拉索式点连接全玻璃幕墙新建筑钢结构_建筑-钢结构.pdf

精心整理 精心整理 拉索式点连接全玻璃幕墙 一、概述 拉索式点连接全玻璃幕墙是将玻璃面板用钢爪固定在索桁架上的全玻璃幕 墙。它由三个部份组成：玻璃面板、索桁架、支承结构。索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件，索桁架悬挂在支承结构上，它由 按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成。索桁架起着形成幕墙系统，承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的任务。支承结构是指支承框架（屋面梁、楼板梁、地锚、水平基础梁等组成），它承受索桁架传来的荷载，并将它们可靠地传向基础，同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体，索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统。为了获得稳定的幕墙体系，必须施加相当的拉力才能绷紧，跨度越大，所需的拉力就越大，为此就须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡。玻璃面板由安装在索桁架上的钢爪进行固定，作填缝处理后，最终形成幕墙系统。玻璃面板、索桁架、支承结构组成幕墙系统。三者互相依存、互相制约、互相影响。索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉，才能形成具有固定形状和刚度的桁架。因此，支承结构除了承受主体结构使用荷载（自重、活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用）外，还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力（反推力）。而且这个拉力相当大，它产生的效应有时甚至会超过使用荷载（作用）的效应，如果在设计建筑物主体结构时，对支承索桁架的支承结构不考虑索桁架拉力产生的效应，拉索式点连接玻璃幕墙就无法使用（改用刚性桁架），或必须对主体结构进行加固补强（这时可能会影响其建筑效果），同时支承结构在施工和使用过程中的挠度（变位）等又对索桁架和面板产生影响，影响索桁架的有效预应力值（预应力损失值）和索桁架的形状，从而影响面板的位置和效应，面板的刚度也会影响索桁架的刚度和稳定。索桁架是柔性的张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋于其一定的形状，才能成为能承受外荷的结构。在给定的边界条件下，所施加的预应力系统的分布和大小（这是一套自平衡的内应力系统），同所形成的结构初始形状是相互联系的。如何最合理地确定这一初始形状和相应的自平衡预应力系统，就是张拉结构“外形确定”（或更确切地称之为“初始平衡状态的确定”）这一命题要解决的任务，这是索桁架这种张拉结构设计中的一个关键问题。索桁架以一系列受拉索为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的索系，并悬挂在相应的支承结构上。索桁架是靠结构变形后产生的拉力来平衡外荷，索桁架既连结玻璃面板又连接主体结构，既要有足够的（索）变形以平衡外荷，又要求变形不致过大，从而保证玻璃面板和建筑立面的平整性和水密性。索桁架由两层索（承力索、稳定索）以及它们之间的联系杆组成，双层索和连系杆一般布置在同一竖向平面内，双层索系要分别锚固在稳固的支承结构（支承框架、地锚、水平基础梁等）上，这样才可以对体系施加预应力，对索系进行张拉，使索系绷紧；使索内保持足够的预应力，以保证索系具有必要的形状、稳定性。由于存在预应力，两层索一起抵抗水平荷载作用，从而整个索系的刚度得到提高。预应力双层索系是解决索桁架形状稳定性问题的一个十分有效途径。索桁架依托的支承结构和采用刚性结构幕墙的主体结构的要求是不一样的：采用刚性结构幕墙的主体结构除了使用荷载（结构自重和活雪荷载）外，只承受由幕墙连结件通过点连结传来幕墙的水平作用（风荷载、地震作用）和竖向作用（自重）。