玻璃幕墻采用連續(xù)結構立柱折斷一跨時的影響

在70米～113米間正常情況下彎矩圖（600）

幕墻結構：

荷載：q=3.08kn/m

彎矩：

MA     MB     MC     MD     ME     MF     MG     MH     MJ     MK     ML     MP

M1     M2     M3     M4     M5     M6     M7     M8     M9     M10    M11    

3.42   2.22    2.22    2.22   2.22    2.22    2.22    2.22   2.22    2.24    2.00   4.14

   2.16    3.88    3.88   3.88    3.88   3.88    3.88   3.88    3.88    3.99    3.12

荷載：qK=2.15 kn/m                       （605）

撓度：（mm）

U1      U2     U3      U4     U5     U6     U7     U8     U9    U10    U11

5.81     13.0    11.9    12.0    12.0    12.0   12.0    12.0   12.0   12.5    7.53

在70米～113米間偶然折斷一跨情況下彎矩圖（610）

在正常工作狀態(tài)下。插芯連接靠間隙形成轉角非常小，可視為伸縮餃，但在立柱長跨折斷時，連接挑出端的插芯段，有可能轉角非常大，這是插芯連接靠間隙所不可能做到的，而其下面400處的餃支座，是實體餃，正好可以做到。于是我們在結構分析圖中將長跨挑出端完好保留，而將折損跨的長跨折損部分廢棄，將其剩余的挑出端與插芯及鄰跨伸來的長段合為一段，餃支于折損跨的固定支座上。我們所以說“偶然”，是因為在風力作用下，按設計，不可能有一跨折斷。即折斷是其它原因，非風力。

模型：

荷載：q=3.08 /m

彎矩：

MA     MB     MC     MD     ME     MF     MG     MH     MJ     MK     ML     MP

M1     M2     M3     M4     M5     M6     M7     M8     M9     M10    M11    

3.42   2.22    2.22   2.19   2.44    0.00    0.00   2.22   2.22    2.24    2.00   4.14

   2.17    3.88    3.89   3.77    4.87          5.09   3.88    3.87    3.99    3.12

彎矩的變化發(fā)生在破壞跨的相鄰兩側，增量最大為1.21kn.m，

達31%，從選料看，所選立柱W= 44626，一跨立柱折斷后最大彎矩在其上一跨，為  5.09 kn.m。承載力驗算：

σ=N _en/A₀+M_x/γ_xW _enx

             =2032/1393+5090000/（1×44626）

=1.5+114.1 N/mm²=115.6 N/mm²

                                      <150.0 N/mm²

立柱強度驗算合格，且有23 %的強度儲備。

荷載：qk=2.149kn/m

撓度：（mm）

U1      U2      U3      U4     U5     U6     U7     U8     U9    U10    U11

5.81     13.0    12.0     11.5    16.7          22.1    10.8    12.1   12.5    7.53

5.81     13.0    11.9    12.0    12.0    12.0   12.0    12.0    12.0   12.5    7.53（未折斷之撓度）

撓度的變化僅發(fā)生在相鄰的兩跨，撓度最大增加10.1mm，達84%

但仍然有4000/180-22.1=22.20-22.1=0.1 mm，合格。

綜上所述，中間一跨偶然折斷情況下，并不影響其它各跨承載力。

在靠近113米處彎矩圖（620）

荷載：q=3.08—3.15/m

彎矩：

MA      MB      MC      MD      ME      MF      MG           MH          MK      

M1      M2      M3      M4      M5      M6      M7     M8     M9     M10       

2.70    3.87    4.17    4.07     4.07     3.89     4.92        4.84/6.04       6.22/0.00   

    1.70    2.06    1.97    1.97     2.08       1.72    3.07   3.71   

荷載：qk=2.149 ~2.202 kN/m

撓度：（mm）

U1        U2       U3        U4       U5       U6       U7       U8    

1.29       2.05      1.85       1.85     2.04     1.34      3.58      6.00   

在靠近113米偶然折斷一跨情況下結構圖（620）

荷載：q=3.08—3.15/m

彎矩：

MA      MB      MC      MD      ME      MF             ML        MH         MK      

M1      M2      M3      M4      M5                     M7            M8          

2.71    3.85    4.24    3.82     5.14     0.25           0.00     4.84/6.04   6.22 /0.00  

1.70    2.05    2.09    1.66      3.65                     4.77         3.66      

2.70    3.87    4.17    4.07     4.07     3.89            4.92     4.84/6.04   6.22/0.00   

    1.70    2.06    1.97    1.97      2.08                     3.07          3.71   

上式第1，2行為靠近113米的一跨折斷后的彎矩，第3，4行為該跨未折斷時的彎矩。相比可知：一跨折斷破壞僅該跨兩側的支座彎矩降到零或接近零，相鄰兩跨跨中彎矩最多增長1.7kn。m，達55 %，對遠端影響很小。就本例配置而言，相鄰跨中彎矩最多增長到4.77 kn.m。驗算如下：

σ=N _en/A₀+M_x/γ_xW _enx

             =2032/1393+4770000/（1×44626）

=1.5+107 N/mm²=108.5 N/mm²

                                      <150.0 N/mm²

立柱強度驗算合格，且有27 %的強度儲備。

在靠近113米折斷一跨后，對其余各跨剛度的影響（635）

荷載：qk=2.15～2.20 kn/m

撓度：（mm）

U1        U2       U3        U4       U5       U6       U7       U8    

1.30       2.00      2.04       1.21     4.76    （折斷 ）  7.67      5.95

1.29       2.05      1.85       1.85     2.04     1.34      3.58      6.00 （未有折斷之撓度）

由于失去折斷跨的平衡作用，相鄰兩跨跨中撓度有較大的增長，最多為7.67 mm，達114 %，盡管如此，任然在容許范圍內(nèi)，撓度不超標。

結論：幕墻立柱采用連續(xù)結構，其一跨偶然折損后，將引起相鄰兩跨彎矩和撓度的較大增長，但仍在安全范圍內(nèi)，并不會引起連鎖破壞。

從已建成的幕墻工程看，鮮有在風力或地震災害中將幕墻主龍骨折斷的，這也是幕墻設計規(guī)范要求“在設防烈度地震下經(jīng)修理后應仍可使用，在罕遇地震作用下幕墻骨架不得脫落。”的要義所在。從汶川地震、玉樹地震看，都沒有折斷幕墻主龍骨的。所以，我們不必過慮一跨主龍骨折斷造成的危險。何況，上文分兩種情況論述了即使有一跨主龍骨折斷，也不會引起其他跨龍骨的破壞。我們應放心大膽地使用連續(xù)結構做幕墻的主龍骨。