拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻技術(shù)資料及計算書.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除拉索式點(diǎn)連接全玻璃幕墻一、概 述拉索式點(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），它承受索桁架傳來的荷載，并將它們可靠地傳向基礎(chǔ)，同時支承結(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）。而且這個拉力相當(dāng)大，它產(chǎn)生的效應(yīng)有時甚至?xí)^使用荷載（作用）的效應(yīng)，如果在設(shè)計建筑物主體結(jié)構(gòu)時，對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)連接玻璃幕墻就無法使用（改用剛性桁架），或必須對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)（這時可能會影響其建筑效果），同時支承結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中的撓度（變位）等又對索桁架和面板產(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)，在沒有施加預(yù)應(yīng)力之前沒有剛度，其形狀也是不確定的，必須通過施加適當(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)計中的一個關(guān)鍵問題。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 1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，這樣才可以對體系施加預(yù)應(yīng)力，對索系進(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)定性問題的一個十分有效途徑。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)件通過點(diǎn)連結(jié)傳來幕墻的水平作用（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。支承結(jié)構(gòu)一般有下列幾種形式： 1、懸挑結(jié)構(gòu)。在主體結(jié)構(gòu)上用鋼（砼）梁懸挑一定長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 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、 對無次梁且主梁反向上的樓板梁，在梁底設(shè)鋼2 G+L (S)G+L(S)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產(chǎn)生撓曲，即假定在僅有自重時梁是平直的，在承受活（雪）載和預(yù)拉力后梁會產(chǎn)生撓曲，這時索桁架（尤 B其中部的索桁架）跨度會縮短，這樣處于同一柱距內(nèi)的各索桁架的跨度和分格長度就不一致，這就要求在控制懸挑梁（樓板梁、次梁）標(biāo)高時，應(yīng)按主梁在幕墻自重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，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 P6KN I985000004 E2.06105 fc= fD= 6000600021500548985000002.06103-4(1.56)2=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，也會發(fā)生上_ 述對索桁架的影響，但比預(yù)應(yīng)力的影響 3要小。采用索桁架的建筑物的某個立面有時為了滿足使用功能要求，要開門洞等，這時將影響整個立面力學(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)，這時必須對鋼桁架進(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）。溫度變化也會使索長度改變，例如：安裝時溫度為30，使用時達(dá)到0，T30度，這時LLT， 如果L20000， L200001.8103010.8, /L11852， 對索桁架的影響不會很大。索桁架由于主梁撓度變化引起的跨度和分格長度變化，勢必影響固定玻璃面板的鋼爪位置的位移，這種位移對玻璃（尤其點(diǎn)連接處）會產(chǎn)生明顯的影響。玻璃面板對局部荷載很敏感，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)，這對索系來講可能并不重要，但對玻璃面板而言，就可能由于附加內(nèi)力而提前破壞，這樣在設(shè)計玻璃面板與索桁架連結(jié)時，宜采用可微動節(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，要用錨具與主體結(jié)構(gòu)連接，索桁架上安裝鋼爪用來固定玻璃。現(xiàn)在使用的索桁架主要有兩個形狀：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，這在設(shè)計時必須認(rèn)真計算，反復(fù)推敲，并且要先試組幾榀，進(jìn)行實(shí)測后調(diào)正設(shè)計參數(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，同時還必須考慮固定端錨具變形和鋼絲滑動的影響。索桁架張拉時的預(yù)應(yīng)力施加給支承結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)就承受了若干個集中荷載，勢必產(chǎn)生效應(yīng)。必須認(rèn)真計算這些效應(yīng)， 4 -5L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)計撓度對錨墩位置進(jìn)行反變形預(yù)調(diào)。對單向索桁架還要設(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，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，這時索網(wǎng)就是雙向結(jié)構(gòu)。