立柱與橫梁的連接設(shè)計(jì)

2.立柱與橫梁的連接設(shè)計(jì)立柱與橫梁的連接設(shè)計(jì)是幕墻設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。這是因?yàn)榈挚癸L(fēng)荷載要求的是個(gè)“牢”字，而吸收地震作用和溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力則要求個(gè)“活”字。設(shè)計(jì)時(shí)只有把這兩個(gè)看似矛盾要求統(tǒng)一起來(lái)，才有可能是好的結(jié)構(gòu)。而玻璃對(duì)橫梁又是偏心壓力，容易造成橫梁偏轉(zhuǎn)，這又是一個(gè)立柱與橫梁設(shè)計(jì)中很棘手的問(wèn)題。所以盡管立柱與橫梁的連接的方法種類繁多，但好的設(shè)計(jì)很少。比較典型的結(jié)構(gòu)有以下幾種：橫豎插接式、角碼脹浮式、角碼插接式、通槽螺栓式、雙向鎖緊式等。(1).橫豎插接式橫豎插接式以某公司的140系列幕墻為代表。這套140系列幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很合理，性能優(yōu)越，能夠獨(dú)步幕墻界十余年決不是偶然的。即便是一些知名大企業(yè)現(xiàn)有的構(gòu)件式幕墻結(jié)構(gòu)，也很少在理念上能夠超越他。橫豎插接，顧名思義，是將橫梁插入立柱的預(yù)留槽內(nèi)(如圖11中1所示)，其特點(diǎn)和安裝方法如下：圖11①橫梁所受的正負(fù)風(fēng)荷載均直接傳遞給了夾持橫梁的立柱,而橫梁角碼和與立柱連接的螺釘連接組合只承受玻璃板塊和橫梁的重力(如圖11中A-A和2所示)。對(duì)螺紋連接威脅最大的就是像風(fēng)荷載這樣一直存在、時(shí)時(shí)變化的交變荷載。在長(zhǎng)期的交變荷載作用下，如無(wú)防脫措施，螺紋連接早晚是要失效的。而這種立柱夾持橫梁的結(jié)構(gòu)因螺紋連接不承受風(fēng)荷載，所以其安全性、可靠性和抵御風(fēng)荷載的能力非常好。②橫梁承受玻璃的偏心壓力后定會(huì)產(chǎn)生扭矩，為使橫梁能夠有效的抵抗該扭矩，不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，必須注意以下兩個(gè)方面：一，橫梁與立柱的連接處有足夠的強(qiáng)度來(lái)對(duì)橫梁限位；二，橫梁本身有足夠的抗扭截面模量。這種立柱夾持橫梁的結(jié)構(gòu)，橫梁與立柱的接觸比較充分，立柱和橫梁的強(qiáng)度很好，在橫梁與立柱接觸的局部產(chǎn)生的變形微乎其微，橫梁角碼也不承擔(dān)扭矩，這樣可有效避免橫梁整體偏轉(zhuǎn)。而且其橫梁的閉腔結(jié)構(gòu)的抗扭截面模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)腔橫梁，抵抗扭轉(zhuǎn)的能力也很好。③橫梁與立柱之間有較大的間隙，可以吸收溫差產(chǎn)生的熱脹冷縮。因橫梁與橫梁角碼之間的摩擦力很小，故其很難產(chǎn)生摩擦噪音。