拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻(新).doc

拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻一、 概 述Page: 1 拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻是將玻璃面板用鋼爪固定在索桁架上的全玻璃幕墻。 它由三個(gè)部份組成：玻璃面板、索桁架、支承結(jié)構(gòu)。索桁架是跨越幕墻支承跨度的重要構(gòu)件，索桁架懸掛在支承結(jié)構(gòu)上， 它由按一定規(guī)律布置的高張強(qiáng)度的索及連系桿組成。索桁架起著形成幕墻系統(tǒng)，承擔(dān)幕墻承受的荷載并將其傳至支承結(jié)構(gòu)的任務(wù)。支承結(jié)構(gòu)是指支承框架（屋面梁、樓板梁、地錨、水平基礎(chǔ)梁等組成），它承受索桁架傳來(lái)的荷載，并將它們可靠地傳向基礎(chǔ)，同時(shí)支承結(jié)構(gòu)也是索桁架賴以進(jìn)行張拉的主體，索桁架要強(qiáng)力拉緊后才能形成幕墻系統(tǒng)。為了獲得穩(wěn)定的幕墻體系，必須施加相當(dāng)?shù)睦Σ拍芸嚲o，跨度越大，所需的拉力就越大，為此就須要有承受相當(dāng)大反力的支承結(jié)構(gòu)來(lái)維持平衡。玻璃面板由安裝在索桁架上的鋼爪進(jìn)行固定，作填縫處理后，最終形成幕墻系統(tǒng)。玻璃面板、索桁架、支承結(jié)構(gòu)組成幕墻系統(tǒng)。三者互相依存、互相制約、互相影響。索桁架要懸掛在支承結(jié)構(gòu)上進(jìn)行張拉，才能形成具有固定形狀和剛度的桁架。因此，支承結(jié)構(gòu)除了承受主體結(jié)構(gòu)使用荷載（自重、活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用）外，還要承受索桁架的預(yù)拉力以及索桁架受荷后產(chǎn)生的拉力（反推力）。而且這個(gè)拉力相當(dāng)大，它產(chǎn)生的效應(yīng)有時(shí)甚至?xí)^(guò)使用荷載（作用）的效應(yīng)，如果在設(shè)計(jì)建筑物主體結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)支承索桁架的支承結(jié)構(gòu)不考慮索桁架拉力產(chǎn)生的效應(yīng)，拉索式點(diǎn)連接玻璃幕墻就無(wú)法使用（改用剛性桁架），或必須對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)（這時(shí)可能會(huì)影響其建筑效果），同時(shí)支承結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中的撓度（變位）等又對(duì)索桁架和面板產(chǎn)生影響，影響索桁架的有效預(yù)應(yīng)力值（預(yù)應(yīng)力損失值）和索桁架的形狀，從而影響面板的位置和效應(yīng)，面板的剛度也會(huì)影響索桁架的剛度和穩(wěn)定。索桁架是柔性的張拉結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有施加預(yù)應(yīng)力之前沒(méi)有剛度，其形狀也是不確定的，必須通過(guò)施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力賦于其一定的形狀，才能成為能承受外荷的結(jié)構(gòu)。在給定的邊界條件下，所施加的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的分布和大?。ㄟ@是一套自平衡的內(nèi)應(yīng)力系統(tǒng)），同所形成的結(jié)構(gòu)初始形狀是相互聯(lián)系的。如何最合理地確定這一初始形狀和相應(yīng)的自平衡預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，就是張拉結(jié)構(gòu)“外形確定”（或更確切地稱之為“初始平衡狀態(tài)的確定”）這一命題要解決的任務(wù)，這是索桁架這種張拉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。索桁架以一系列受拉索為主要承重構(gòu)件，這些索按一定規(guī)律組成各種不同形式的索系，并懸掛在相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)上。索桁架是靠結(jié)構(gòu)變形后產(chǎn)生的拉力來(lái)平衡外荷，索桁架既連結(jié)玻璃面板又連接主體結(jié)構(gòu)，既要有足夠的（索）變形以平衡外荷，又要求變形不致過(guò)大，從而保證玻璃面板和建筑立面的平整性和水密性。索桁架由兩層索（承力索、穩(wěn)定索）以及它們之間的聯(lián)系桿組成，雙層索和連系桿一般布置在同一豎向平面內(nèi)，雙層索系要分別錨固在穩(wěn)固的支承結(jié)構(gòu)（支承框架、地錨、水平基礎(chǔ)梁等）上，這樣才可以對(duì)體系施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)索系進(jìn)行張拉，使索系繃緊；使索內(nèi)保持足夠的預(yù)應(yīng)力，以保證索系具有必要的形狀、穩(wěn)定性。由于存在預(yù)應(yīng)力，兩層索一起抵抗水平荷載作用，從而整個(gè)索系的剛度得到提高。預(yù)應(yīng)力雙層索系是解決索桁架形狀穩(wěn)定性問(wèn)題的一個(gè)十分有效途徑。索桁架依托的支承結(jié)構(gòu)和采用剛性結(jié)構(gòu)幕墻的主體結(jié)構(gòu)的要求是不一樣的：采用剛性結(jié)構(gòu)幕墻的主體結(jié)構(gòu)除了使用荷載（結(jié)構(gòu)自重和活雪荷載）外，只承受由幕墻連結(jié)件通過(guò)點(diǎn)連結(jié)傳來(lái)幕墻的水平作用（風(fēng)荷載、地震作用）和豎向作用（自重）。