浅谈幕墙中非对称截面横梁强度计算

浅谈幕墙中非对称截面横梁强度计算

冯嘉尧

金刚幕墙集团有限公司广东广州510650

摘要：通过对幕墙中非对称截面横梁进行双向受弯作用下的强度计算，指出常见计算式的错误，提出准确的计算式

关键词：非对称截面；横梁；双向受弯；强度计算

1.前言

随着幕墙应用的日益广泛，玻璃幕墙以它将大面积玻璃应用于建筑物的外墙面，展示建筑物的现代风格，发挥玻璃本生的特性等优点，使建筑物显得别具一格，光亮明快、挺拔、具有现代品味，从而给人一种全新的感觉。随着社会的进步和人民生活水平的提高，玻璃幕墙将获得更广泛的应用，而且用量越来越大，其发展前途及其乐观。随着人们对玻璃幕墙的要求不仅局限于使用，更深入到装饰艺术性、绿色节能等方面。

幕墙的广泛使用，需要大量的钢梁铝材做支撑构件，那么构件设计的合理性和安全性也随之被重视。这就需要我们对幕墙杆件进行准确的结构计算，即保证结构的安全性，也要保证结构的合理性，避免造成不必要的浪费。

通过对各种幕墙横梁的比较，我们发现单元式玻璃幕墙中的公母料横梁，金属板幕墙中的角钢横梁，石材和陶土板幕墙中的角钢横梁，都属于不对称截面横梁。多次观察此类不对称截面横梁的结构计算书，发现如下问题：

不对称截面横梁在双向受弯作用下强度计算时，直接同时采用中性轴两侧较小抵抗拒进行抗弯强度计算。这种计算是一种错误的计算模型。

2.常见错误计算式（以L50*4角钢横梁为例）

以L50*4角钢横梁为例，常见错误计算式如下：

Mx：重力荷载作用下横梁弯矩

My：水平荷载作用下横梁弯矩

错误分析：计算式（1）直接取中性轴两侧较小抵抗拒进行抗弯强度计算，也就是把个两个方向弯矩作用下的最大应力直接相加，没有考虑两种最大应力方向是否相同，是否在同一个位置点。实际上，上述计算的应力是不存在的，本文通过下面第3节“正确计算式”进行证明。

3.正确计算式

双向受弯作用下，角钢横梁在两个方向荷载下的应力最大值只有3个交合点，即最大合应力只会出现在这3个点位置（如下图）。

通过上述计算式（2）-（7）6个最大应力可见，没有出现计算式（1）的应力，而且都小于计算式（1）的应力，所以，计算式（1）实为错误。

4.正确计算式补充

上述2.3节均采用横梁横肋在下面的布置方式，如果横梁横肋在上面（如下图），计算式（2）-（7）就会转变成如下计算式（8）-（13）

通过上述计算式（8）-（13）6个最大应力可见，没有出现计算式（1）的应力，而且都小于计算式（1）的应力，所以，计算式（1）实为错误。

5.结束语

以上是笔者对双向受弯作用下，不对称截面横梁强度计算的分析和总结。指出常见计算式的错误，提出准确的计算式，希望能为幕墙设计人员在进行不对称横梁强度计算时提供结构计算分析参考。在实际工程分析中，要采用正确的计算模型，只有这样才能保证设计和计算的合理性和安全性。

参考文献：

[1]龙驭球包世华，结构力学教程，高等教育出版社，2000

[2]JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范

[3]陈绍蕃顾强，钢结构基础（第二版），中国建筑工业出版社，2007

[4]GB5009-2001（2006年版），建筑结构荷载规范，中国建筑工业出版社，2006