索桁架依托的支承结构除了承受上述作用外，还要承担张拉索桁架的预应力以及索桁架受荷后产生的拉力（反推力），这就要求这些支承结构在主体结构使用荷载和索桁架拉力共同作用下能满足安全使用，即其承载能力在上述荷载共同作用下，要满足要求，其正常功能（挠度）也要在控制范围之内。如果支承结构在承担使用荷载后，其承载能力不能承受索桁架的拉力，这样拉索式点连接幕墙就不能施工或要采取加固补强措施。精心整理 精心整理 G+L(S)G+L(S)W 0.6E 0 G(幕)W+0.6E 支承结构一般有下列几种形式：G(幕)1、悬挑结构。在主体结构上用钢（砼）梁悬挑一定长度在梁端悬挂索桁架，这要在悬挑梁端固定索桁架相应位置上设悬挂 索桁架的锚墩，如果悬挑距离较大，为提高梁 的抗倾覆和刚（挠）度，在悬挑梁下方与主体 结构间设斜撑。在地面设地锚（水平基础梁），地锚（水平基础梁）在连结板相应位置上设预 埋件，连结板固定在预埋件上，悬挑梁与地锚（基础梁）共同组成支承结构，这种结构一般 用于在主体结构外侧由玻璃幕墙与彩光顶组成(A)的通廓建筑上。（图 A）2、纵梁上直接安装索桁架，上锚墩安装在梁两侧次梁上，下面固定在地锚（水平基础梁）上，这种多用于大厅的外墙系统。（图 B）3、对无次梁且主梁反向上的楼板梁，在梁底设钢 梁，钢梁焊在楼板上（斜锚筋锚入梁）的预埋件上，这 是由于索桁架矢高大于梁宽，采取的构造措施。（图 C）4、上锚墩固定在反梁底。（图 D）支承结构的大梁在荷载（作用）和索桁架拉力作用下会 产生挠曲，即假定在仅有自重时梁是平直的，在承受活（雪）载和预拉力后梁会产生挠曲，这时索桁架（尤B 其中部的索桁架）跨度会缩短，这样处于同一柱距内的 各索桁架的跨度和分格长度就不一致，这就要求在控制 悬挑梁（楼板梁、次梁）标高时，应按主梁在幕墙自重 和索桁架拉力等作用下产生的挠度予以反变形预调，达到在全 部索桁架张拉完毕锚固后，各榀索桁架的上锚固点在同 一水平位置上，即所有索桁架的跨度应等高的。CD 梁挠曲后索桁架不等高。反变形预调的主梁，在所有 索桁架张拉后，梁平直、索 桁架等高。索桁架是逐榀施加预拉力的，后一榀索桁架施加预应力时，使梁产生新的挠曲，使已安装好的索桁架产生新的变位（即这些索桁架的跨度又进一步缩短），这样会使先前施工的索桁架产生预应力损失。梁 L600040C工字钢 P6KN 4E2.06 105 f c=fD=0.92 楼面上的活荷载或者屋面上的雪荷载的 变化引起主梁挠度的变化，也会发生上 _述对索桁架的影响，但比预应力的影响 要小。6KN 幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 采用索桁架的建筑物的某个立面有时为了满足使用功能要求，要开门洞等，这时将影响整个立面力学体系的平衡，需采取相应的构造措施（如在门洞处设置钢桁架作为下锚墩的固定点，这时必须对钢桁架进行全面分析，即在荷载和拉力共同作用下的效应分析，满足两方面共同作用下的要求，并达到相应的强度、刚度）。温度变化也会使索长度改变，例如：安装时温度为 30，使用时达到 0，T30 度，这时LLT，如果 L20000，L200001.8 10-53010.8,L/L11852，对索桁架的影响不会很大。索桁架由于主梁挠度变化引起的跨度和分格长度变化，势必影响固定玻璃面板的钢爪位置的位移，这种位移对玻璃（尤其点连接处）会产生明显的影响。玻璃面板对局部荷载很敏感，在局部荷载作用下，在荷载作用的位置将会产生很大的变形，这就要求玻璃面板具有足够的变形性能与其相适应。如果玻璃面板与索桁架的连接形成刚度较大体系，面板将不可避免地要参与索系的工作，成为索系的分布结构，这对索系来讲可能并不重要，但对玻璃面板而言，就可能由于附加内力而提前破坏，这样在设计玻璃面板与索桁架连结时，宜采用可微动节点。索桁架是拉索式点连接全玻璃幕墙的核心构件，它由两层钢索（分别起承力和稳定作用）和连系杆组成，它悬挂在主体结构上时，要用锚具与主体结构连接，索桁架上安装钢爪用来固定玻璃。现在使用的索桁架主要有两个形状：折线形和抛物线形（鱼形）。矢跨比：18125，宜取 110112。