索桁架依托的支承結(jié)構(gòu)除了承受上述作用外，還要承擔(dān)張拉索桁架的預(yù)應(yīng)力以及索桁架受荷后產(chǎn)生的拉力（反推力），這就要求這些支承結(jié)構(gòu)在主體結(jié)構(gòu)使用荷載和索桁架拉力共同作用下能滿足安全使用，即其承載能力在上述荷載共同作用下，要滿足要求，其正常功能（撓度）也要在控制范圍之內(nèi)。如果支承結(jié)構(gòu)在承擔(dān)使用荷載后，其承載能力不能承受索桁架的拉力，這樣拉索式點(diǎn)連接幕墻就不能施工或要采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施。 G+L (S) G+L(S)W0.6E 0 G(幕) W+0.6E H支承結(jié)構(gòu)一般有下列幾種形式： G(幕) 1、懸挑結(jié)構(gòu)。在主體結(jié)構(gòu)上用鋼（砼）梁懸挑一定長(zhǎng)度在梁端懸掛索桁架，這要在懸挑梁端固定索桁架相應(yīng)位置上設(shè)懸掛索桁架的錨墩，如果懸挑距離較大，為提高梁的抗傾覆和剛（撓）度，在懸挑梁下方與主體結(jié)構(gòu)間設(shè)斜撐。在地面設(shè)地錨（水平基礎(chǔ)梁），地錨（水平基礎(chǔ)梁）在連結(jié)板相應(yīng)位置上設(shè)預(yù)埋件，連結(jié)板固定在預(yù)埋件上，懸挑梁與地錨（基礎(chǔ)梁）共同組成支承結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)一般用于在主體結(jié)構(gòu)外側(cè)由玻璃幕墻與彩光頂組成 (A)的通廓建筑上。（圖A）2、 縱梁上直接安裝索桁架，上錨墩安裝在梁兩側(cè)次梁上，下面固定在地錨（水平基礎(chǔ)梁）上，這種多用于大廳的外墻系統(tǒng)。（圖B）3、 對(duì)無(wú)次梁且主梁反向上的樓板梁，在梁底設(shè)鋼梁，鋼梁焊在樓板上（斜錨筋錨入梁）的預(yù)埋件上，這是由于索桁架矢高大于梁寬，采取的構(gòu)造措施。（圖C）4、 上錨墩固定在反梁底。（圖D）支承結(jié)構(gòu)的大梁在荷載（作用）和索桁架拉力作用下會(huì)產(chǎn)生撓曲，即假定在僅有自重時(shí)梁是平直的，在承受活 （雪）載和預(yù)拉力后梁會(huì)產(chǎn)生撓曲，這時(shí)索桁架（尤 B其中部的索桁架）跨度會(huì)縮短，這樣處于同一柱距內(nèi)的各索桁架的跨度和分格長(zhǎng)度就不一致，這就要求在控制懸挑梁（樓板梁、次梁）標(biāo)高時(shí)，應(yīng)按主梁在幕墻自重和索桁架拉力等作用下產(chǎn)生的撓度予以反變形預(yù)調(diào)，達(dá)到在全部索桁架張拉完畢錨固后，各榀索桁架的上錨固點(diǎn)在同一水平位置上，即所有索桁架的跨度應(yīng)等高的。 C D 梁撓曲后索桁架不等高。 反變形預(yù)調(diào)的主梁，在所有 索桁架張拉后，梁平直、索 桁架等高。索桁架是逐榀施加預(yù)拉力的，后一榀索桁架施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，使梁產(chǎn)生新的撓曲，使已安裝好的索桁架產(chǎn)生新的變位（即這些索桁架的跨度又進(jìn)一步縮短），這樣會(huì)使先前施工的索桁架產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。梁L6000 40C工字鋼 P6KNI985000004 E2.06105fc= fD= =0.92樓面上的活荷載或者屋面上的雪荷載的 變化引起主梁撓度的變化，也會(huì)發(fā)生上 _ 述對(duì)索桁架的影響，但比預(yù)應(yīng)力的影響 要小。 6KN 采用索桁架的建筑物的某個(gè)立面有時(shí)為了滿足使用功能要求，要開門洞等，這時(shí)將影響整個(gè)立面力學(xué)體系的平衡，需采取相應(yīng)的構(gòu)造措施（如在門洞處設(shè)置鋼桁架作為下錨墩的固定點(diǎn)，這時(shí)必須對(duì)鋼桁架進(jìn)行全面分析，即在荷載和拉力共同作用下的效應(yīng)分析，滿足兩方面共同作用下的要求，并達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度、剛度）。溫度變化也會(huì)使索長(zhǎng)度改變，例如：安裝時(shí)溫度為30，使用時(shí)達(dá)到0，T30度，這時(shí)LLT， 如果L20000， L200001.810-53010.8, L/L11852， 對(duì)索桁架的影響不會(huì)很大。索桁架由于主梁撓度變化引起的跨度和分格長(zhǎng)度變化，勢(shì)必影響固定玻璃面板的鋼爪位置的位移，這種位移對(duì)玻璃（尤其點(diǎn)連接處）會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。玻璃面板對(duì)局部荷載很敏感，在局部荷載作用下，在荷載作用的位置將會(huì)產(chǎn)生很大的變形，這就要求玻璃面板具有足夠的變形性能與其相適應(yīng)。如果玻璃面板與索桁架的連接形成剛度較大體系，面板將不可避免地要參與索系的工作，成為索系的分布結(jié)構(gòu)，這對(duì)索系來(lái)講可能并不重要，但對(duì)玻璃面板而言，就可能由于附加內(nèi)力而提前破壞，這樣在設(shè)計(jì)玻璃面板與索桁架連結(jié)時(shí)，宜采用可微動(dòng)節(jié)點(diǎn)。索桁架是拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻的核心構(gòu)件，它由兩層鋼索（分別起承力和穩(wěn)定作用）和連系桿組成，它懸掛在主體結(jié)構(gòu)上時(shí)，要用錨具與主體結(jié)構(gòu)連接，索桁架上安裝鋼爪用來(lái)固定玻璃?，F(xiàn)在使用的索桁架主要有兩個(gè)形狀：折線形和拋物線形（魚形）。矢跨比：18 125 ，宜取110 112 。 索桁架由索、連系桿、錨具、鋼爪等組成?，F(xiàn)分述如下：、 鋼索：一般采用不銹鋼絞線。