④橫梁浮擱在橫梁角碼上，在地震平面變形時(shí)可自由擺動(dòng)，吸收地震作用，如圖12所示。⑤黎明的140系列幕墻唯一的缺點(diǎn)，就是每平方米要多用一公斤左右的鋁料。在目前的市場(chǎng)環(huán)境看來(lái)，這可能也是致命的缺點(diǎn)。圖12圖13橫梁安裝時(shí)如圖13虛線所示，斜著把橫梁推到立柱間合適位置，轉(zhuǎn)成水平位置后，將其浮擱在橫梁角碼上。立柱和橫梁的間隙里放置海綿橡膠，在其上打密封膠對(duì)橫梁與立柱進(jìn)行密封，并可限制橫梁，使其不左右竄動(dòng)。(2).角碼脹浮式這種角碼脹浮式連接方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能出色，造價(jià)也很有優(yōu)勢(shì)，非常值得推廣應(yīng)用，其主要特點(diǎn)如下：圖14①在相同的用料情況下，橫梁和立柱的這種方盒式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最好，慣性矩、抵抗矩和抗扭截面模量是所有橫梁和立柱結(jié)構(gòu)形式里最大的，橫梁本身抵御彎矩和扭矩的能力是非常出色的。②這種方盒結(jié)構(gòu)，橫梁通過(guò)角碼把力傳遞給了立柱，所以角碼本身的強(qiáng)度和與立柱連接強(qiáng)度，對(duì)幕墻的性能至關(guān)重要。角碼與立柱不宜用螺釘或穿堂螺栓來(lái)連接，應(yīng)該用沉頭自攻釘，原因如下：管a攻這種方盒式的淡立柱，崇如想安裝螺栓訊必須在立柱上福鉆孔，用螺栓淋和螺母把橫梁醫(yī)角碼固定在立顏柱兩側(cè)。在安物裝角碼過(guò)程中練為了施加足夠滋的夾緊力，很愧容易將立柱校慶變形。如為了佳美觀，需要在耳立柱上開(kāi)大孔避，穿入一個(gè)不額銹鋼套管。這良樣不僅增加了曠加工和材料成押本，安裝時(shí)也澤很困難。而且究因螺桿與穿孔狠之間是間隙配雷合，在抵抗風(fēng)頸荷載產(chǎn)生的彎粘矩和自重產(chǎn)生姿的扭矩時(shí)，對(duì)吹角碼限不住位野，橫梁易產(chǎn)生陜扭轉(zhuǎn)。摸b謹(jǐn)強(qiáng)烈呼吁不要煌使用螺釘。螺誼釘安裝時(shí)先攻貴絲，再把釘擰臥進(jìn)去。實(shí)際上胞它是個(gè)間隙配尋合，容易進(jìn)入顫水分，產(chǎn)生電伶化學(xué)腐蝕，影煎響立柱上螺紋棗的強(qiáng)度。和螺瑞栓一樣，它也果存在螺釘和穿懷孔之間是間隙統(tǒng)配合的問(wèn)題。診c櫻自攻釘是強(qiáng)行贈(zèng)擰入的，在螺誠(chéng)紋連接中它的咐配合最緊密。疤它的牙高和螺旱距均比普通螺界釘要大。自攻文釘在立柱上形割成的螺紋是梯畫形，普通螺釘識(shí)形成的是三角腿形的。這樣自代攻釘在立柱上撥形成的螺紋比閱機(jī)制釘更粗大闖，受力更司好桿(涼鋁的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)絲低于鋼材，立慢柱上的螺紋是踩最薄弱隨的貼)卡。塔自攻釘應(yīng)用沉傳頭的浙，沉頭釘和沉游孔的配合能夠葡有效的定位。