一般是预埋件在结构件施工时按照预埋件安装 位置图纸埋入主体构件，确保位置正确。当没有条件安装预埋件时，可以采用后置买件或其它方式与主体 构件连接。幕墙立柱与主体构件之间的连接件应进行承载力 计算，结构受力所使用的螺栓或铆钉，每处不得少于2个。 幕墙立柱除按照以上的铰接连续简支梁设计外， 还可以完全按照单只独立简支梁构造分开设计(见图 11)。(14)然而幕墙的立柱除按照原行业规范分层简支设计构造外，由于目前大部分使用的是碳素结构钢材，因此也可以按照钢材的实际采购长度跨层设计，连接固定方式既可以采用螺栓连接，同时也可以直接采用焊接连接(见图12)。6幕墙立柱结构受力要求。 6.1偏心受拉的幕墙立柱截面承载力应符合以下要求: N/ Ao+M/ vW≤f 式中: N一立柱轴力设计值 (N) ; M-- 立柱弯矩设计值(N.mm) ; 
A.立柱净截面面积( mm2) ; v一一截面塑性发展系数，可取1.05; W在 弯矩作用方向的净截面弹性抵抗矩 ( mm') ; f-- -材料抗弯强度设计值( MPa) 
6.2偏心受压幕墙立柱截面承载力应符合以下要求: N/ φ:Ao+M/ yW≤f 式中: N_立柱压力设计值(N) ; M-一立柱弯矩设计值 ( N.mm) ; A。-一立柱净截面面积( mm2) ; y一截面塑性发展系数，可取1.05; W-一在弯矩作用方向的净截面弹性抵抗矩 (mm') ;f一-材料抗弯强度设计值( MPa) ; φ一轴心受压柱的稳定系数，按照表11查取;
6.3偏心受压幕墙立柱，其材料长细比可以按照下列要 求计算: λ =L/i 式中:λ一立柱长细比; L-幕墙立柱侧向支承点之间的距离 ( mm) ; i--立柱截面回转半径 ( mm) ; 幕墙立柱构件的长细比不应大于150。 6.4立柱构件在风荷载标准值和地震作用标准值所产生的挠度u应符合下列要求: 当幕墙立柱构件的安装支承点跨度不大于7.5m时铝合金型材: u≤L/ 180; 绝对值: u≤20mm; 钢型材: u≤L/ 300; 绝对值: u≤15mm。 6.5当幕墙立柱构件的安装支承点跨度大于7.5m时， 建议采用钢立柱作为幕墙主立柱，其挠度符合下列要求:钢型材: u≤L/ 500。

注：内容来源于《石材》

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