索桁架由索、连系杆、锚具、钢爪等组成。现分述如下：、钢索：一般采用不锈钢绞线。（67+1WS，或 619+1WS）。GB994488不锈钢丝绳对其技术要求作规定。、连系杆：一般采用不锈钢园棒，直经从 25 75，视工程需要而定，其质量符合 GB1220不锈钢棒和 GB4226不锈钢冷加工钢棒的要求。、锚具：有夹片锚具、锥塞锚具、支承式锚具等。其技术要求要符合 GB T14370 2000预应力筋用锚具、夹具和连接器及 JGJ8592预应力筋用、锚具、夹具和连结器应用技术规程的规定。、钢爪：按形状分有 H形、X形、I 字形等。按外表面形状分有浮头式、沉头 式（中空玻璃用有全贯通式和单片（内片）式）。按可调方式有固定式、球铰式和竖向弹簧式。其质量应符合行业标准点式全玻幕墙支承装置的要求。索桁架的下料几何尺寸与刚性桁架取值是不一样的，即它要考虑张拉后的伸长，这在设计时必须认真计算，反复推敲，并且要先试组几榀，进行实测后调正设计参数，才能使索桁架在张拉后达到预定的初始形状和各节点位置，同时还必须考虑固定端锚具变形和钢丝滑动的影响。索桁架张拉时的预应力施加给支承结构，支承结构就承受了若干个集中荷载，势必产生效应。必须认真计算这些效应，并使支承结构的承载能力（强度）达到要求，挠度控制在允许范围之内，并按支承结构的预计挠度对锚墩位置进行反变 形预调。对单向索桁架还要设水平索，它同样是双层索，类似桁架间水平支撑，它在索桁架全部安装固定并张拉 完毕后安装。如果仅作为支撑时，其预拉力可取索桁架 钢索预拉力的 70。也有一种索网结构，即竖向和水平 方向索桁架均为受力构件，这时索网就是双向结构。对 重要建筑要用有限元分析双向支承的效应，而对一般建 筑可采用简化近似方法即拟梁法，把双向索网当作交叉 梁系，对两个方向的索桁架进行内力分配后，按平面索 桁架进行内力分析。分配系数见附表(1)、（2）。玻璃面板固定在索桁架的钢爪上，一般在玻璃上开洞，穿入钢爪浮头（沉头）式杆件后固定。玻璃可采用单片钢化玻璃、钢化中空玻璃、钢化夹层玻璃和钢化夹层中空玻璃。当有需要时，还可进行镀膜。单层玻璃用于没有保温要求的建筑，对有保温要求的建筑应采用中空玻璃。从 2000 年10 月 1 日起执行的建设部关于民用建筑节能管理的规定，对寒冷地区和严寒地区窗的传热系数应小于 4.0 规定，就必须采用中空玻璃。幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 二、预应力 从以上分析中可以看出索桁架的预应力是其生命，索桁架预应力的建立是 索桁架获得必要的结构刚度和形状稳定的必要措施。预应力的数值应根据索桁架在各种可能的荷载情况下，任意一根钢索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备的原则，在实际设计中需要结合受载计算，经过试算、调整来确定。预应力钢筋的张拉控制应力值是指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶）所指示的总张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值，以con 值表示。为了充分发挥预应力的优点，张拉控制应力值宜尽可能高一些，但张拉控制应力值太高也有缺点，在施工阶段，对支承结构产生的效应就大,需要增大支承结构构件的断面。此外如果con 太大，也可能发生危险，尤其是为了减少预应力钢筋的松弛损失，往往需要进行超张拉，这时如果把con 定得太高，由于预应力钢筋的实际标准强度并非根根相等，而是在一个范围内变动，势必有可能在超张拉过程中个别钢筋达到和超过它的标准强度值而可能破断，因此应适当留有余地，所以预应力钢筋的张拉控制应力值应予以控制。con 的大小主要与预应力钢筋的钢种及张拉方法等因素有关。张拉控制应力值与钢种有关，热轧钢筋的塑性较好，到达屈服强度后有较长的流幅，所以con可以定得高一些。钢丝和钢铰线的塑性较差，没有明显的屈服台阶，con 就要定得低一些。