（67+1WS，或619+1WS）。GB994488不銹鋼絲繩對(duì)其技術(shù)要求作規(guī)定。、 連系桿：一般采用不銹鋼園棒，直經(jīng)從25 75，視工程需要而定，其質(zhì)量符合GB1220不銹鋼棒和GB4226不銹鋼冷加工鋼棒的要求。、 錨具：有夾片錨具、錐塞錨具、支承式錨具等。其技術(shù)要求要符合GBT143702000預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器及JGJ8592預(yù)應(yīng)力筋用、錨具、夾具和連結(jié)器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。、 鋼爪：按形狀分有H形、X形、I字形等。按外表面形狀分有浮頭式、沉頭式（中空玻璃用有全貫通式和單片（內(nèi)片）式）。按可調(diào)方式有固定式、球鉸式和豎向彈簧式。其質(zhì)量應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)式全玻幕墻支承裝置的要求。索桁架的下料幾何尺寸與剛性桁架取值是不一樣的，即它要考慮張拉后的伸長(zhǎng)，這在設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真計(jì)算，反復(fù)推敲，并且要先試組幾榀，進(jìn)行實(shí)測(cè)后調(diào)正設(shè)計(jì)參數(shù)，才能使索桁架在張拉后達(dá)到預(yù)定的初始形狀和各節(jié)點(diǎn)位置，同時(shí)還必須考慮固定端錨具變形和鋼絲滑動(dòng)的影響。索桁架張拉時(shí)的預(yù)應(yīng)力施加給支承結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)就承受了若干個(gè)集中荷載，勢(shì)必產(chǎn)生效應(yīng)。必須認(rèn)真計(jì)算這些效應(yīng)，并使支承結(jié)構(gòu)的承載能力（強(qiáng)度）達(dá)到要求，撓度控制在允許范圍之內(nèi)，并按支承結(jié)構(gòu)的預(yù)計(jì)撓度對(duì)錨墩位置進(jìn)行反變形預(yù)調(diào)。對(duì)單向索桁架還要設(shè)水平索，它同樣是雙層索，類似桁架間水平支撐，它在索桁架全部安裝固定并張拉完畢后安裝。如果僅作為支撐時(shí)，其預(yù)拉力可取索桁架鋼索預(yù)拉力的70。也有一種索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即豎向和水平方向索桁架均為受力構(gòu)件，這時(shí)索網(wǎng)就是雙向結(jié)構(gòu)。對(duì)重要建筑要用有限元分析雙向支承的效應(yīng)，而對(duì)一般建筑可采用簡(jiǎn)化近似方法即擬梁法，把雙向索網(wǎng)當(dāng)作交叉梁系，對(duì)兩個(gè)方向的索桁架進(jìn)行內(nèi)力分配后，按平面索 桁架進(jìn)行內(nèi)力分析。分配系數(shù)見附表(1)、（2）。 玻璃面板固定在索桁架的鋼爪上，一般在玻璃上開洞，穿入鋼爪浮頭（沉頭）式桿件后固定。玻璃可采用單片鋼化玻璃、鋼化中空玻璃、鋼化夾層玻璃和鋼化夾層中空玻璃。當(dāng)有需要時(shí)，還可進(jìn)行鍍膜。單層玻璃用于沒(méi)有保溫要求的建筑，對(duì)有保溫要求的建筑應(yīng)采用中空玻璃。從2000年10月1日起執(zhí)行的建設(shè)部關(guān)于民用建筑節(jié)能管理的規(guī)定，對(duì)寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)窗的傳熱系數(shù)應(yīng)小于4.0規(guī)定，就必須采用中空玻璃。二、 預(yù) 應(yīng) 力從以上分析中可以看出索桁架的預(yù)應(yīng)力是其生命， 索桁架預(yù)應(yīng)力的建立是索桁架獲得必要的結(jié)構(gòu)剛度和形狀穩(wěn)定的必要措施。預(yù)應(yīng)力的數(shù)值應(yīng)根據(jù)索桁架在各種可能的荷載情況下，任意一根鋼索都不發(fā)生松弛，且保持一定大小的張力儲(chǔ)備的原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要結(jié)合受載計(jì)算，經(jīng)過(guò)試算、調(diào)整來(lái)確定。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力值是指張拉鋼筋時(shí)，張拉設(shè)備（千斤頂）所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋面積得出的應(yīng)力值，以con值表示。為了充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，張拉控制應(yīng)力值宜盡可能高一些，但張拉控制應(yīng)力值太高也有缺點(diǎn)，在施工階段，對(duì)支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)就大,需要增大支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面。此外如果con太大，也可能發(fā)生危險(xiǎn)，尤其是為了減少預(yù)應(yīng)力鋼筋的松弛損失，往往需要進(jìn)行超張拉，這時(shí)如果把con定得太高，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度并非根根相等，而是在一個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)，勢(shì)必有可能在超張拉過(guò)程中個(gè)別鋼筋達(dá)到和超過(guò)它的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值而可能破斷，因此應(yīng)適當(dāng)留有余地，所以預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力值應(yīng)予以控制。