【技術設計】幕墻轉角立柱設計計算分析

　　1、 前言
　　在建筑幕墻中，受建筑結構和建筑風格的影響，經常遇到轉角幕墻的建筑形式，轉角幕墻內角一般為900直角和1350 角居多。在轉角幕墻中轉角立柱承擔著不同墻面的轉接過渡，同時也承擔著來自不同方向的荷載（主要為風荷載）。

　　建筑幕墻邊緣風壓體形系數在《建筑結構荷載規范》中規定：負壓區，墻面系數取-1.0，墻邊角取-1.8；加上人們往往誤解為墻角來自多方向的受力，從而加大了立柱截面尺寸。有的采用立柱接近其它平面立柱截面，沿著轉角對角線方向偏斜布置，這樣立柱偏斜后，影響了室內視覺效果及光線效果。


　　2、 轉角立柱計算荷載的方向
　　建筑幕墻荷載主要是風荷載與地震作用，而風荷載與地震作用的方向是不確定的，既不會固定一個方向，也不是交變具有規律性的變化。我們知道，外力大小不同對幕墻影響不同，外力的方向不同，也會使幕墻的受到影響不同，因此，是幕墻設計計算時要采用對建筑幕墻最大破壞狀況下的外部荷載來進行計算，也就是按外部荷載垂直于所要計算的建筑幕墻或其構件的方向來進行計算。那么，建筑幕墻轉角處的外力狀況與幕墻墻面是不同的，下面對幕墻轉角立柱所受最大外力方向選擇進行分析介紹。見下圖。

　　我們知道，幕墻轉角立柱計算主要復核幕墻的強度與撓度。而外力影響轉角立柱的強度與撓度主要是線荷載。由上圖可以看出，不同方向的外荷載，對于轉角立柱C影響是不同的。當外荷載作用組合為S(Pa)，其線荷載分別為

　　（1） 垂直于CA面的線荷載
　　qb=S×b/2 （N/m）
　　（2） 垂直于CB面的線荷載
　　qa=S×a/2 （N/m）
　　（3） 轉角立柱任意方向的外力產生的線荷載（qc最大值為垂直于A、B立柱連線方向） qc1=S×(a×cosα+b×cosβ)/2 （N/m）
　　qc1最大值qc為垂直于A、B立柱連線方向，那么
　　qc=S×c/2 （N/m）(qc的最大值)
　　根據上述線荷載的三種情況，在計算時，我們就要進行比較，看看哪種情況轉角立柱的線荷載為最大。我們可以直接對比尺寸a、b、c三種大小就可以了，選擇垂直于三角形ABC最大邊作為外荷載的受力方向。


　　3、 轉角立柱計算荷載的大小
　　盡管荷載組合值在幕墻的同一處是一致的，按方向不同，其大小也是不同。從上述線荷載qa、qb、qc三種情況來看，。對于900直角和1350 角轉角幕墻來說，qc為最大值。主要看θ的大小來確定取值。


　　4、 轉角立柱計算跨度
　　幕墻立柱計算跨度，一般都是由建筑層高決定的跨度的，跨度按層高計算（雙支點，按最大支點距離）。而轉角幕墻的跨度雖說支點與其它幕墻立柱一致，但是在計算轉角立柱跨度的時候，其受力最大跨度不是層高，而是其高度的最大分格尺寸。

　　盡管橫梁與立柱是柔性連接，但是當轉角幕墻立柱受力時，橫梁正好在其受力方向的水平面上起到支撐作用。我們這里不考慮橫梁受壓穩定性計算與傳遞相鄰立柱的側向力計算，轉角幕墻立柱的計算跨度按桿件近似計算，就是橫梁的間距，也就是幕墻的高度分格尺寸，通常標記H。


　　5、 結論
　　（1） 幕墻轉角立柱線荷載相對于分格尺寸，數值小了。因為我們線荷載取qa、qb、qc最大值，三角形最大邊小于兩邊之和。

　　（2） 立柱計算跨度變小了，幕墻高度分格尺寸會小于層間連接尺寸，跨度小了，幕墻彎矩、撓度都變小了。

　　（3） 立柱型材沒有必要采用其它相同截面的尺寸了，可以根據室內空間美化布置，一般采用其它立柱小面相同的尺寸，比如，幕墻立柱150×65，轉角立柱選擇65×65，根據計算確定。