李昌爱
上海维鑫工程咨询有限公司
Li Changai
Relationship of Design Plan of Housetop Steel Frame Structure of curtain wall and the Latter Link of Main Body Structure.
Shanghai Weixin Engineering Consulting Co. , Ltd
摘要：屋顶幕墙钢架结构的设计方案与主体结构后置连接关系是很重要的，屋顶幕墙钢架结构的设计方案设计不适当的话，会增加业主的经济负担，主体工程变更设计流程，严重的还会增加工程各参与方的成本管理，技术管理，施工管理各过程矛盾，尤其是商业建筑拖延工程工期造成很大的利益缺失。因此，本文从屋顶幕墙钢架结构的设计方案着手解决这些矛盾。
本文主要以上海某厂楼顶钢架为例，用SAP2000V15有限元软件进行两种方案进行结构设计方案的比较，给出一种适合空间轻型钢桁架设计方案，而且求出与主体的后置连接的关系，也就是后置连接是否在主体设计的承载的范围内能够承载钢架幕墙，不需要建筑设计院参与主体结构的复核，利用JGJ145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》有关条款编写程序（用Python语言）进行复核。
关键词：屋顶幕墙钢桁架；主体结构；后置连接（后置埋件）
引言
屋顶幕墙结构的体型系数不同于大面墙身，屋顶幕墙的体型系数同雨蓬体型系数，从三维的角度来看，是凸出建筑物的体型系数取-2.0，因此屋顶面积受风荷载比一般的幕墙要大。另一方面，屋顶的主体结构混凝土的标号比主体结构下面的混凝土的标号要小，结构梁最小（相比楼层的），屋顶的设备荷载也较大，这两者的矛盾要解决的话，必须要把屋顶幕墙钢架结构设计方案重视起来。
在屋顶需要做幕墙结构时，通常要在上面布置钢架，钢架计算下来，提取反力，并且根据反力基于后锚固技术规程，来反推混凝土的混凝土椎体受拉承载力、混凝土劈裂破坏受拉承载力、混凝土边缘受剪承载力、混凝土剪撬破坏承载力、还需要看一看能不能用后置化学锚栓。
如果屋顶幕墙钢架设计的方案不适当，那么幕墙在风荷载、地震荷载、面板自重和幕墙钢结构自重的作用下，用有限元软件计算时，都需要加面荷载（严禁作等效的线荷载和点荷载），计算结果会产生很大反力，这个反力值提供给设计院复核的时候，设计院通常作出大于主体结构的承载力的结论，并且建议业主加固主体，这样项目各参与方的矛盾就产生了。为了解决项目各参与方各种矛盾，只有作出适当的幕墙钢结构设计方案是最佳办法。
下面从上海某厂楼顶上钢结构的两个方案作出比较，方案二为解决项目各方各种矛盾适当的设计方案。并且与方案一进行了比较，说明方案一为什么不是适当的幕墙钢结构设计方案。
1、方案一结构设计力学BIM模型
CAD参照图如下：
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2、方案一反力结果
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3、方案一混凝土校核结果（12根锚栓M20，长度为190mm）
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4、方案二结构设计BIM模型
结构设计BIM模型如下截图，荷载及其工况与方案一相同。杆件构成：50*4角钢，60*40*4方钢管。
5、方案二反力结果
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6、方案二混凝土校核结果（4根锚栓M20，长度为190mm）
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7、结论
（1）方案一和方案二反力用下表进行比较（单位：N.mm）
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（2）方案一不能用后置埋件把幕墙结构同主体结构连接起来。而方案二可以用后置埋件把幕墙结构同主体结构连接起来，而且混凝土各个指标值能够符合规范和设计要求。
（3）方案二的幕墙空间钢结构桁架就是屋顶适合的幕墙结构形式，需要得到广泛的推广，从而解决工程各参与方之间尖锐的矛盾。