亡這樣可以牢牢粘的鎖住角碼，尺讓它與立柱之尺間不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)喪和滑移栗。如果用非脈沉頭類的自攻蒜釘，也存在和劫螺栓、螺釘同省樣的間隙配合留問(wèn)題。陪立柱安裝自攻拴釘?shù)木植亢穸刃胁粦?yīng)小潛于及4m撒m幸，角碼加工沉深孔部位的厚爆度糞7蝕～聚8m聰m畢較為合適。自并攻釘規(guī)格應(yīng)選鄭擇逝ST4.些8冠，數(shù)延量咳4矮個(gè)，安裝時(shí)釘哭頭掛一點(diǎn)密封賞膠。銜③待橫梁角碼與橫撫梁之間的前后旅總間倉(cāng)隙冒(蘋如預(yù)圖荒1中4強(qiáng)放大圖所陸示刑)烘應(yīng)不大輩于忙0.2m龜m凳。這樣昂橫梁兩端被整孕個(gè)橫梁角碼教脹抬住珍(委如迫圖語(yǔ)1違4優(yōu)中拿2取所慢示友)們，限制了橫梁秩扭轉(zhuǎn)。橫梁則美浮擱在橫梁角澤碼上德(邁如騰圖婦1奶4怎中獎(jiǎng)A-邀A包所元示頌)斬可以自由伸縮氣，所以本結(jié)構(gòu)幸取名為角碼競(jìng)脹萬(wàn)浮式椒。這種結(jié)構(gòu)各甘連接部位和橫敏梁本身都可以噸有效限制扭轉(zhuǎn)榴，所以它在這負(fù)些幕墻結(jié)構(gòu)中椒抗扭能力最強(qiáng)慢。重④遣它的防震、減健噪和吸收熱應(yīng)聯(lián)力的原理和橫雹豎插接式是一鞋樣的。橫梁與褲立柱之間的最嚷小間隙應(yīng)通過(guò)鍋計(jì)算而定，但池取宣2m猛m益一般也就足夠由了。間隙需打邪膠進(jìn)行密封，錯(cuò)至于規(guī)范要求雪在立柱和橫梁驢角碼放置正柔性墊片的辦密法減噪，有些磨想當(dāng)然了汁。章這種連接方法闊在加工和安裝櫻時(shí)均有一些要蜂求，對(duì)最后整群個(gè)幕墻的質(zhì)量燈非常重要，具確體如下：鉆①腐角碼下料尺寸件應(yīng)根據(jù)橫梁內(nèi)廊腔進(jìn)行配切后便確定。懼②奏橫梁下部?jī)蓚?cè)華需沖或銑一個(gè)栽比角碼厚度安大特1m強(qiáng)m鋸的豁口奏。期③包橫梁角碼與橫逢梁接觸的上部茅兩個(gè)角部最好督倒園，安裝橫徹梁方便復(fù)。孕④燙鉆立柱上橫梁內(nèi)角碼連接孔時(shí)胖最好用鉆模定截位鉤(靠孔別鉆的比自路攻釘直徑還峰大列)惡。甲⑤秧安裝時(shí)先將角泥碼掛在橫梁兩節(jié)側(cè)，然后將橫西梁放入立柱之柳間。用自攻釘刮擰入立柱上預(yù)嶄鉆好的孔，將泛角碼安裝到立撇柱上，最后將厲橫梁放下勵(lì)(蒸如卻圖獲1鈴4趕中聚3速所示炎)勾。稻(府3頭).科角碼插接式談角碼脹浮式如臘嚴(yán)格定義的話宿，也應(yīng)屬于角促碼插接式。區(qū)孔別在于角碼脹剛浮式是整個(gè)角趴碼與橫梁內(nèi)腔朵配合，而角碼因插接式是角碼感的一邊插入橫犬梁內(nèi)的槽口，京并與之配合。冒根據(jù)其插接的羞位置不同可分掠為橫向插接和催豎向插祖接漸(甚如寧圖幕1著5美所犁示水)撤。不論橫向與融豎向插接，橫綢梁均可以是半丹閉腔或開(kāi)腔結(jié)彩構(gòu)。圖15蔽①釘由于儲(chǔ)角碼插接式與柔橫梁也是浮動(dòng)強(qiáng)連接，所以它題的許減噪和吸收熱層應(yīng)力性能也同綁樣很好。