玻璃幕墙及其钢结构与主体结构变形协调技术

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会玻璃幕墙及其钢结构与主体结构变形协调技术刘永建黄文龙张玉兰吴永卫●河北建设集团有限公司．河北保定071070)摘要：幕墙结构体系为一种典型的大变形结构体系，本文介绍了呼和浩特白塔机场扩建航站楼工程在材料选用、连接件、幕墙龙骨架及玻璃安装等方面，保证幕墙结构与主体钢结构变形协调问题应用的关键技术。关键词：钢结构．幕墙结构，变形协调一、引言白塔机场航站楼工程外立面采用了lO+12A十10ⅫLoW-E钢化镀膜中空玻璃幕墙、25m厚干挂花岗岩幕墙(钢龙骨骨架)、断热铝合金窗(骨架为铝合金型材，而层采用6+9A+6mLoW．E双钢

2、化中空玻璃)，收口采用3m铝单板(钢龙骨骨架)。其中玻璃幕墙大部分用于航站楼4．000m以上位置，石材主要用于±O一7．2M部位，铝合金窗用于首层窗，铝板主要用于指廊天沟及人字柱位置。在大面积玻璃幕墙的建造中因其高通透性受到了人们的青睐，本工程主要外装修为玻璃幕墙，幕墙的结构体系为钢结构，并与主钢结构连接共同形成稳定的钢结构体系。幕墙结构体系为一种典型的大变形结构体系，经研究分析，本工程在材料选用、连接件、幕墙龙骨架及玻璃安装等方面．采取措施保证幕墙结构变形协调。二、材料选用考虑内蒙气候环境、机场环境以及变形控制的要求．本工程采用10十12A十10mL

3、ow—E钢化镀膜中空玻璃(如图12—2)。因为内蒙冬季气候寒冷，加之机场噪音较大，势必要求所选的玻璃材料具有很好的隔音隔热效果，中空钢化玻璃的隔音效果好，而且相比普通玻璃，其对急冷急热变化的适应能力提高2～3倍．温差适应能力在150℃以上。同时，低反射率钢化镀膜中空玻璃可以较大程度地减轻玻璃幕墙的光污染，而且由于钢化玻璃脆性低，破坏时呈无锐角小片，安全性较普通玻璃高。最重要的是钢化玻璃的抗弯强度比普通玻璃高3～5倍，抗冲击强度高5～10倍，且变形能力大大强于普通玻璃，因此其更适用于本工程大变形钢结构玻璃幕墙体系，提高了幕墙结构体系适应主体结构变形的能力

4、。工业建筑2007增刊图1中空钢化玻璃第七届全国现代结构工程学术研讨会三、连接件在地震和风荷载水平力作用下，建筑物主体结构之间将产生相对位移．由玻璃及金属框架等组成的玻璃幕墙作为悬挂在主体结构上的围护结构，在地震、风荷载等水平力作用下不仅与主体结构共同运动，还有自身的运动。由于玻璃幕墙的刚度与其所在的主体结构相比很小，幕墙对于主体结构的动力特性基本没有什么影响，因此二者的共同运动，实际上就是玻璃幕墙依附于主体结构的运动。在水平力作用下，玻璃幕墙的破坏表现为：①水平力直接作用于幕墙，使幕墙玻璃破碎，杆件变形或破坏、连接失效。②水平力作用于建筑物时，主体结

5、构产生扭转、变形等效应，并强制幕墙同步运动，对幕墙产生附加效应，其中与幕墙平面平行方向的变形对幕墙的影响特别显著，如果=E体结构的变形超过幕墙I临界变形，幕墙就会破坏。，本工程地处内蒙占呼和浩特市，风力大、抗震设防烈度大(8度)、冬夏及昼夜温差大，因此风、地震、温度作用对于本工程结构的变形影响都很大。而且幕墙结构和主体钢结构涉及到钢材、铝材、玻璃三种不同材料的连接。如何在构造上处理好连接件，使幕墙结构与主体钢结构形成一个统一的结构体系并共同系统协调工作是控制两种不同结构变形掷调的关键。’《玻璃幕墙工程技术规范》在6．2．8条中规定：玻璃幕墙和建筑土体结

6、构连接的固定支座材料宜选用铝合金、不锈钢或镀锌处理的碳素结构钢，并应具备调整范匍，其调整尺寸a，、a，、a：不应小于40IIIIⅡ。在5．1．2条中规定：玻璃幕墙及其连接件应具有承载能力、刚度和相对于主体结构的位移能力，并应采用弹性活动连接，如图12—3所示。图2弹性连接本工程抗震设防烈度为8度，且大面积幕墙结构中风荷载的控制作用也很明显，故不宜选用弹性活动连接，以防止动力效应加大而破坏整个幕墙结构。经研究分析，选用刚性连接(如图12—4所示)，即连接件与主体结构采用焊接连接。设置连接件时应注意：(1)连接件采用120丰60}6方钢管加工成形，与主体结

7、构通过焊接连接。(2)在方钢管连接件与幕墙龙骨架的竖杆间添加铝连接件，铝连接件通过不锈钢内对拉螺栓与方钢管连接，这样可使嚷杆在垂直于幕墙平面的面内有一定的转动能力，缓解玻璃的平面内变形。同时在铝连接件和方钢管间加2m厚的橡胶垫片，使两种不同材料在温度变化时的变形得以协调，减少了温度应力，使幕墙结构和主体钢结构的连接更加稳定。(3)铝连接件与幕墙龙骨架的竖杆通过不锈钢内六角机攻螺丝连接，使竖杆在幕墙玻璃平面内具有一定的转动能力，即允许横粱在幕墙平面内有一定的转动能力。工业建筑2007、增f第七届全国现代结构工程学术研讨会一∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥／，e

8、：?————一16I{f骷-槲、＼——u—炉2mm—————、、、、-_T—一汀夕黼豁”7“甜