對重要建筑要用有限元分析雙向支承的效應(yīng)，而對一般建筑可采用簡化近似方法即擬梁法，把雙向索網(wǎng)當(dāng)作交叉梁系，對兩個方向的索桁架進(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，還可進(jìn)行鍍膜。單層玻璃用于沒有保溫要求的建筑，對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備的原則，在實(shí)際設(shè)計中需要結(jié)合受載計算，經(jīng)過試算、調(diào)整來確定。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力值是指張拉鋼筋時，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，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，而是在一個范圍內(nèi)變動，勢必有可能在超張拉過程中個別鋼筋達(dá)到和超過它的標(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，沒有明顯的屈服臺階，con就要定得低一些。張拉時控制應(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，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)計規(guī)范GBJ10和無粘接預(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)力鋼筋的張拉時控制應(yīng)力值，從構(gòu)件開始制作直到安裝使用各個過程不斷降低，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)識和計算預(yù)應(yīng)力損失是非常重要的。在預(yù)應(yīng)力砼發(fā)展初期，由于沒有高張鋼材和對預(yù)應(yīng)力損失認(rèn)識不足曾遭到失效，因此必須在設(shè)計和制作過程中充分了解引起預(yù)應(yīng)力損失的各種因素。下面分項討論引起預(yù)應(yīng)力損失的原因、損失值的計算方法以及減少預(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， 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）會引起預(yù)應(yīng)力損失。表中錨具變形值也可根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)確定，其他類型錨具變形應(yīng)根據(jù)實(shí)測數(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L2con （66）0L2。 當(dāng)索彎曲（彎折）夾角（切線夾角等于小于60時，取7。當(dāng)索彎曲（彎折）夾角（切線夾角）大于600時，取5。3、 在張拉過程中支承結(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:0.18) con （當(dāng)計算結(jié)果小于0時，取為0） (67b) fptk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。 sconL5L/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（）。如果給鋼索以超過所要求的預(yù)應(yīng)力值不僅不能節(jié)省材料還會走向反面，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)。對鋼絞線當(dāng)計算求得的預(yù)應(yīng)力損失值小于80 N2時，應(yīng)按80 N2取用；對不銹鋼棒（拉桿式桁架）當(dāng)采用先錨固，后張拉工藝時，按不小于60N/mm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)力計算分兩階段：施工階段 P0con 使用階段 P0con L1L1L2 L2 L3 L3 （69b) （69c) L4 L5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 計 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 400 Nm2；用夾層、中空玻璃時 500 Nm2；驗(yàn)算玻璃時?。═（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， 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)計簡便易行，人們總是希望將結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)用靜力響應(yīng)的方法處 理，這一思想可通過風(fēng)振系數(shù)的概念來實(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)的意義在于通過大量的動力計算給出風(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)計中僅進(jìn)行簡單 的靜力分析，通過風(fēng)振系數(shù)得到考慮風(fēng)脈動影響的設(shè)計參數(shù)。國內(nèi)多位 學(xué)者通過大量的實(shí)際計算分析，發(fā)現(xiàn)對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)大量計算結(jié)果，建議在實(shí)際設(shè) 計中對建筑立面為一個平面的建筑，采用如下風(fēng)振系數(shù)值：跨度25m 時，取2.25；跨度25m，40m時，取2.45；跨度40m時，取2.7。 