con的大小主要與預(yù)應(yīng)力鋼筋的鋼種及張拉方法等因素有關(guān)。張拉控制應(yīng)力值與鋼種有關(guān)，熱軋鋼筋的塑性較好，到達(dá)屈服強(qiáng)度后有較長(zhǎng)的流幅，所以con可以定得高一些。鋼絲和鋼鉸線的塑性較差，沒(méi)有明顯的屈服臺(tái)階，con就要定得低一些。張拉時(shí)控制應(yīng)力值與張拉方法有關(guān)，后張法的張拉力由支承結(jié)構(gòu)承受，它受力后產(chǎn)生撓曲，所以千斤頂所指示的張拉控制力是已扣除支承結(jié)構(gòu)撓曲變形后的鋼筋應(yīng)力，因此當(dāng)con值相同時(shí)，不論受荷之前還是受荷之后，后張法構(gòu)件中鋼筋的實(shí)際應(yīng)力值就比先張法構(gòu)件中的實(shí)際應(yīng)力值為高。為此后張法構(gòu)件的con值，應(yīng)低于先張法構(gòu)件。參照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ10和無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ/T-92的有關(guān)規(guī)定，索桁架預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力值按以下規(guī)定取用：鋼鉸線 取 0.20 fptk 不小于0.1 fptk冷拉熱軋鋼筋 取 0.55 fpyk 不小于0.2 fpyk 由于張拉工藝和材料特性等種種原因，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉時(shí)控制應(yīng)力值，從構(gòu)件開始制作直到安裝使用各個(gè)過(guò)程不斷降低，實(shí)際上這種應(yīng)力值的損失就是由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮變形所引起的，正確認(rèn)識(shí)和計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失是非常重要的。在預(yù)應(yīng)力砼發(fā)展初期，由于沒(méi)有高張鋼材和對(duì)預(yù)應(yīng)力損失認(rèn)識(shí)不足曾遭到失效，因此必須在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中充分了解引起預(yù)應(yīng)力損失的各種因素。下面分項(xiàng)討論引起預(yù)應(yīng)力損失的原因、損失值的計(jì)算方法以及減少預(yù)應(yīng)力損失的措施。 1、張拉端錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失L1預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固時(shí)， 由于錨具與構(gòu)件之間、錨具與墊板之間、墊板與構(gòu)件之間的縫隙被擠緊，或由于鋼筋、鋼絲、鋼鉸線在錨具內(nèi)的滑移，使得被拉緊的鋼筋、鋼絲、鋼鉸線松動(dòng)縮短而引起預(yù)應(yīng)力損失。錨具的預(yù)應(yīng)力損失可按下式計(jì)算：L1aE/L （65）式中：a張拉端錨具變形值（） L張拉端至固定端距離（） E彈性模量（N2） 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值a（）錨具 種類 a帶螺帽的錨具 螺帽縫隙 1每塊后加墊板的縫隙 1鋼絲束的鐓頭錨具 1鋼絲束的鋼制錐形錨具 5Jm12錨具 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼筋時(shí) 3 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼鉸線時(shí) 5單根鋼絲的錐形錨具夾具 5不銹鋼鋼絲繩（鋼鉸線）錨具 2 錨具損失只考慮張拉端，因?yàn)楣潭ǘ说腻^具在張拉鋼筋過(guò)程中已被擠緊，不會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失。表中錨具變形值也可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定，其他類型錨具變形應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。為減少錨具變形所造成的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)盡量減少墊板，因?yàn)槊吭黾右粔K墊板a值就增加1 。2、預(yù)應(yīng)力鋼筋的摩擦 在索桁架鋼索與連系桿的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)向裝置處的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失L2。 L2con （66）當(dāng)索彎曲（彎折）夾角（切線夾角等于小于600時(shí)，取7。當(dāng)索彎曲（彎折）夾角（切線夾角）大于600時(shí)，取5。3、 在張拉過(guò)程中支承結(jié)構(gòu)由于后一榀索桁架張拉, 使以前各榀索桁架鋼索產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失值L3。 L3EL （67a）式中：索桁架張拉后使先前張拉的各榀桁架固定點(diǎn)處支承結(jié)構(gòu)， 由 于本榀桁架張拉新產(chǎn)生的撓曲變位（）。4、 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失L4。