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1、點支式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探析 摘要：本文介紹了點支式玻璃幕墻簡介，結(jié)合實際工程，對自平衡拉索桁架結(jié)構(gòu)和魚腹式索桁架結(jié)構(gòu)中支承結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用展開了具體的討論。關(guān)鍵詞:點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A文章編號：該工程由展廳和配套會議設(shè)施兩部分組合而成，總建筑面積達69000m2，幕墻面積達40000m2，整個建筑規(guī)模宏大，氣勢磅礴。在造型及選材方面，建筑師體現(xiàn)了超前意識，工程大面為玻璃幕墻和鋁蜂窩板幕墻，并飾以大塊裝飾條帶，大量線條的運用使整個建筑風(fēng)格更加挺拔雄偉，折射出強烈的時代感和韻律感，如
2、圖1所示。圖1工程玻璃幕墻示意1點支式玻璃幕墻簡介9根據(jù)建筑師的要求，在展廳東立面，既要充分利用主體結(jié)構(gòu)的布置特點，將玻璃幕墻結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)組成一個合理的受力體系，又要最大限度地減少幕墻的材料用量，降低成本，以使幕墻整體效果輕盈、明快、新穎，獲得較好的通透性，最大限度釋放室內(nèi)的使用空間。原展覽廳和會議廳主體部分采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，柱距12m，均勻布置，在標(biāo)高14.150m和23.300m處各有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁一道。由于原主體結(jié)構(gòu)較為簡單，玻璃幕墻本身距離原主體結(jié)構(gòu)較遠，高度達24m，并且有大型雨篷和采光頂，普
3、通的拉索幕墻難以滿足要求。為實現(xiàn)上述設(shè)計要求，本工程采用豎向自平衡拉索桁架結(jié)構(gòu)作為幕墻結(jié)構(gòu)主受力體系。自平衡索桁架結(jié)構(gòu)的底部與基礎(chǔ)鉸接，上部同從標(biāo)高23.300m鋼筋混凝土梁伸出的鋼梁連接。同時將1榀自平衡拉索桁架柱分為上下兩段，中間從標(biāo)高14.150m的鋼筋混凝土梁伸出的水平鋼管與結(jié)構(gòu)梁相連(見圖2)，這樣不僅充分利用了主體結(jié)構(gòu)，而且降低了自平衡索桁架的計算跨度，有利于自平衡索桁架結(jié)構(gòu)受力。圖2自平衡索桁架該工程點支式玻璃幕墻部分南北方向長136.3m，東西方向長17.813m，結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，多處設(shè)計在國內(nèi)幕墻
4、界鮮有先例。自平衡拉索桁架柱沿水平方向每6m布置1榀，豎向自平衡索桁架之間布置水平魚腹式索桁架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。豎向承重索間距2.0m，水平魚腹式索桁架沿垂直方向間距3.0m均勻布置，玻璃分格為2000mm×3000mm。圖3水平魚腹式索桁架2材料的選用9該工程結(jié)構(gòu)的防腐，玻璃面板的節(jié)能等性能有很高要求，材料的選用必須嚴格把關(guān)。2.1面板玻璃幕墻面板采用12(FT)+12A+10(FT)LOW-E雙鋼化LOW-E中空玻璃，充分應(yīng)用了現(xiàn)代先進材料工藝的隔聲、隔熱、保溫、防結(jié)露等卓越性能，屬節(jié)能產(chǎn)品。鋼化玻璃有優(yōu)越的抗變
5、形、抗沖擊性能，既使破裂后，也會以小顆粒狀散落，更大地提高了安全性能。2.2鋼桁架材料及其表面處理鋼管桁架采用Q235B鋼管。對接式鋼管接頭，鋼管對接有襯管。鋼管表面進行噴砂除銹，除繡等級為Sa2.5，表面粗糙度為Rz45～70m，然后立即噴涂無機富鋅底漆，涂層厚度為40～50m，環(huán)氧云鐵中間漆，涂層厚度為60m，氟碳噴涂面漆，涂層厚度為60m，總干膜厚度≥180m。2.3拉索桁架拉索桁架選用了防腐性能高的SUS316材質(zhì)，索選用12mm、16mm、22.5mm不銹鋼鋼絞線，等效彈性模量為1.25×104N／mm2，
6、承重索采用12mm不銹鋼鋼絞線。2.4駁接結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不銹鋼駁接系統(tǒng)采用2540系列駁接爪，配以可轉(zhuǎn)式浮頭駁接頭，大大改善了玻璃的受力性能，且均選用了防腐性能高的SUS316材質(zhì)。93結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1荷載和地震作用根據(jù)要求，取基本風(fēng)壓值：0=0.60kN／m2，地區(qū)粗糙度類別：A類，地震設(shè)防烈度:6度，工程設(shè)計使用年限:50年。3.2主要構(gòu)件計算方法1)玻璃采用ANSYS計算系統(tǒng)，按四角支承板建模計算最大彎曲應(yīng)力。2)鋼桁架采用ANSYS計算系統(tǒng)和SAP84系統(tǒng)對比計算，外荷載作為集中力施加于節(jié)點，建模計算最大應(yīng)力應(yīng)變。3
7、)抓點結(jié)構(gòu)采用ANSYS計算系統(tǒng)建模，進行有限單元分析和利用應(yīng)力應(yīng)變試驗測得數(shù)值對比。3.3預(yù)應(yīng)力值考慮用于固定懸空桿的拉索在安裝和調(diào)整過程中必須考慮合理的應(yīng)力值，才能保證在玻璃安裝后受自重荷載的作用下結(jié)構(gòu)變形在允許范圍內(nèi)。1)橫向受力索內(nèi)應(yīng)力值的設(shè)定主要考慮如下幾個方面：①結(jié)構(gòu)水平方向受力；②拉索調(diào)整器的螺紋的粗糙度與摩擦力；③連接拉索鎖頭、銷釘、調(diào)整桿所允許承受應(yīng)力的范圍；④支撐結(jié)構(gòu)、邊界條件所允許承受的拉力范圍及在施工時的溫度等。92)通過ANSYS系統(tǒng)計算，為了保證索桁架在最不利荷載的情況下不會松弛，及保證桁
8、架在最不利荷載的情況下不會松弛，及保證桁架位移控制在1/200以內(nèi)，需要給12mm拉索初始張拉力為19.6kN，需要給l6mm拉索初始張拉力為30.45kN，給22.5mm拉索初始張拉力為76.62kN。3.4駁接頭的設(shè)計機理可轉(zhuǎn)式浮頭駁接頭如圖4所示，可以讓玻璃在風(fēng)壓作用下有較大的活動空間，大大減少了玻璃開孔處的應(yīng)力集中，更大地提高了玻璃的安
