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　　隨著玻璃幕墻工藝技術(shù)的日益成熟，人們對玻璃幕墻的造型也逐步有了更高的要求，各種異型及大板塊玻璃幕墻相應(yīng)的出現(xiàn)在了更多的幕墻工程上面。然而與之相對應(yīng)的是幕墻行業(yè)競爭的日益激烈，以及各級幕墻行業(yè)規(guī)范對安全性能的逐步提高，對幕墻橫梁各方面的要求日益嚴(yán)格。
　　玻璃幕墻橫梁在產(chǎn)生撓度、扭轉(zhuǎn)后，會直接影響幕墻結(jié)構(gòu)整體的安全性能及觀感要求。針對現(xiàn)階段規(guī)范要求較嚴(yán)格的幕墻橫梁撓度以及規(guī)范暫未涉及的幕墻橫梁扭轉(zhuǎn)問題，現(xiàn)從各方面進(jìn)行對比分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化及預(yù)防措施。
　　1  幕墻橫梁撓曲現(xiàn)象及危害
　　橫梁作為構(gòu)件式幕墻主要承重構(gòu)件之一，在施工完成后，橫梁在豎直平面內(nèi)僅受到玻璃板塊及自重的作用。橫梁的各方向變形越小，安全及觀感性能越高。然而由于現(xiàn)階段大板塊玻璃幕墻的廣泛應(yīng)用，對橫梁的強度及變形撓度是一個很大的挑戰(zhàn)。而橫梁在撓度變形時亦會對已經(jīng)安裝的玻璃板塊和后續(xù)施工產(chǎn)生不利影響。首先可能在豎直方向大撓曲的情況下與已安裝的玻璃板塊產(chǎn)生硬性接觸，對玻璃板塊有破壞性作用；其次由于撓度變形的影響，后續(xù)外裝飾性構(gòu)件不宜安裝甚至在安裝完成后存在由于變形的作用脫落等不安全因素。
　　2  橫梁撓曲的原因分析及應(yīng)對方法
　　2.1 自重引起的撓度變形
　　玻璃板塊的自重是重力方向施加到橫梁上最主要的外力。而橫梁作為受力桿件，在受到外力作用時會產(chǎn)生與施力方向相同的撓度變形。根據(jù)玻璃幕墻橫梁撓度的計算方法：
 

　　τ—橫梁撓度
　　A—計算參數(shù)；（根據(jù)橫梁的受力形式確定）
　　L—橫梁的長度；
　　E—橫梁所用材質(zhì)的彈性模量；
　　I—型材截面在受力方向的慣性矩；
　　由上式可知，在橫梁長度與受力一定的情況下，橫梁的撓度與型材的彈性模量和型材在受力方向的慣性矩成反比，所以可以有針對性的調(diào)整橫梁和相應(yīng)參數(shù)來減小由于玻璃大板塊自重引起的橫梁撓度。
　?。?）改變橫梁的彈性模量減小撓度
　　彈性模量是型材材質(zhì)特定的性質(zhì)，不同的材質(zhì)的彈性模量不同。增加型材的彈性模量也可理解為改變型材的材質(zhì)。
　　現(xiàn)階段，橫梁所用材質(zhì)多為鋁合金型材或是鋼型材；鋁合金型材的彈性模量為70000MPa；而鋼型材的彈性模量為206000MPa；如果在橫梁看面尺寸確定的情況下，有條件的選用鋼型材，可以很好的減小橫梁的撓度，增加橫梁的穩(wěn)定性；且鋼型材的強度遠(yuǎn)大于鋁合金型材的強度；以最常用的6063-T5鋁合金和Q235鋼為例，6063-T5鋁合金的強度為90MPa；Q235鋼的強度為215MPa；如果采用鋼型材不僅能夠減小橫梁的撓度，也能夠加強橫梁的強度。
　　然而，并不是所有的情況都適用于鋼型材橫梁。由于材質(zhì)的不同，所以加工工藝不盡相同，鋼型材不能夠像鋁型材進(jìn)行多槽口式加工，且鋼型材的外視面不如鋁型材光滑及均勻。所以，可以根據(jù)不同的幕墻形式及要求，有條件的選用不同材質(zhì)的橫梁，也可以采用多型材結(jié)合的形式有效地避免各個型材的劣勢，發(fā)揮各個型材的優(yōu)勢，更好的滿足幕墻性能和外視效果的要求。
　?。?）改變橫梁的慣性矩減小撓度
　　慣性矩是型材截面的特定參數(shù)，改變型材的慣性矩意味著改變型材的截面。以下選用水平和豎直方向看面尺寸相同、壁厚相同的的三種不同截面形式的橫梁進(jìn)行對比，分析各自的優(yōu)劣；
 