冷拉鋼筋、熱處理鋼筋：一次張拉 0.05 con超張拉 0.035 con碳素鋼絲 鋼鉸線: (0.36 0.18) con （當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于0時(shí)，取為0） (67b) 一次張拉 1 超張拉 0.9 冷拔低碳鋼絲： 一次張拉 0.085 con 超張拉 0.065 con5、 支承結(jié)構(gòu)在活（雪）荷載作用下產(chǎn)生的撓曲，使索桁架跨度縮短引起的預(yù)應(yīng)力損失值L5。 L5L/LE （68）式中：L支承結(jié)構(gòu)在活（雪）荷載作用下產(chǎn)生的撓曲值（）。如果給鋼索以超過(guò)所要求的預(yù)應(yīng)力值不僅不能節(jié)省材料還會(huì)走向反面，這是因?yàn)閺埨Y(jié)構(gòu)有形成內(nèi)部平衡力系的特點(diǎn)，超預(yù)應(yīng)力不僅無(wú)用，反而使結(jié)構(gòu)不經(jīng)濟(jì)，所以預(yù)應(yīng)力值必須選用恰當(dāng)。對(duì)鋼絞線當(dāng)計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力損失值小于80 N2時(shí)，應(yīng)按80 N2取用；對(duì)不銹鋼棒（拉桿式桁架）當(dāng)采用先錨固，后張拉工藝時(shí)，按不小于60N/mm2取用。預(yù)應(yīng)力鋼筋有效預(yù)應(yīng)力P0conL （69a） 索桁架的有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算分兩階段： 施工階段 P0con L1L2 L3 （69b) 使用階段 P0con L1L2 L3 L4 L5 （69c) 有效預(yù)應(yīng)力值應(yīng)大于（H（y）/cos）/A，也不宜大于1.2（H（y）/cos）/A.三、 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 1、荷載和作用標(biāo)準(zhǔn)值： A、自重： 幕墻自重包括索桁架、玻璃、錨具、鋼爪及各種附件。 一般先假定為： 用單層玻璃時(shí) 400 Nm2； 用夾層、中空玻璃時(shí) 500 Nm2； 驗(yàn)算玻璃時(shí)取（T（m）25600）Nm2。B、 風(fēng)荷載： 風(fēng)荷載是拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的最重要荷載之一。由于索 桁架自重輕，自振頻率低，在風(fēng)荷載作用下易于產(chǎn)生較大的變形和振動(dòng)， 是一種風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，因此，拉索結(jié)構(gòu)必須考慮結(jié)構(gòu)的風(fēng)振影響。為了工 程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便易行，人們總是希望將結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)用靜力響應(yīng)的方法處 理，這一思想可通過(guò)風(fēng)振系數(shù)的概念來(lái)實(shí)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的 高層及高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)即為這一思想的成功體現(xiàn)。 確定風(fēng)振系數(shù)的意義在于通過(guò)大量的動(dòng)力計(jì)算給出風(fēng)振系數(shù)與結(jié)構(gòu) 參數(shù)，荷載參數(shù)及風(fēng)荷載參數(shù)間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，在實(shí)際設(shè)計(jì)中僅進(jìn)行簡(jiǎn)單 的靜力分析，通過(guò)風(fēng)振系數(shù)得到考慮風(fēng)脈動(dòng)影響的設(shè)計(jì)參數(shù)。國(guó)內(nèi)多位 學(xué)者通過(guò)大量的實(shí)際計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)折線形和拋物線形拉索式點(diǎn)連接 玻璃幕墻，其位移和內(nèi)力廣義風(fēng)振系數(shù)具有很強(qiáng)的規(guī)律性，在很多情況 下基本上為一定值，這一可喜結(jié)果使我們把風(fēng)振系數(shù)的概念推廣應(yīng)用于 拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻成為可能。根據(jù)大量計(jì)算結(jié)果，建議在實(shí)際設(shè) 計(jì)中對(duì)建筑立面為一個(gè)平面的建筑，采用如下風(fēng)振系數(shù)值：跨度25m 時(shí)，取2.25；跨度25m，40m時(shí)，取2.45；跨度40m時(shí)，取2.7。 對(duì)于其他線形及建筑立面復(fù)雜的建筑還是要采用各種隨機(jī)風(fēng)振響應(yīng)分析 方法進(jìn)行分析。玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范條文說(shuō)明第5.2.2條指出 ， “風(fēng)力是隨時(shí)間變動(dòng)的荷載，對(duì)于這種脈動(dòng)性變化的外力，可以通過(guò) 兩種方式之一來(lái)考慮： 通過(guò)風(fēng)振系數(shù)的z考慮，多用于周期較長(zhǎng)，振動(dòng)效應(yīng)較大的主體結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)。 通過(guò)最大瞬時(shí)風(fēng)壓考慮，對(duì)于剛度大、周期極短、變形很小的幕墻構(gòu)件， 采用這種方式較為合適。 不論采用何種方式，都是一個(gè)考慮多種因素影響的綜合性調(diào)整系 數(shù)，用來(lái)考慮變動(dòng)風(fēng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，表達(dá)形式雖然不同，其目 的是大體相同的?！