對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)范條文說明第5.2.2條指出 ， “風(fēng)力是隨時間變動的荷載，對于這種脈動性變化的外力，可以通過 兩種方式之一來考慮： 通過風(fēng)振系數(shù)的z考慮，多用于周期較長，振動效應(yīng)較大的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 通過最大瞬時風(fēng)壓考慮，對于剛度大、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，都是一個考慮多種因素影響的綜合性調(diào)整系數(shù)，用來考慮變動風(fēng)力對結(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)定的公式計算：WkzzSWO (610)其中：z對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)動引起的動態(tài)反應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)在地震時其內(nèi)力與地震作用的強(qiáng)烈程度成正比，地震作用過程結(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 或某個樓層進(jìn)入彈塑性階段時，由于屈服部位的受力不能再增長，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 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)計原則。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(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)生較大的動位移，盡管索桁架一般不會由于動內(nèi)力過大（承重索）或過小（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)的動位移過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：bEamaxGokqEK（611） JGJ102第5.2.4條規(guī)定， A根據(jù)這個公式計算的結(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)計時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年隱框幕墻振動臺試驗(yàn)記錄的參數(shù)和北京工業(yè)大學(xué)模型分析和振動臺模型試驗(yàn)的參數(shù)， 玻璃由于膠縫的減震作用（減至13.5）后，比公式計算結(jié)果要大5.36.0倍。對剛性連結(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)有動力相互作用， JGJ102規(guī)定公式計算沒有明確反映幕墻與主體結(jié)構(gòu)的動力相互作用。為了使對地震反應(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，還要加一個幕墻與主體結(jié)構(gòu)動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（縮短），它在溫 度變化時索會伸長、縮短。LTEL，T取使用階段最高（低） 氣溫與安裝時 溫度差值。2、荷載（作用）設(shè)計值：W1.4Wk qE1.3 qEk G1.2Gk溫度作用在計算內(nèi)力時可不予考慮，在計算撓曲時予以考慮。3、荷載（作用）效應(yīng)組合：1.01.2SGK+1.01.4SWk+0.61.3SEk4、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：GB1220不銹鋼棒對不銹鋼棒的性能規(guī)定如下：GB994488不銹鋼絲繩對不銹鋼絲繩的強(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5、材料強(qiáng)度設(shè)計值：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，材料分項系數(shù)K231.42.143。不銹鋼棒K2取1.087,不銹鋼棒強(qiáng)度設(shè)計值如下：不銹鋼棒強(qiáng)度設(shè)計值經(jīng)固溶處理的奧氏體型鋼棒鋼絞線強(qiáng)度設(shè)計值如下:6、單索平衡方程：根據(jù)微分單元的靜力平衡條件：dHdH(612) dyqydyqyOdydyddc X )dyqxdyO dydydc）（qxO （613）dydy由方式（11）, H（y）=0L qydy = qL （614）dc方程（12）可改寫成：qxO（615）dyqx沿跨度均布qx常量q（14）可改寫qdc為：dyHq2積分兩次得X C1XC22H當(dāng)Y 0時 X02222d當(dāng)Y L時 XCcqL+ 由此可求得C1L2HC2代入上式，并整理得出：qCy(L-Y)+Y0X（616a2HL CL+f 令y時， X22 2qL將此條件代入（15）得出 ：H(c)=8f上式中qL2/8 相當(dāng)于跨度為L的均布荷載簡支梁跨中彎矩，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。與同跨度簡支梁相比： VAVA VBVB （617）00MMHY0 YMH （618）HM0Y 當(dāng)Yf時，HM0(L/2)/f (6-19) 式中，VA，VB為簡支梁支座反力，M(L/2)為簡支梁跨中彎矩，由于工程技術(shù)人員對簡支梁的剪力、彎矩計算比較熟悉，有關(guān)公式、圖表也比較完善，因此，用簡支梁作為“代梁”來進(jìn)行拉索內(nèi)力分析就比較簡便。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)采用均布荷載計算簡圖時 M0(L/2)=ql2/8 （620） 當(dāng)采用集中荷載計算簡圖時 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，TH/COS （624）fH+162.當(dāng)索桁架為拋物線型時，（625a） L225b)7、雙層索計算：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，承重索到承受負(fù)風(fēng)壓時成為穩(wěn)定索， 承受負(fù)風(fēng)壓時的穩(wěn)定索到承受正風(fēng)壓時就成為承重索。有時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H=H(y)+H(x)此，可作為單索求解。8、玻璃計算：玻璃四點(diǎn)支承，可簡化成四角支承板計算，四角支承板有X、Y兩方向跨中彎矩，同時四條邊也有邊彎距，邊彎矩大于跨中彎矩，起控制作用。建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊表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用于計算混凝土結(jié)構(gòu)；V0.3用于計算鋼板。