玻②貌角碼脹浮式是差整個(gè)角碼與整叛個(gè)橫梁內(nèi)腔配股合，角碼插接個(gè)式是角碼的一皂部分和橫梁的摸一部分配合，退所以角碼插接肢式的角碼連接固處強(qiáng)度不如角媽碼脹浮式。杏③糧半閉腔嚴(yán)橫梁的蹄抗扭截面模量弱一般只有貞角碼脹浮式的擾一半左右。而抽開(kāi)腔橫梁的鴨抗扭截面模量思則低得可憐，談一般是角碼脹諷浮式給的兔1/2碌0取～輛1/4輩0每，所以不宜把鎖橫梁設(shè)計(jì)成開(kāi)遲腔結(jié)構(gòu)。尤其古重要的一點(diǎn)是堂即便是開(kāi)腔橫篇梁加了扣板，恰它也只能按開(kāi)躲腔型材進(jìn)行計(jì)艇算，不能想當(dāng)汽然地認(rèn)為它是罪閉腔的。壺抗扭截面模量用的具體計(jì)算方乖法可以查閱有崖關(guān)材料力學(xué)書(shū)鄉(xiāng)籍。綠④惰角碼橫向插接鋒式角碼與橫梁痕配合間班隙攻(理如龍圖結(jié)1雕5債放大襲圖度)樹(shù)如按防扭設(shè)計(jì)今，應(yīng)該允取那0猴～監(jiān)0.5m宿m柱為宜，如因型孩材誤差及防震思設(shè)計(jì)的要求間教隙不應(yīng)小劑于請(qǐng)1m木m駝，這個(gè)間隙的濁取值在此陷入球兩難境地。角谷碼豎向插接式蓬的防震間隙留腔在了下部，與辱防扭并不沖突恢。量⑤角半閉腔剃橫梁因安裝空濟(jì)間狹小，一般蝴安裝兩個(gè)螺栓柜或兩個(gè)自攻釘澇，并且角碼較駐小，所以角碼豪與立柱的連接經(jīng)強(qiáng)度不好，容攻易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。日角碼插接式如嶼采用滅半閉腔昏橫梁，且設(shè)計(jì)謊合理的情況下博，是可以考慮吉使用的。左(歸4江).灣通槽螺栓式教通槽螺栓式的浙橫梁上有通長(zhǎng)餐槽口可以讓螺聾栓帽在里面滑宜動(dòng)但不能轉(zhuǎn)動(dòng)貞。安裝角碼時(shí)憂。將其用螺母拖與預(yù)置在槽口悲內(nèi)的螺栓連接勤牢釋固妹(辮如舞圖付1領(lǐng)6冠所狗示袍)揀。吳這個(gè)結(jié)構(gòu)的本殖意可能是通過(guò)競(jìng)橫梁與角碼之蛾間可滑動(dòng)，來(lái)諸吸收溫差帶來(lái)外的變形，應(yīng)該剩說(shuō)這樣處理，禍達(dá)到了這個(gè)目柏的。但是它解動(dòng)決了一個(gè)問(wèn)題快的同時(shí)卻帶來(lái)助了一些更大的擴(kuò)問(wèn)題。圖16著①縱螺紋連接失效當(dāng)問(wèn)題怎這種結(jié)構(gòu)螺栓隆在熱應(yīng)力產(chǎn)生注的蠕動(dòng)作用下可，如無(wú)可靠的獄的防脫落措施糕情況下，很容螞易失效。前文酷提到過(guò)在風(fēng)荷氧載的作用下螺織紋連接易失效腳的問(wèn)題，而熱歡應(yīng)力比風(fēng)荷載蜂更難防范，并灑且它時(shí)時(shí)刻刻尖在起作用。舌②犯噪音擾人的問(wèn)訊題尺不要以為望橫梁與角碼之粒間可滑動(dòng)就可觀以不產(chǎn)生噪音唯，那是自己一坐相情愿的想法秩。產(chǎn)生噪音首隊(duì)先要有足夠大剃的娃動(dòng)能。橫梁和概角碼之間因有進(jìn)壓力而存在靜悅摩擦力。