张拉时控制应力值与张拉方法有关，后张法的张拉力由支承结构承受，它受力后产生挠曲，所以千斤顶所指示的张拉控制力是已扣除支承结构挠曲变形后的钢筋应力，因此当 con 值相同时，不论受荷之前还是受荷之后，后张法构件中钢筋的实际应力值就比先张法构件中的实际应力值为高。为此后张法构件的con 值，应低于先张法构件。参照混凝土结构设计规范GBJ10和无粘接预应力混凝土结构技术规程JGJ/T-92 的有关规定，索桁架预应力筋张拉控制应力值按以下规定取用：钢铰线取 0.20fptk不小于 0.1fptk 冷拉热轧钢筋取 0.55fpyk不小于 0.2fpyk 由于张拉工艺和材料特性等种种原因，使得预应力钢筋的张拉时控制应力值，从构件开始制作直到安装使用各个过程不断降低，实际上这种应力值的损失就是由于预应力钢筋的回缩变形所引起的，正确认识和计算预应力损失是非常重要的。在预应力砼发展初期，由于没有高张钢材和对预应力损失认识不足曾遭到失效，因此必须在设计和制作过程中充分了解引起预应力损失的各种因素。下面分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算方法以及减少预应力损失的措施。1、张拉端锚具变形引起的预应力损失L1 预应力钢筋锚固时，由于锚具与构件之间、锚具与垫板之间、垫板与构件 之间的缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢铰线在锚具内的滑移，使得被拉紧的钢筋、钢丝、钢铰线松动缩短而引起预应力损失。锚具的预应力损失可按下式计算：L1aE/L（65）式中：a张拉端锚具变形值（）L张拉端至固定端距离（）E弹性模量（N2）锚具变形和钢筋内缩值 a（）锚具种类 a 带螺帽的锚具螺帽缝隙 1 每块后加垫板的缝隙 1 钢丝束的镦头锚具 1 钢丝束的钢制锥形锚具 5 Jm 12 锚具当预应力筋为钢筋时 3 幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 当预应力筋为钢铰线时 5 单根钢丝的锥形锚具夹具 5 不锈钢钢丝绳（钢铰线）锚具 2 锚具损失只考虑张拉端，因为固定端的锚具在张拉钢筋过程中已被挤紧，不会引起预应力损失。表中锚具变形值也可根据实测数据确定，其他类型锚具变形应根据实测数据确定。为减少锚具变形所造成的预应力损失，应尽量减少垫板，因为每增加一块垫板 a 值就增加 1。2、预应力钢筋的摩擦 在索桁架钢索与连系杆的连接点转向装置处的摩擦引起的预应力损失L2。L2con（66）当索弯曲（弯折）夹角（切线夹角等于小于 600时，取 7。当索弯曲（弯折）夹角（切线夹角）大于 600时，取 5。3、在张拉过程中支承结构由于后一榀索桁架张拉,使以前各榀索桁架钢索产 生的预应力损失值L3。L3EL（67a）式中：索桁架张拉后使先前张拉的各榀桁架固定点处支承结构，由 于本榀桁架张拉新产生的挠曲变位（）。4、钢筋松弛引起的预应力损失L4。冷拉钢筋、热处理钢筋：一次张拉 0.05 con 超张拉 0.035 con 碳素钢丝钢铰线:(0.36 0.18)con（当计算结果小于 0 时，取为 0）(6 7b)一次张拉1 超张拉0.9 冷拔低碳钢丝：一次张拉 0.085 con 超张拉 0.065 con 5、支承结构在活（雪）荷载作用下产生的挠曲，使索桁架跨度缩短引起的预 应力损失值L5。L5L/LE（68）式中：L支承结构在活（雪）荷载作用下产生的挠曲值（）。如果给钢索以超过所要求的预应力值不仅不能节省材料还会走向反面，这是因为张拉结构有形成内部平衡力系的特点，超预应力不仅无用，反而使结构不经济，所以预应力值必须选用恰当。对钢绞线当计算求得的预应力损失值小于 80N2时，应按 80N2取用；对不锈钢棒（拉杆式桁架）当采用先锚固，后张拉工艺时，按不小于 60N/mm2取用。预应力钢筋有效预应力P0conL（69a）索桁架的有效预应力计算分两阶段：施工阶段P0conL1L2L3（69b)使用阶段P0conL1L2L3L4L5（69c)有效预应力值应大于（H（y）/cos）/A，也不宜大于 1.2（H（y）/cos）/A.三、设计计算 1、荷载和作用标准值：A、自重：幕墙自重包括索桁架、玻璃、锚具、钢爪及各种附件。