点支式玻璃幕墙建筑结构设计中的若干问题分析.pdf

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1、2011年12月健阿翻蒜晦园林、建筑、规划与结构设计点支式玻璃幕墙建筑结构设计中的若干问题分析潘慧燕摘要：玻璃幕墙建筑结构是指以玻璃作为覆盖面的一种建筑，它可以是建筑的屋盖、墙体、楼层、楼梯、走道栏板式整个建筑。本文从玻璃幕墙的组成及基本要求入手，谈张拉索杆结构体系设计中的若干问题。关键词：玻璃幕墙；点支式幕墙；张拉索杆1玻璃幕墙建筑结构的组成与类别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，才能形成预期的建

2、筑。1．1玻璃幕墙建筑结构的组成及基本要求通常，玻璃幕墙建筑结构包括玻璃面板、支承结构(含连接件)和基座(主体结构)等三部分。对于点支式玻璃幕墙建筑结构而言，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铰接、焊接和机械连接等，且其连接型式也多种多样，无论那种连接都必须具有足够的承载能力和适宜的刚度。玻璃幕墙所承受的荷载作用，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

3、求。当然，它作为玻璃幕墙建筑的外露结构，还应与建筑艺术美的要求相匹配。1．2玻璃幕墙建筑结构的类别在结构分析中，必须首先选择并确定结构的类型，并进而了解结构的性能和可能发生的荷载作用，才能正确地给出结构的计算模型和进行结构分析。点支式玻璃幕墙按支承结构刚劲性分为．冈0性支承结构(如梁、刚架、桁架、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。刚性支承结构柔性支承结构2张拉索杆结构体系的组成及其布置2．1什

4、么是张拉索杆结构张拉索杆结构是指由柔性张拉索(或者链杆，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抗拉刚度(EA)和适当的张拉力。当无张拉时其抗压等刚度很小，在结构承受荷载中是无贡献或可忽略的。因此，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。刚性撑杆则应具有足以承受相应大的拉、压、弯曲作用等承载力。2．2张拉索杆结构体系的组成这种结构体系通常由张拉索杆的基本结构组件和支座(结构)组成，必要时需设置平衡重力索和保证结构体系的稳定索。张拉索杆的基本结

5、构组件可以自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。2．3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的基本结构组件和必要的重力与稳定索(或杆件)组成。双向受力体系是由相互交叉的张拉索杆的基本结构组件和必要的重力索与稳定索(或杆件)组成。其交叉与布置，常根据建筑及结构设计要求确定，可以是正交正放，正交斜放或斜交放置等。2．4主受力索，重力索与稳定索的作用和张力要求主受力索——是张拉索

6、杆结构体系中基本结构组件的主受拉力的元件，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。这种索的初张力虽不需很大，但索的张力设计，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

7、生侧向失稳。节点示意图3张拉索杆结构体系设计中的若干问题单向受力体系的布置、索张力施加和控制相对比较简单，受力明确。当其为单跨为，可不受支座刚度影响；但当为多跨连续时，支座的压缩刚度对结构内力和变形有相当大的影响。常为不太大建筑面积空间及较小荷载情况下采用。双向受力体系的布置，可有多种型式，其索的张拉力的施加和控制比较麻烦，受力复杂。但在相同建筑面积空间及荷载情况下索的张力较小，且常可省去重力索和稳定索。故相比之下，比较省料，而为较大建筑面积空间及荷载情况下采用。对于张拉索杆这种柔性结构，应采用非线性二阶分

8、析方法进行结构计算，其荷载作用也应先组合，后逐级施加，但在实际中很难实施。一些研究分析表明：对于一般不大的张拉索杆结构，如具有适当的初张力时，可以按一阶分析，荷载作用采用线性组合，构件计算中考虑二阶效应。这样引起的误差不会很大。活载、风载与地震作用等可变荷载作用的组合方式及其组合系数的选择，应按现行健筑结构荷载规范》执行。张拉索杆结构同其它结构的根本区别在于其受拉杆件应始终处于张拉状态，即必须保持其内力是正定性。