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    點支式玻璃幕墻建筑結構設計分析中的若干問題

    來源:中國幕墻網收集整理  作者:李少甫  日期:2006-2-22
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        一 、玻璃幕墻建筑結構的組成與類別

      玻璃幕墻建筑結構是指以玻璃作為覆蓋幕面的一種建筑,它可以是建筑的屋蓋、墻體、樓層、樓梯、走道欄板式整個建筑。

      眾所周知玻璃是一種脆性材料,由于制成時不可避免的內在缺陷,強度較低。此外,因受生產工藝限制,其板
      張拉索初始張拉應力值的選定與最小值的控制

      張拉索桿結構同其它結構的根本區別在于其受拉桿件應始終處于張拉狀態,即必須保持其內力是正定性。一旦呈現非正定時,結構剛度將極大降低或承載力喪失。而保持張拉桿受力正定性的關鍵是正確地設定其初張力值。初張力值設置過小,不利荷載作用下,一些張拉桿將因其內力減小為零(負)而退出工作,致使結構性能退化;如果初張力值設置過大,不利荷載作用下,某些張拉桿將因其強度不足而破斷,致使結構毀壞;如其截面設計過大,不利荷載作用下,這些張拉桿雖不會因其強度不足而破斷,但卻材料增多,索直徑粗影響結構的輕盈通透性。對于結構組件,當作為玻璃幕墻結構,可能承受正、反兩方向荷載時,其主張拉索桿的初張應力值σ0的范圍可按以下建議設置:


      對于普通強度不銹鋼材,當以其抗拉屈服強度設計值fd考慮時,設為:

      25%≤σ0/fd≤50% (1)  對于高強度鋼材,當以材料抗拉極限強度設計值考慮時,如取其設計值為:fd≤0.45fu,將其代入式
      (1)取整則有:

      12%≤σ0/fd≤22% (2)  需要指出的是,初張力對張拉索結構是必須的,且隨其值的增大,組件剛度也有提高,但提高有限,不如增大張拉索的面積有效。

      至于重力性索的初張力可不必施加過大,σ0/fd≈10%;穩定性索的初張力,則應根據被保證構件穩定性需要的支撐力,參考有關資料確定。


      六.關于基本結構組件的抗彎剛度撓度控制與要求

      對于張拉索桿結構體系的一些常用的基本結構組件,一般地說,其抗彎剛度取決于組件的幾何形式、矢高、矢跨比、張拉索桿的堆面積和張拉索的初張應力。就組件的幾何形式而言,相同條件下,自平衡體系最好:其次為非自平衡體系中的雙索魚腹形,直索形最差。同一種組件其本身的幾何構成對于其抗彎剛度也有不小影響。張拉索的初張應力對其抗彎剛度雖有不可忽略的影響,但當張拉足夠緊后,張拉索張力的增加對其抗彎剛度的貢獻很有限,如欲提高其抗彎剛度,需要增大拉索截面積或調整組件的幾何形式和尺寸。


      在實際工程中對于張拉索桿結構體系的撓度控制十分必要,它對防止玻璃幕墻結構不必要振動、玻璃擠壓破壞等有重要的意義。要求過嚴,實際工程很難達到,也不一定需要;要求太松,又可能出現工程損害,具體指標尚待研究。


        七、關于有孔玻璃面板的承載力計算

      1.集合式結構體系中的玻璃強度計算

      前已指出:集合式結構中的玻璃是體系中的附屬性結構,其受力相對獨立,不受其支承(基本)結構的影響。在垂直于玻璃面板均布荷載,如風等的作用下,玻璃板面受彎曲工作。由于玻璃板鉆孔、切邊、磨邊以及鋼化等加工的影響,其邊緣類裂紋性缺陷大小的隨機性尚不清楚;點支式有孔玻璃板孔邊應力集中,因受連接組件、板厚度及其孔的幾何特性等影響,故其應力和強度的嚴格計算有待深入研究。一些研究表明:點支有孔玻璃板在垂直于玻璃板面均布荷載作用下其破壞常由孔邊開始發生;點支處承載力與玻璃板厚度、孔徑及其連接組件的結構構造和材料等因素有關,當這些因素有較好匹配時,此承載力可能比相應均布荷載下玻璃板面的抗彎強度高,否則較低。有鑒于此,對于有孔玻璃面板的承載力計算,一般可分別計算其玻璃板面的抗彎強度和點支處節點承載力,并取二者中的較低者,以保證安全。  
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