溫差麻產(chǎn)生的熱應(yīng)力搶一開(kāi)始并不足鵝以克服靜摩擦稀力，隨著溫差征加大，這種力福量越來(lái)越強(qiáng)。儲(chǔ)最后就會(huì)超過(guò)賀克服靜摩擦力防的臨界值，突鼠然產(chǎn)生相對(duì)滑登動(dòng)，在有一定么接觸面積和表串面粗糙度的情膨況下，發(fā)出摩千擦噪聲。冬漢而噪聲的強(qiáng)度覆取決于以下幾群個(gè)要素：壓力熟，剛性接觸面排積，表面摩擦冤系數(shù)。相應(yīng)的耍，我們降低噪死聲強(qiáng)度的辦法其是：減少橫梁駝與角碼之間的錄壓力、剛性接票觸面積和表面兄摩擦系數(shù)。郵首先，在玻璃擇分格劃分正常庭情況下采用浮憶動(dòng)式連接，不度需額外支出成罩本，即可取得炮良好的降噪效踏果。其次，當(dāng)技玻璃板塊超大傭超重的時(shí)候，蟻可以根據(jù)幕墻勉結(jié)構(gòu)的不同采駛用合適的方法刊，確保幕怖墻跪“鑰不鬼廣叫閱”驚。流在玻璃板塊重驚量的作用下，廊摩擦噪音很微洪弱，一般人耳哲很難聽(tīng)到。而棗螺栓的夾緊力哭是玻璃板塊重猛量的帆4遲～舌20劑倍，其作用下精產(chǎn)生的摩擦噪腹音清晰可聞。觸所以采用螺栓各或螺釘人為增鎖加橫梁與橫梁此角碼摩擦力的吸做法非常不可訓(xùn)取。生活中我程們對(duì)噪聲擾人惱都是很反感的崖，己所不欲，店勿施于人，作長(zhǎng)為一個(gè)有職業(yè)逝道德的從業(yè)人封員，應(yīng)慎重使仆用蛋通槽螺栓式和元雙向鎖死式熄結(jié)構(gòu)。調(diào)在橫梁角碼和薯橫梁之間采用銜線接觸、放置談摩擦系數(shù)很低侄的墊局片勿(融如尼傻龍臉)考或是放置柔性牲墊片均是降低治摩擦噪音的有教效方法。他③豪通槽螺栓式也桐存在和向角碼插接式第途②野、盒③箏、玉⑤先一樣的問(wèn)題項(xiàng)④不強(qiáng)烈地震時(shí)結(jié)歇構(gòu)易被破壞問(wèn)席題纏在地震時(shí)，該蔬結(jié)構(gòu)橫梁角碼抱與立柱和橫梁晚均連接牢固沒(méi)視有變形余地，瓶對(duì)立柱的變形晶起了阻礙作用泄。而當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)柳度較大時(shí)，立突柱隨主體結(jié)構(gòu)另產(chǎn)生的平面變綿形量也是很大山的。當(dāng)推動(dòng)立酬柱變形的地震遲作用大于橫梁霉和角碼的阻礙測(cè)作用時(shí)，會(huì)在蒙橫梁與立柱較塌弱的連接部位鈔發(fā)生破壞，如放圖罵1主7看，立柱與自攻掃釘處的鋁材會(huì)區(qū)被拉豁。當(dāng)然鋒地震的作用方績(jī)式可以是橫波庫(kù)或縱波，橫梁某與立柱各個(gè)連雙接部位的強(qiáng)度次也是不一樣，恭破壞方式不一貼定非得是專圖漿1遍7弊所示意這樣的泛。但強(qiáng)烈地震且時(shí)，這種雙向叉鎖緊的結(jié)構(gòu)的悟確容易出現(xiàn)被梳破壞問(wèn)題，這耳也是不爭(zhēng)的事簽實(shí)。當(dāng)幕墻結(jié)稿構(gòu)的安全性面窄臨威脅的時(shí)候脈，是不是應(yīng)該于從自身設(shè)計(jì)上匆反省一下呢？