為了便于計算，特補(bǔ)充了V0.125（用于計算花崗石）和V0.2（用于計算玻璃）。 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)計中要特別引起注意的問題。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，如果支承頭固定不動，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)通過分析和實(shí)測取得。從已進(jìn)行的一些分析和實(shí)測資料，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)q20=8H0f0/L (28) H22222L-H0=EAL/24*(q/HL-q0/H0) (29) Hmax=HL+H0 (30) Tmax=Hmax/cos (折線型) (31a) T22 max=Hmax*1+16f/L(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*(q2K/H22LK-q0/H20) (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)6m 梁36a工字鋼 I=15760cm4 W=875cm3 A=314.16mm2W2K=2.25*1*1.5*300=1012.5N/mqEK=3*0.08*400=96N/mW=1.4*1012.5=1417.5N/m2q2E=1.3*96=124.8N/mq2面=1417.5+0.6*124.8=1492.38N/mq線=1.2*1492.38=1791N/mM02（L/2）=1791*8/8=14328N*m=14328000N.mmH(X)=14328000/1000=14328NH(Y)=1.2*400*1.2*8=4608NH=14328+4608=18936NT=18936/cos14.036=19519N鋼鉸線 A=19519/550=35.49mm2選用9 A=37.94mm216 連系桿20mm強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=46060/37.94=1214N/mm2強(qiáng)度設(shè)計值=21493/37.94=566N/mm2預(yù)應(yīng)力控制值 預(yù)應(yīng)力損失值 CON=0.175*1214=212.45N/mm52L1=2*1.8*10/8000=45N/mm 2L2=0.05*212.45=10.62N/mm 22 P0(I)=212.45-45-10.62=156.83N/mmH(I)=156.83*37.94*0.97=5772NfC=fD=(5772*60002*1200/6*2.06*105*238500000)*(3*0.16-0.22)=0.37mm52L3=0.37*1.8*10/8000=8.3N/mmL4=0L5=1*1.8*105/8000=22.5N/mm2L=45+10.62+8.3+22.5=86.42N/mm80N/mm2PO=126.03(4608/0.97)/37.94=125.21N/mm284N/mm2 22 max()=1.15*44.5=51.18N/mm84N/mm索桁架強(qiáng)度驗(yàn)算： H0=126.03*37.94*0.97=4638Nq0=8*4638*1/82=580N/mEA=1.8*105N/mm2*37.94mm2=6829.2KNHL-4.638=(6829.2*8/24)*(1.791/HL-0.58/4.638)HL3+280.1574604HL2-58415.72=0HL=58415.72/(HL+280.1574604)=14.08KNHmax=14080+4638=18718NTmax=18718/cos14.036=19294N鋼鉸線 =19294/37.94=508.54N/mm2566N/mm2連系桿 N=18718*0.25=4680N =4680/314.16=15N/mm2190N/mm2 索桁架撓度驗(yàn)算： qk=1.2*(1012.5+0.6*96)=1284.12N/mHLk 4.638=18211.2*(1.28412/ HLk-0.58/4.638)HLk=30029.61636/ HLk2-280.1574604HLk3+280.1574604 HLk2-30029.61636=0HLk=30029.61636/(HLk+280.1574604)=10.17KNf=1284.12*82/8*10170=1.01012mf=1.01012-1=0.01012mf/L=0.01012/8=1/791215N/mm2 f1=(5*21.9*60004)/(384*2.06*105*157600000)=11.38mm f2=(5*5-4*5-1)*11757*6000/(384*5*2.06*10*157600000)=4.93mm f=11.38+4.93=16.31mmf/L=16.31/6000=1/3681/15042改用工36b I=16530cm W=919cmq線=29700+1.2*656=30487N/mM1=30487*62/8=137191.5N.m21=137191500/919000=149.28N/mm2=52178400/919000=56.78N/mm2=149.28+56.78=206.06N/mm2215N/mm2 qK(線)=21300+656=21956N/mf1=(5*21.956*60004)/(384*2.06*105*165300000)=10.88mm f2=(5*54-4*52-1)*11757*60003/(384*53*2.06*105*165300000)=4.7mm f=10.88+4.7=15.58mmf/L=15.58/6000=1/3851/150反變形預(yù)調(diào)活荷載 qk=0.4*1500*3=1800N/mfC1=(1.8*60004)/(24*2.06*105*165300000)*0.1856=0.53mm fD1=(1.8*6000)/(24*2.06*10*165300000)*0.2976=0.85mm 預(yù)應(yīng)力 Pk=11757NfC2=11757*(4800+3600)*60002*(0.1920-04*0.2)/(6*2.06*105*165300000)=3.2mm fD2=11757*(4800+3600)*6000*(0.3360-16*0.4)/(6*2.06*10*165300000)=4.73mm 18 25454233522fC=0.53+3.2=3.73mmfD=0.85+4.73=5.58mm下料計算理論索長 