玻璃幕墙采用连续结构立柱折断一跨时的影响

在70米～113米间正常情况下弯矩图（600）

幕墙结构：

荷载：q=3.08kn/m

弯矩：

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

荷载：qK=2.15 kn/m                       （605）

挠度：（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米间偶然折断一跨情况下弯矩图（610）

在正常工作状态下。插芯连接靠间隙形成转角非常小，可视为伸缩饺，但在立柱长跨折断时，连接挑出端的插芯段，有可能转角非常大，这是插芯连接靠间隙所不可能做到的，而其下面400处的饺支座，是实体饺，正好可以做到。于是我们在结构分析图中将长跨挑出端完好保留，而将折损跨的长跨折损部分废弃，将其剩余的挑出端与插芯及邻跨伸来的长段合为一段，饺支于折损跨的固定支座上。我们所以说“偶然”，是因为在风力作用下，按设计，不可能有一跨折断。即折断是其它原因，非风力。

模型：

荷载：q=3.08 /m

弯矩：

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

弯矩的变化发生在破坏跨的相邻两侧，增量最大为1.21kn.m，

达31%，从选料看，所选立柱W= 44626，一跨立柱折断后最大弯矩在其上一跨，为  5.09 kn.m。承载力验算：

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

立柱强度验算合格，且有23 %的强度储备。

荷载：qk=2.149kn/m

挠度：（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（未折断之挠度）

挠度的变化仅发生在相邻的两跨，挠度最大增加10.1mm，达84%

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

综上所述，中间一跨偶然折断情况下，并不影响其它各跨承载力。

在靠近113米处弯矩图（620）

荷载：q=3.08—3.15/m

弯矩：

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   

荷载：qk=2.149 ~2.202 kN/m

挠度：（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米偶然折断一跨情况下结构图（620）

荷载：q=3.08—3.15/m

弯矩：

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行为靠近113米的一跨折断后的弯矩，第3，4行为该跨未折断时的弯矩。相比可知：一跨折断破坏仅该跨两侧的支座弯矩降到零或接近零，相邻两跨跨中弯矩最多增长1.7kn。m，达55 %，对远端影响很小。就本例配置而言，相邻跨中弯矩最多增长到4.77 kn.m。验算如下：

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

立柱强度验算合格，且有27 %的强度储备。

在靠近113米折断一跨后，对其余各跨刚度的影响（635）

荷载：qk=2.15～2.20 kn/m

挠度：（mm）

U1        U2       U3        U4       U5       U6       U7       U8    

1.30       2.00      2.04       1.21     4.76    （折断 ）  7.67      5.95

1.29       2.05      1.85       1.85     2.04     1.34      3.58      6.00 （未有折断之挠度）

由于失去折断跨的平衡作用，相邻两跨跨中挠度有较大的增长，最多为7.67 mm，达114 %，尽管如此，任然在容许范围内，挠度不超标。

结论：幕墙立柱采用连续结构，其一跨偶然折损后，将引起相邻两跨弯矩和挠度的较大增长，但仍在安全范围内，并不会引起连锁破坏。

从已建成的幕墙工程看，鲜有在风力或地震灾害中将幕墙主龙骨折断的，这也是幕墙设计规范要求“在设防烈度地震下经修理后应仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不得脱落。”的要义所在。从汶川地震、玉树地震看，都没有折断幕墙主龙骨的。所以，我们不必过虑一跨主龙骨折断造成的危险。何况，上文分两种情况论述了即使有一跨主龙骨折断，也不会引起其他跨龙骨的破坏。我们应放心大胆地使用连续结构做幕墙的主龙骨。