一般先假定为：fptkcon幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 用单层玻璃时 400Nm2；用夹层、中空玻璃时 500Nm2；验算玻璃时取（T（m）25600）Nm2。B、风荷载：风荷载是拉索式点连接全玻璃幕墙结构的最重要荷载之一。由于索 桁架自重轻，自振频率低，在风荷载作用下易于产生较大的变形和振动，是一种风敏感结构，因此，拉索结构必须考虑结构的风振影响。为了工 程设计简便易行，人们总是希望将结构的动力响应用静力响应的方法处 理，这一思想可通过风振系数的概念来实现，建筑结构荷载规范规定的 高层及高耸结构的风振系数即为这一思想的成功体现。确定风振系数的意义在于通过大量的动力计算给出风振系数与结构 参数，荷载参数及风荷载参数间的经验关系，在实际设计中仅进行简单 的静力分析，通过风振系数得到考虑风脉动影响的设计参数。国内多位 学者通过大量的实际计算分析，发现对折线形和抛物线形拉索式点连接 玻璃幕墙，其位移和内力广义风振系数具有很强的规律性，在很多情况 下基本上为一定值，这一可喜结果使我们把风振系数的概念推广应用于 拉索式点连接全玻璃幕墙成为可能。根据大量计算结果，建议在实际设 计中对建筑立面为一个平面的建筑，采用如下风振系数值：跨度25m 时，取 2.25；跨度25m，40m时，取 2.45；跨度40m时，取 2.7。对于其他线形及建筑立面复杂的建筑还是要采用各种随机风振响应分析“风力是随时间变动的荷载，对于这种脉动性变化的外力，可以通过 两种方式之一来考虑：通过风振系数的z 考虑，多用于周期较长，振动效应较大的主体结构 设计。通过最大瞬时风压考虑，对于刚度大、周期极短、变形很小的幕墙构件，采用这种方式较为合适。不论采用何种方式，都是一个考虑多种因素影响的综合性调整系 数，用来考虑变动风力对结构的不利影响，表达形式虽然不同，其目 的是大体相同的。”这样拉索式点连接全玻璃幕墙的风荷载标准值仍可 按 JGJ102 规定的公式计算：Wk zzSWO(6 10)其中：z 对 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：结构所承受的地震作用是由地震地面运动引起的动态反应。当结 构在地震时其内力与地震作用的强烈程度成正比，地震作用过程结束，结构将恢复原状，其地震作用引起的内力与变形消失，这种情况表明 在地震作用下的结构仍处于弹性阶段。当结构在强烈地震作用下部份 或某个楼层进入弹塑性阶段时，由于屈服部位的受力不能再增长，将 引起地震作用和结构构件内力的重分布，结构内力与变形不再和地震 动强烈程度成正比、这是结构处于弹塑性状态的基本特征。近几十年 抗震设计方法的研究和进展，总结出“小震不坏，大震不倒”的设计 原则。我国建筑结构抗震设计规范GBJ11确定采用三水准的设防 要求。综合研究表明，拉索式点连接全玻璃幕墙在地震作用下将产生较 大的动位移，尽管索桁架一般不会由于动内力过大（承重索）或过小 幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理（稳定索）而导致结构破坏或失稳,但很可能由于结构的动位移过大而 造成玻璃面板破坏，而不能满足正常使用要求。一般跨度的索系结构可采用振型分解反应谱法进行地震反应分析：（611）根据这个公式计算的结果，即使在设防烈度为 8 度,垂直幕墙平 面的分布水平地震作用为 250N。因此有人建议幕墙设计时不考 虑地震作用的影响（例如建筑瓷板装饰工程技术规程CECS101），而根据同济大学 1994 年隐框幕墙振动台试验记录的参数和北京工业 大学模型分析和振动台模型试验的参数，玻璃由于胶缝的减震作用（减至 13.5）后，比公式计算结果要大 5.3 6.0 倍。对刚性连结 的幕墙构件约大 18 倍，这是由于幕墙不是一个独立的建筑，它是固 定在主体结构上，它与主体结构有动力相互作用，JGJ102 规定公式 计算没有明确反映幕墙与主体结构的动力相互作用。为了使对地震反应敏感的拉索式点连接全玻璃幕墙安全可靠，对 它的地震作用，按振型分解反应谱进行地震反应分析时，还要加一个 幕墙与主体结构动力相互作用影响系数，在规范未作修改前，仍按 JGJ102 规定的公式计算。