边@樣拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍可 按JGJ102規(guī)定的公式計(jì)算： WkzzSWO (610) 其中：z對(duì)25m以下取2.25；25m以上、40m以下取2.45；40m以上 取2.7。 C、地震作用： 結(jié)構(gòu)所承受的地震作用是由地震地面運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。當(dāng)結(jié) 構(gòu)在地震時(shí)其內(nèi)力與地震作用的強(qiáng)烈程度成正比，地震作用過(guò)程結(jié)束， 結(jié)構(gòu)將恢復(fù)原狀，其地震作用引起的內(nèi)力與變形消失，這種情況表明 在地震作用下的結(jié)構(gòu)仍處于彈性階段。當(dāng)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下部份 或某個(gè)樓層進(jìn)入彈塑性階段時(shí)，由于屈服部位的受力不能再增長(zhǎng)，將 引起地震作用和結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的重分布，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形不再和地震 動(dòng) 強(qiáng)烈程度成正比、這是結(jié)構(gòu)處于彈塑性狀態(tài)的基本特征。近幾十年 抗震設(shè)計(jì)方法的研究和進(jìn)展，總結(jié)出“小震不壞，大震不倒”的設(shè)計(jì) 原則。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ11確定采用三水準(zhǔn)的設(shè)防 要求。 綜合研究表明，拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻在地震作用下將產(chǎn)生較 大的動(dòng)位移，盡管索桁架一般不會(huì)由于動(dòng)內(nèi)力過(guò)大（承重索）或過(guò)小 （穩(wěn)定索）而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或失穩(wěn),但很可能由于結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移過(guò)大而 造成玻璃面板破壞，而不能滿足正常使用要求。 一般跨度的索系結(jié)構(gòu)可采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行地震反應(yīng)分析： JGJ102第5.2.4條規(guī)定， （611） 根據(jù)這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果，即使在設(shè)防烈度為8度,垂直幕墻平 面的分布水平地震作用為250 N。因此有人建議幕墻設(shè)計(jì)時(shí)不考 慮地震作用的影響（例如建筑瓷板裝飾工程技術(shù)規(guī)程CECS101）， 而根據(jù)同濟(jì)大學(xué)1994年隱框幕墻振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)記錄的參數(shù)和北京工業(yè) 大學(xué)模型分析和振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的參數(shù)， 玻璃由于膠縫的減震作用 （減至13.5）后，比公式計(jì)算結(jié)果要大5.36.0倍。對(duì)剛性連結(jié) 的幕墻構(gòu)件約大18倍，這是由于幕墻不是一個(gè)獨(dú)立的建筑，它是固 定在主體結(jié)構(gòu)上，它與主體結(jié)構(gòu)有動(dòng)力相互作用， JGJ102規(guī)定公式 計(jì)算沒(méi)有明確反映幕墻與主體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用。 為了使對(duì)地震反應(yīng)敏感的拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻安全可靠，對(duì) 它的地震作用，按振型分解反應(yīng)譜進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，還要加一個(gè) 幕墻與主體結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用影響系數(shù)， 在規(guī)范未作修改前， 仍按 JGJ102規(guī)定的公式計(jì)算。 D、溫度變化： 索桁架的鋼索連接不同于其他幕墻立柱，在連接切斷處用芯管連 接，立柱在連接處可伸縮調(diào)節(jié)溫度變化后桿的伸長(zhǎng)（縮短），它在溫 度變化時(shí)索會(huì)伸長(zhǎng)、縮短。LTEL，T取使用階段最高（低） 氣溫與安裝時(shí) 溫度差值。 2、荷載（作用）設(shè)計(jì)值： W1.4Wk qE1.3 qEk G1.2Gk 溫度作用在計(jì)算內(nèi)力時(shí)可不予考慮，在計(jì)算撓曲時(shí)予以考慮。 