奧圖驟17熟梢地震中橫梁和認(rèn)立柱連接破壞鉗示意滋(餓5雀).盯雙向鎖死式而通槽螺栓式如穿嚴(yán)格定義的話數(shù)，也應(yīng)屬于雙優(yōu)向鎖死式。區(qū)艱別在于通槽螺敞栓式比雙向鎖捐死式要強(qiáng)那么肉一點(diǎn)點(diǎn)：在克后服重重阻力后視，通槽螺栓式造的橫梁與橫梁仰角碼之間還是膝可以伸縮的，暖而雙向鎖死式翼在連接被破壞姿之前，連機(jī)會(huì)乎都沒(méi)有。雙向集鎖死式將橫梁蝦與橫梁角碼，延橫梁角碼與立茅柱兩處用螺栓微、螺釘、自攻朋釘?shù)嚷菁y連接姑或抽釘全部鎖劫死，其典型節(jié)洗點(diǎn)如何圖抄1藝8店。圖18揀雙向鎖死式除炎了擁有通槽螺晶栓式全部的缺撿點(diǎn)外，因其將投橫梁與橫梁角財(cái)碼完全鎖死，趙完全限制了橫階梁的熱脹冷縮到，帶來(lái)了極大五的弊病。在橫慣梁與角碼的連事接被破壞前，捷限制膨脹產(chǎn)映生的撓度變形柿是很大的，虎以優(yōu)1400m域m暈的橫梁伸閱長(zhǎng)磚2m勉m虜計(jì)算，其撓度徐值高椅達(dá)宇3突7帶，而橫梁的允綁許變形只字有請(qǐng)7.8m然m濃，可見(jiàn)不考慮餡熱脹冷縮的因鳥(niǎo)素危害有多大倡。實(shí)際上，產(chǎn)漸生這么大的撓堂度是根本不可腳能的，因?yàn)槿缌捍舜蟮臒釕?yīng)力才早就把橫梁與炊角碼連接處的騰薄弱部位給破半壞了，常見(jiàn)的嚼是將橫梁拉成迎長(zhǎng)孔。如使用禍螺栓連接可能強(qiáng)還好一點(diǎn)，用洞了其他幾種連扒接，在熱應(yīng)力汁的反復(fù)作用下鴉，其連接是很部容易要失效的盟。某幕墻企業(yè)嚴(yán)用類似的結(jié)構(gòu)襯做的幕墻，曾天發(fā)生過(guò)橫梁和恨玻璃板塊掉落狀的事故。引發(fā)撐事故的原因可三能是多方面的墊，但安全性要暈求連是機(jī)10惜0筍％，哪幫怕坦99.9鞭9誕％的安全性都你可能意味著有吊財(cái)產(chǎn)和生命面縣臨威脅。不可亮否認(rèn)的是這種菜設(shè)計(jì)思想和方僚法，存在先天僑性的不足，給仰安全帶來(lái)極大孔的隱患。勉經(jīng)過(guò)對(duì)這些常蔽見(jiàn)的幕墻與橫鑄梁的連接結(jié)構(gòu)焦的分析，總結(jié)板出以下的方法侮和原則：客(從1曲).咐橫梁應(yīng)采用盡蜜量采用閉腔式命結(jié)構(gòu)。閉腔式慣結(jié)構(gòu)不容易失偵穩(wěn)，其壁厚一秒般較開(kāi)腔式薄素，不管從性能陸上還是經(jīng)濟(jì)性號(hào)上都有優(yōu)勢(shì)。乞(鳴2窩).病橫梁與橫梁角布碼的連接必須異是浮動(dòng)連接，氏并有平面變形航空間，用以任防震、減噪和備吸收熱應(yīng)力。棉(雞3艘).軍必須保證橫梁蕉角碼與立柱的羨連接強(qiáng)度，讓麥它們之間不產(chǎn)額生相對(duì)滑動(dòng)和沉轉(zhuǎn)動(dòng)。飯(欣4緩).對(duì)安裝和加工必朵須方便，質(zhì)量迫容易保證，并謝使橫梁與立柱圍的連接結(jié)構(gòu)可遣以被維修。葡綜上所述，角顯碼脹浮式因其濕各種性能均很耗出色（連接強(qiáng)瘡度、抗扭、抗乓風(fēng)壓、防震、陸減噪、吸收熱梢