点支式玻璃幕墙建筑结构设计分析中的若干问题

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1、点支式玻璃幕墙建筑结构设计分析中的若干问题一、玻璃幕墙建筑结构的组成与类别　　玻璃幕墙建筑结构是指以玻璃作为覆盖幕面的一种建筑，它可以是建筑的屋盖、墙体、楼层、楼梯、走道栏板式整个建筑。　　众所周知玻璃是一种脆性材料，由于制成时不可避免的内在缺陷，强度较低。此外，因受生产工艺限制，其板厚和板面尺度也有限，故常需适当的结构体系作支承，才能形成予期的建筑。这一结构体系称为玻璃幕墙建筑的支承结构，它与玻璃幕墙面共同组成玻璃幕墙建筑结构。　　1.玻璃幕墙建筑结构的组成及基本要求　　玻璃幕墙建筑的支承结构可以是由玻璃或铝、钢等金属材料组成。因此可以说：玻璃幕墙建筑结构是由玻璃金属材料，经过加工

2、、连接和安装组成的可独立地承受各种可能荷载作用，并滿足各项预定功能要求的工程构筑物。通常，它包括玻璃面板、支承结构（含连接件）和基座（结构）等三部分。对于点支式玻璃建筑结构而言，连接件是指螺栓组件和支承装置；基座是指玻璃幕墙建筑结构赖以坐落支承的部分。　　玻璃幕墙建筑结构的板件、杆件、构件间的相互连接方法可有胶接、焊接和机械连接等，且其连接型式也多种多样，无论那种都必须具有足够的承载能力和适宜的刚度。　　如上所述，玻璃幕墙建筑结构是一种工程结构，它所承受的荷载作用，可能是由自然环境影响和人为作用引起的。在各种可能荷载作用组合下，必须满足安全、适用和耐久性等三项基本要求。当然，它作为玻

3、璃幕墙建筑的外露结构，还应与建筑艺术美的要求相匹配。　　2.玻璃幕墙建筑结构的类别　　在结构设计中，必须首先选择并确定结构的类别，并进而了解结构的性能和可能的荷载作用，才能正确地给出结构的计算模型和进行结构分析。对于玻璃幕墙建筑结构，可按以下条件划分类别：按玻璃面板支承状况分为：线支式结构和点支式结构；按玻璃面板是否作为该结构的必要受力部件分为：组合式结构和集合式结构。前者玻璃面板与其它板件共同组成统一的结构体系，并相互依存不可缺，否则结构失效；后者，一般视玻璃面板为其附属结构，支承结构（包括基座）为其基本结构，二者相对独立。　　按支承结构刚劲性分为：刚性支承结构（如梁、刚架、桁架、

4、网架等）和柔性支承结构（如张拉索杆结构等）。前者组成结构的基本构件，均为刚性杆件；后者组成结构的相当多的基本构件不是刚性，而是仅能承受拉力的柔性杆件。　　二、张拉索杆结构体系的组成及其布置　　1.什么是张拉索杆结构　　张拉索杆结构是指由柔性张拉索（或链杆，下同）及刚性撑杆组成的结构。它在设计、施工和使用过程中柔性索必须具有足够和适当的张拉力。　　柔性索仅具有抗拉刚度（EA），当无张拉时其抗压等刚度很小，在结构承受荷载中无贡献或可忽略。必须对它们进行张拉，使之具有足够的张力，才能组成结构和可靠地承受荷载作用。　　刚性撑杆具有各种需要的，如拉、压、弯等刚度，足以承受相应大的拉、压、弯曲等

5、作用而不丧失其承载力。　　2.张拉索杆结构体系的组成　　这种结构体系通常由张拉索杆基本结构组件和支座（结构）组成，必要时需设置平衡重力性索和保证结构体系的稳定性索。其张拉索杆基本结构组件可以平衡的或非自平衡的，后者的张拉索端部分的张力需由其支座（结构）平衡。　　3.张拉索杆结构体系的分类与布置　　张拉索杆结构的体系，按其受力工作状况，可分为单向受力体系和双向受力体系：　　单向受力体系是由单一方向布置的若干张拉索杆基本结构组件和必要的重力与稳定性索（或杆件）组成。　　双向受力体系是由相互交叉的张拉索杆基本结构组件和必要时的一些重力与稳定性索（或杆件）组成。其交叉与布置，常根据建筑及结构

6、设计要求确定，可以是正交正放，正交斜放或斜交放置等。　　4.主受力索，重力性索与稳定性索的作用和张力要求　　主受力索――是张拉索杆结构体系中基本结构组件的主受拉力元件，应始终具有足够而适当的初张拉力，使之不退出工作和被拉断。　　重力性索――为改善张拉索基本结构组件的受力，用以平衡重力性荷载而设置的拉索。一般平行于玻璃板面的重力方向布置，可不需要太大的初张力，但应张紧，并足以承受其重力荷载。　　稳定性索――为保证张拉索杆结构体系中的基本结构组件及其某些撑杆平面外的稳定性和减少可能的风振而设置的索，也常用它保证玻璃幕墙结构体系中某些刚性构件的平面外稳定性。这种索的初张力虽不需很大，但索的

7、张力设计，必须给上述被稳定构件以足够的侧向支承力，以保证其不发生侧向失稳。　　三、张拉索杆基本结构组件的几种常见形式　　张拉索杆结构体系中常见的张拉索杆基本结构组件形式有：自平衡式和非自平衡式两类。前者其组件中的张拉索的索身和索的尽端均与撑杆相互连接，并其内力自相平衡；后者张拉索的尽端不与撑杆相连，而是连接在其边端支座（结构）上，借助支座对索施加张拉，因此仅靠组件自身各索杆间的作用，不能形成内力的完全平衡。张拉索杆基本结构组件索的外形点迹有抛物线形和折线形