3、荷載（作用）效應(yīng)組合： 1.01.2SGK+1.01.4SWk+0.61.3SEk 4、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：GB1220不銹鋼棒對(duì)不銹鋼棒的性能規(guī)定如下：序號(hào)牌 號(hào)屈服強(qiáng)度0.2抗拉強(qiáng)度b伸長(zhǎng)率5%1Icr17mn6Ni5N275520402Icr18mn8Ni5N275520403Icr17Ni7206520404Icr18Ni9206520405YICr18Ni9206520406YICr18Ni9Se206520407OCr19Ni9206520408OOCr19Ni11177481409OCr19Ni9N2755493510OCr19Ni10NbN3436863511OOCr18Ni10N2455494012Icr18Ni121774814013OCr23Ni132065204014OCr25Ni220652040150Cr17Ni12Mo22065204016OCr18Ni12Mo2Ti2165394017OCr17Ni14Mo21774814018OCr17Ni12Mo2N2755493519OOCr17Ni13Mo2N2455494020OCr18Ni12Mo2Cu22065204021OOCr18Ni14Mo2Cu21774814022OCr19Ni13Mo32065204023OOCr19Ni13Mo31774814024OCr18Ni16Mo51774814025Icr18Ni9Ti2065394026OCr18Ni11Ti2065204027OCr18Ni11Nb2065204028OCr18Ni9Cu31774814029OCr18Ni13Si420652040經(jīng)固溶處理的奧氏體鐵素體鋼棒30OCr26Ni5Mo23925881831Icr18N11Si4AcTi4417162532OOCr18Ni5Mo3Si239258820 GB994488不銹鋼絲繩對(duì)不銹鋼絲繩的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定如下： 不銹鋼絲繩強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼絲繩結(jié)構(gòu)鋼絲繩公稱直徑整繩破折拉力fpTK不少于（N）67+1WS3.063703.576444.095065.0147006.018620619+1WS2.544103.063704.5122505.0166006.0235208.0400509.04606010.05488012.073500E1.8105 N/2 1.810-5(奧氏體)0.3 5、材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 鋼鉸線的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取破折拉力（不是屈服強(qiáng)度），所以總安全系數(shù) 取為3，材料分項(xiàng)系數(shù)K231.42.143。不銹鋼棒K2取1.087,不銹鋼 棒強(qiáng)度設(shè)計(jì)值如下：不銹鋼棒強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 經(jīng)固溶處理的奧氏體型鋼棒序號(hào)牌 號(hào)fszN/2FvN/2EN/21ICr17Mn6Ni5N253 1672.061051.810-50.32ICr18Mn8Ni5N2531673ICr17Ni1901104ICr18Ni91901105YICr18Ni91901106YICr18Ni9Se1901107OCr19Ni91901108OOCr19Ni11163949OCr19Ni9N25314710OCr19Ni10NbN31618311OOCr18Ni10N22513112ICr18Ni12163 9413OCr23Ni1319011014OCr25Ni2190110150Cr17Ni12Mo219011016OCr18Ni12Mo2Ti19911517OCr17Ni14Mo2163 9418OCr17Ni12Mo2N25314719OOCr17Ni13Mo2N22513120OCr18Ni12Mo2Cu219011021OOCr18Ni14Mo2Cu21639422OCr19Ni13Mo319011023OOCr19Ni13Mo31639424OCr18Ni16Mo51639425ICr18Ni9Ti19011026OCr18Ni11Ti19011027OCr18Ni11Nb19011028OCr18Ni9Cu3193 9429OCr18Ni13Si4190110經(jīng)固溶處理的奧氏體鐵素體鋼棒30OCr26Ni5Mo23612092.061051.810-50.331ICr18Ni11Si4AcTi40623532OOCr18Ni5Mo3Si2361209 鋼絞線強(qiáng)度設(shè)計(jì)值如下:鋼絲繩結(jié)構(gòu)鋼絲繩公稱直徑強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fs67+1WS329723.535674.044365.068606.08689619+1WS2.520583.029724.557605.077466.0109758.0186899.02149310.02560912.034298 6、單索平衡方程： 根據(jù)微分單元的靜力平衡條件： O qydy qyO (612) X 0 （H qxdyO （H ）qxO （613） 由方式（11）, H（y）=0L qydy = qL （614） 方程（12）可改寫成：H qxO（615） qx沿跨度均布qx常量q（14）可改寫 為： - 積分兩次得X Y2C1XC2 當(dāng)Y 0時(shí) X0 當(dāng)Y L時(shí) XC 由此可求得C1 C20 L 代入上式，并整理得出： C X （616a） 令y 時(shí)， X Y 將此條件代入（15）得出 ： (6-16b)上式中qL2/8 相當(dāng)于跨度為L(zhǎng)的均布荷載簡(jiǎn)支梁跨中彎矩，拉索也是一種有推力的結(jié)構(gòu)，其推力向外，因?yàn)樗鞣浅Ｈ彳?，其抗彎剛度可以忽略，因此索?nèi)彎矩為零，剪力也為零。與同跨度簡(jiǎn)支梁相比： VAVA0 VBVB0 （617） MM0HY0 YM0H （618） HM0Y 當(dāng)Yf時(shí)，HM0(L/2)/f (6-19)式中，VA0，VB0為簡(jiǎn)支梁支座反力，M0(L/2)為簡(jiǎn)支梁跨中彎矩，由于工程技術(shù)人員對(duì)簡(jiǎn)支梁的剪力、彎矩計(jì)算比較熟悉，有關(guān)公式、圖表也比較完善，因此，用簡(jiǎn)支梁作為“代梁”來(lái)進(jìn)行拉索內(nèi)力分析就比較簡(jiǎn)便。