D、温度变化：索桁架的钢索连接不同于其他幕墙立柱，在连接切断处用芯管连 接，立柱在连接处可伸缩调节温度变化后杆的伸长（缩短），它在温 度变化时索会伸长、缩短。LTEL，T取使用阶段最高（低）气温与安装时温度差值。2、荷载（作用）设计值：W 1.4WkqE1.3qEkG1.2Gk 温度作用在计算内力时可不予考虑，在计算挠曲时予以考虑。3、荷载（作用）效应组合：1.0 1.2SGK+1.0 1.4SWk+0.6 1.3SEk 4、材料强度标准值：GB1220 不锈钢棒对不锈钢棒的性能规定如下：序号 牌号 屈服强度0.2 抗拉强度b 伸长率5%1 Icr17mn6Ni5N 275 520 40 2 Icr18mn8Ni5N 275 520 40 3 Icr17Ni7 206 520 40 4 Icr18Ni9 206 520 40 5 YICr18Ni9 206 520 40 6 YICr18Ni9Se 206 520 40 7 OCr19Ni9 206 520 40 8 OOCr19Ni11 177 481 40 9 OCr19Ni9N 275 549 35 10 OCr19Ni10NbN 343 686 35 11 OOCr18Ni10N 245 549 40 12 Icr18Ni12 177 481 40 AGokEmaxEKq幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 13 OCr23Ni13 206 520 40 14 OCr25Ni2 206 520 40 15 0Cr17Ni12Mo2 206 520 40 16 OCr18Ni12Mo2Ti 216 539 40 17 OCr17Ni14Mo2 177 481 40 18 OCr17Ni12Mo2N 275 549 35 19 OOCr17Ni13Mo2N 245 549 40 20 OCr18Ni12Mo2Cu2 206 520 40 21 OOCr18Ni14Mo2Cu2 177 481 40 22 OCr19Ni13Mo3 206 520 40 23 OOCr19Ni13Mo3 177 481 40 24 OCr18Ni16Mo5 177 481 40 25 Icr18Ni9Ti 206 539 40 26 OCr18Ni11Ti 206 520 40 27 OCr18Ni11Nb 206 520 40 28 OCr18Ni9Cu3 177 481 40 29 OCr18Ni13Si4 206 520 40 经固溶处理的奥氏体铁素体钢棒 30 OCr26Ni5Mo2 392 588 18 31 Icr18N11Si4AcTi 441 716 25 32 OOCr18Ni5Mo3Si2 392 588 20 GB9944 88不锈钢丝绳对不锈钢丝绳的强度标准值规定如下：不锈钢丝绳强度标准值 钢丝绳结构 钢丝绳公称直径 整绳破折拉力 fpTK 不少于（N）67+1WS 3.0 6370 3.5 7644 4.0 9506 5.0 14700 6.0 18620 619+1WS 2.5 4410 3.0 6370 4.5 12250 5.0 16600 6.0 23520 8.0 40050 9.0 46060 10.0 54880 12.0 73500 E1.8 105N/21.8 10-5(奥氏体)0.3 幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 5、材料强度设计值：钢铰线的强度标准值取破折拉力（不是屈服强度），所以总安全系数 取为 3，材料分项系数 K231.4 2.143。