L=8000/cos14.0360=8246.2mmL=L/E=8246.2*212.45/1.8*105=9.7mm下料長度 L=8246.2-9.7=8236.5mm連系桿位置定位理論尺寸L1=L2=L3=L4=2000/cos14.0360=2061.6mm5 L=2061.6*212.45/1.8*10=2.4mm實(shí)際尺寸 L1=L2=L3=L4=2061.6-2.4=2059.2mm施加預(yù)應(yīng)力(千斤頂顯示值)212.45*37.94=8060N例5 豎向魚腹桁架高25.6m,間距6m,水平折線型索桁架矢高1m,間距1.6m,玻璃分格2m*1.6mW0=350N/m2 ZC=25.6m 2C0.4Z=0.713*(25.6/10)=1.0384 22WK=2.25*1.0384*1.5*350=1227N/m2 W=1.4*1227=1719N/m qEK=3*0.08*400=96N/m qE=1.3*96=124.8N/m2q面=1719+0.6*124.8=1794N/m q線=1.6*1794=2870N/mM0(L/2)=2870*62/8=12915N.mH(X)=12915/1=12915N T=12915/cos26.565=14439N選用鋼鉸線A0=14439/600=24.06mm2 采用6*19+1WS8 A=30.73mm2 fPTK=1300N/mm22強(qiáng)度設(shè)計值607N/mmcon=0.1*1300=130N/mm252L1=1*1.8*10/6000=30N/mm 2L2=0.05*130=6.5N/mm 52L3=1*1.8*10/6000=30N/mm L4=052L5=1*1.8*10/6000=30N/mmL=30+6.5+30+30=96.5N/mm22P0=130-96.5=33.5N/mmH0=33.5*30.73*cos26.5650=921NqO=8*921*1/62=205N/mEA=1.8*10*30.73=5531.4KNHL-0.921=(5531.4*62/24)*(2.872/HL2-0.2052/0.9212)HL3+410.1480564HL2-68342.38299=0HL=68342.38299/(HL+410.1480564)=12.71KNHmax=12710+921=13631NTmax=13631/cos26.5650=15240N22=15240/30.73=495.93N/mm607N/mmqK=(1227+0.6*96)=2055N/mHLK-0.921=8297.1*(2.055/HLK 0.205/0.921)32HLK+410.1480564HLK-35038.86073=0HLK35038.86073/(HLK+410.1480564)=9.14KNf=2055*62/(8*9140)=1.01176Mf=1.01176-1=0.01176Mf=0.01176/6=1/51091060cm4 改用800mm焊接工字梁I=(200*22/12+200*22*389)*2+(20*756)/12=2052115093mm4=205212cm41934300cm4例6 索桁架L=1.667*9=15m,f0=1.2m,玻璃分格2.333m*1.6mW0=700N/m ,Z=15m,uZ=(15/10)=1.14解：支承結(jié)構(gòu)工55C I =68410cm4 W=2490cm3WK=2.25*1.14*1.5*700=2693N/m2qEK=3*0.08*400=96N/m2W=1.4*2693=3770N/m2qE=1.3*96=124.8N/m2q面=3770+0.6*124.8=3845N/m2q線=3845*2.333=8970N/mM(L/2)=8970*15/8=252281.25N.mH(X)=252281.25/1.2=210234NH(Y)=1.2*400*2.333*15=16798NH=210234+16798=227032NT=227032/cos19.760=241237N選用鋼鉸線 A0=241237/520=463.9mm2 采用 32 A=478.49mm3 鋼鉸線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 1130N/mm20 2022(B)B0.3232323542222設(shè)計值 527N/mm22con=0.104*1130=118N/mm 52L1=2*1.8*10/15000=24N/mm 2L2=0.05*118=6N/mm2 P0(1)=118-24-6=88N/mmP(1)=88*478.49*0.94=39581Nf=(39581*2333*70002)/(6*2.06*105*684100000)*(-0.1098+3*0.2211)=3mm L3=3*1.8*105/15000=36N/mm2L4=0L5=1*1.8*105/15000=12N/mm2L=24+6+36+12=78N/mm2(16798/0.94)/478.49=37.35N/mm2H0=38*478.49*0.94=17092Nq0=8*17092*1.2/152=729N/mEA=1.8*105*478.49=86128.2KNHL-17.092=(86128.2*152/24)*(8.972/HL2-0.7292/17.0922)HL+1451.788708HL-64968304.57=0HL=64968304.57/(HL+1451.788708)=198.4KNHmax=198400+17092=215492NTmax=215492/cos19.76=228975N=228975/478.49=478.54N/mm2527N/mm2qK=(2693+0.6*96)*2.333=6417.15N/mHLK-17.092=(86128.2*15/24)*(6.41715/HLK-0.729/17.092)HLK3+1451.786708HLK2-33250718.13=0HLK=33250718.13/(HLK+1451.786708)=144.35KNf=6417.15*152/(144350*8)=1.2503mf=1.2503-1.2=0.0503mf/L=0.0503/15=1/2981/250支承結(jié)構(gòu) 梁工55C I=68410cm4 W=2490cm3 跨度7m,開間5m P=0.7*199400+17092=156672NPK=0.7*144350+17092=118137N自重 板20cm 5000N/m222222032粉刷2*2cm 800N/m22 其他 700N/m自重小計 6500N/m2活荷載 1500N/m2梁重 1230N/mq線=(1.2*6500+1.4*1500)*2.5+1.2*1230=26226N/mM1=26226*72