所謂“代梁”就是與拉索式桁架具有同樣跨度、同樣荷載分布的簡(jiǎn)支梁，我們 把它叫做拉索式桁架的“代梁”。當(dāng)采用均布荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí) M0(L/2)=ql2/8 （620）當(dāng)采用集中荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí) P=abq面 （621） M0(L/2)=n/8*PL （622） M0(L/2)=(n2-1)/8n*PL （6-23）拉索的拉力：當(dāng)索桁架分折線型時(shí)，TH/COS （624）當(dāng)索桁架為拋物線型時(shí)，T = （625a） (625b) 7、雙層索計(jì)算： 由于拉索式索桁架要承受正風(fēng)壓與負(fù)風(fēng)壓，承重索和穩(wěn)定索是互換的，即當(dāng)承受正風(fēng)壓時(shí)，承重索到承受負(fù)風(fēng)壓時(shí)成為穩(wěn)定索， 承受負(fù)風(fēng)壓時(shí)的穩(wěn)定索到承受正風(fēng)壓時(shí)就成為承重索。有時(shí)同一根索在某一跨度起承重索作用，在另一跨度起穩(wěn)定索作用，因此兩層索所加預(yù)應(yīng)力是相同的，且索的矢高是已知的（若將腹桿看作絕對(duì)剛體，剛矢高不變的）且始態(tài)（預(yù)應(yīng)力張拉）和終態(tài)（受荷狀態(tài)）基本一致，因此，可作為單索求解。 8、玻璃計(jì)算： 玻璃四點(diǎn)支承，可簡(jiǎn)化成四角支承板計(jì)算，四角支承板有X、Y兩方向跨中彎矩，同時(shí)四條邊也有邊彎距，邊彎矩大于跨中彎矩，起控制作用。建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)表426給出了四角支承板的彎矩系數(shù)，其中V0的代表一種實(shí)際上并不存在的理想材料；V16用于計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)；V0.3用于計(jì)算鋼板。為了便于計(jì)算，特補(bǔ)充了V0.125（用于計(jì)算花崗石）和V0.2（用于計(jì)算玻璃）。 6mqL2/t2*fg （626） （ L在Lx，Ly中取大值） 系數(shù)m見附表（3） 點(diǎn)支承玻璃孔邊應(yīng)力是點(diǎn)支承玻璃設(shè)計(jì)中要特別引起注意的問(wèn)題。支承點(diǎn)處應(yīng)力集中程度很高，應(yīng)力值很大，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)破壞往往在這些部位發(fā)生，支承點(diǎn)處玻璃應(yīng)力與支承點(diǎn)構(gòu)造有關(guān)，也與玻璃孔洞加工工藝有關(guān)。園孔加工精度高，研磨仔細(xì)，殘留微缺陷少，則應(yīng)力集中程度低，應(yīng)力較均勻；反之，應(yīng)力集中程度高，容易局部開裂。此外，板彎曲后邊緣翹曲，板面轉(zhuǎn)動(dòng)，如果支承頭固定不動(dòng)，則板邊轉(zhuǎn)角受限，板的應(yīng)力迅速增高，各種連接方法的孔邊應(yīng)力，應(yīng)通過(guò)分析和實(shí)測(cè)取得。從已進(jìn)行的一些分析和實(shí)測(cè)資料，孔邊應(yīng)力可按下列參數(shù)值估算：球鉸連接： 彈性墊片 1.05g 微彈性墊片 1.10g 半硬性墊片 1.15g 剛性連接： 彈性墊片 1.50g 微彈性墊片 1.60g 半硬性墊片 1.70g(九)索桁架強(qiáng)度驗(yàn)算：HO=P0*A*cos (27)q0=8H0f0/L2 (28)HL-H0=EAL2/24*(q2/HL2-q02/H02) (29)Hmax=HL+H0 (30) Tmax=Hmax/cos (折線型) (31a)Tmax=Hmax*1+16f2/L2 (拋物線型) (31b)= Tmax/Afs (32)聯(lián)系桿 N= Hmax* tan (33) = N/Afs (34)(十) 索桁架撓度(從預(yù)應(yīng)力狀態(tài)算起)： HLK-H0=EAL2/24*(qK2/HLK2-q02/H02) (35) f=qK*L2/8HLK (36) f=f-f0 (37)f/L1/250 (38)(十一)支承粱集中荷載 P=H0+0.7HL (39) PK=H0+0.7HLK (40)例4：W0=300N/m2 Z=10m L=8m 抗震7度設(shè)防 分格1.2m 柱距(支承梁長(zhǎng))6m 梁36a工字鋼 I=15760cm4 W=875cm3 連系桿 20mm A=314.16mm2 WK=2.25*1*1.5*300=1012.5N/m2qEK=3*0.08*400=96N/m W=1.4*1012.5=1417.5N/m2 qE=1.3*96=124.8N/m2 q面=1417.5+0.6*124.8=1492.38N/m2 q線=1.2*1492.38=1791N/m M0（L/2）=1791*82/8=14328N*m=14328000N.mm H(X)=14328000/1000=14328N H(Y)=1.2*400*1.2*8=4608N H=14328+4608=18936N T=18936/cos14.036=19519N鋼鉸線 A=19519/550=35.49mm2選用9 A=37.94mm2強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=46060/37.94=1214N/mm2強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=21493/37.94=566N/mm2預(yù)應(yīng)力控制值 CON=0.175*1214=212.45N/mm2預(yù)應(yīng)力損失值 L1=2*1.8*105/8000=45N/mm2 L2=0.05*212.45=10.62N/mm2 P0(I)=2