　　X軸慣性矩：型材2＞型材3＞型材1
　　X軸抗彎矩：型材2＞型材3＞型材1
　　Y軸慣性矩：型材3＞型材1＞型材2
　　Y軸抗彎矩：型材2＞型材3＞型材1
　　型材面積（型材單重）：型材2＞型材1＞型材3
　　型材1：
　　優(yōu)點：開口型材，型材采用角碼與立柱連接，方便安裝；水平抗風(fēng)能力強；
　　缺點：連接僅采用角鋁形式的角碼與立柱進(jìn)行連接，抗壓彎強度較差，且角碼需特殊加工；
　　優(yōu)化建議：可以采用角鋼形式角碼，增加抗壓彎強度；
　　型材2：
　　優(yōu)點：開口型材，型材采用角碼與立柱連接，方便安裝；且角碼設(shè)置形式抗壓強度好；
　　缺點：型材水平抗風(fēng)能力較弱；連接角碼需特殊加工，且該種連接形式抗扭轉(zhuǎn)能力較差（本文2.2對橫梁的扭轉(zhuǎn)會進(jìn)行單獨的分析）；
　　優(yōu)化建議：增加角碼與橫梁在水平方向限位的設(shè)置，加強抗扭能力；
　　型材3：
　　優(yōu)點：閉口型材，橫梁截面豎直方向慣性矩、抗彎矩較大；角碼連接部位抗彎、抗扭能力較強；且單重明顯小于前兩種型材。
　　缺點：閉口形式不便于安裝；
　　優(yōu)化建議：可以在橫向分格較少的幕墻板塊使用；
　　綜上所述：每種型材都有各自的優(yōu)缺點，可以根據(jù)不同幕墻板塊的受力情況和安裝形式選擇不同的型材進(jìn)行幕墻的安裝。
 

　　2.2  偏心引起的扭轉(zhuǎn)

　　現(xiàn)階段玻璃幕墻的玻璃板塊安裝多數(shù)是不與連接角碼共用中線的形式，即通常所說的偏心安裝形式；而由偏心引起的橫梁撓度并沒有引起足夠的重視，但是它卻在幕墻安裝過程中必須要克服的負(fù)面撓曲現(xiàn)象。
　　圖2所示為一種常用的玻璃幕墻橫梁的玻璃板塊安裝位置；
　　圖3所示為安裝玻璃板塊后橫梁的扭轉(zhuǎn)變形示意，為更明確表達(dá)，圖中示意圖做放大處理。
　　撓曲對幕墻整體的影響并沒有引起幕墻設(shè)計人員的重視，沒有按照玻璃幕墻規(guī)范的要求對橫梁的抗扭轉(zhuǎn)能力進(jìn)行計算復(fù)核。尤其是在玻璃板塊安裝完成后，在玻璃自重及風(fēng)荷在的共同作用下，橫梁的扭轉(zhuǎn)角度會相應(yīng)的增大，同時引起橫梁前端部撓度加大，使后續(xù)安裝及維護(hù)存在更多的安全隱患。
　　針對幕墻的這種扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可以從以下方面改善來增加幕墻的抗扭能力。
　?。?）選用抗扭能力較強的橫梁型材及角碼連接形式，如前文中提出的閉口型材；
　?。?）采用橫豎料搭接形式，橫梁前端與立柱增加連接固定點，增加橫梁的抗扭能力；這種連接多用于半隱框幕墻形式。如圖4所示；
 

　　2.3  連接角碼施工工藝引起的彎扭
　　由于現(xiàn)在幕墻的橫梁與立柱多通過自攻釘連接角碼形式；在正常情況下，自攻釘僅受到剪力作用，而當(dāng)橫梁產(chǎn)生撓曲、扭轉(zhuǎn)后，連接用的自攻釘不僅承受剪力的作用，還要承受拉力作用，甚至在長期荷載的作用下對結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生不利的影響。
　　（1）角碼成孔引起的安裝偏差
　　角碼加工過程中，由于工人未熟練掌握是攻工藝，導(dǎo)致成孔孔徑與連接螺栓或是自攻釘不配套，或是成孔產(chǎn)生明顯的偏斜。施工完成后，在玻璃板塊的重力作用下，角碼連接部位產(chǎn)生錯位轉(zhuǎn)動，進(jìn)而導(dǎo)致橫梁的扭轉(zhuǎn)，增大了橫梁前端部由扭轉(zhuǎn)引起的撓度。
　?。?）施工過程引起的扭轉(zhuǎn)
　　由于角碼與立柱連接時，空腔的操作空間較小，自攻釘多采用傾斜形式固定，進(jìn)而容易使角碼產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，引起橫梁的撓度增大。
　　這里需要幕墻施工者在施工過程中，在連接件的加工選擇及后續(xù)施工固定的過程中，保證每一道的施工工藝，確保完成合格的幕墻構(gòu)件的安裝固定。
　　綜上所述，要減小橫梁的撓度、扭轉(zhuǎn)，從選材、定型、定位、安裝等各個過程中都要進(jìn)行細(xì)致的分析設(shè)計，從而使各方面對幕墻橫梁的不利影響降低到最小的程度，進(jìn)一步的增加構(gòu)件式幕墻的安全性能。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 賴其淡，林偉軍  構(gòu)件式玻璃幕墻橫梁扭轉(zhuǎn)原因分析與預(yù)防. 工程質(zhì)量，2005
　　[2] 陳光爍，建筑幕墻橫梁的局部穩(wěn)定性分析. 建筑科學(xué)，2007