不锈钢棒 K2取 1.087,不锈钢 棒强度设计值如下：不锈钢棒强度设计值 经固溶处理的奥氏体型钢棒 序号 牌号 fsz N/2 Fv N/2 E N/2 1 ICr17Mn6Ni5N 253 167 2.06 105 1.810-5 0.3 2 ICr18Mn8Ni5N 253 167 3 ICr17Ni 190 110 4 ICr18Ni9 190 110 5 YICr18Ni9 190 110 6 YICr18Ni9Se 190 110 7 OCr19Ni9 190 110 8 OOCr19Ni11 163 94 9 OCr19Ni9N 253 147 10 OCr19Ni10NbN 316 183 11 OOCr18Ni10N 225 131 12 ICr18Ni12 163 94 13 OCr23Ni13 190 110 14 OCr25Ni2 190 110 15 0Cr17Ni12Mo2 190 110 16 OCr18Ni12Mo2Ti 199 115 17 OCr17Ni14Mo2 163 94 18 OCr17Ni12Mo2N 253 147 19 OOCr17Ni13Mo2N 225 131 20 OCr18Ni12Mo2Cu2 190 110 21 OOCr18Ni14Mo2Cu2 163 94 22 OCr19Ni13Mo3 190 110 23 OOCr19Ni13Mo3 163 94 24 OCr18Ni16Mo5 163 94 25 ICr18Ni9Ti 190 110 26 OCr18Ni11Ti 190 110 27 OCr18Ni11Nb 190 110 28 OCr18Ni9Cu3 193 94 29 OCr18Ni13Si4 190 110 经固溶处理的奥氏体铁素体钢棒 30 OCr26Ni5Mo2 361 209 2.06 105 1.8 10-5 0.3 31 ICr18Ni11Si4AcTi 406 235 幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 32 OOCr18Ni5Mo3Si2 361 209 钢绞线强度设计值如下:钢丝绳结构 钢丝绳公称直径 强度设计值fs 67+1WS 3 2972 3.5 3567 4.0 4436 5.0 6860 6.0 8689 619+1WS 2.5 2058 3.0 2972 4.5 5760 5.0 7746 6.0 10975 8.0 18689 9.0 21493 10.0 25609 12.0 34298 6、单索平衡方程：根据微分单元的静力平衡条件：OqydyqyO(612)X0（H qxdyO（H）qxO（613）由方式（11）,H（y）=0Lqydy=qL（614）方程（12）可改写成：H qxO（615）qx 沿跨度均布 qx常量q（14）可改写 为：-积分两次得 XY2C1XC2 当Y0 时 X0 当YL时 XC 由此可求得 C1 C20L 代入上式，并整理得出：C X（616a）令y时，XY 将此条件代入（15）得出：(6-16b)上式中 qL2/8 相当于跨度为 L的均布荷载简支梁跨中弯矩，拉索也是一种有推力的结构，其推力向外，因为索非常柔软，其抗弯刚度可以忽略，因此索内弯矩为零，剪力也为零。与同跨度简支梁相比：VAVA0VBVB0（617）M M0HY 0YM0H（618）H M0Y当Yf 时，H M0(L/2)/f(6-19)式中，VA0，VB0为简支梁支座反力，M0(L/2)为简支梁跨中弯矩，由于工程技术人员对简支梁的剪力、dydydHdydHdydHq20)(2YLCYLyHq幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂在支承结构上它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成索桁架起着形成幕墙系统承担幕墙承受的荷载并将其传至支承结构的础同时支承结构也是索桁架赖以进行张拉的主体索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统为了获得稳定的幕墙体系必须施加相当的拉力才能绷紧跨度越大所需的拉力越大为此须要有承受相当大反力的支承结构来维持平衡玻璃面板由安存互相制约互相影响索桁架要悬挂在支承结构上进行张拉才能形成具有固定形状和刚度的桁架因此支承结构除了承受主体结构使用荷载自重活荷载风荷载雪荷载地震作用外还要承受索桁架的预拉力以及索桁架受荷后产生的拉力反推精心整理 精心整理 弯矩计算比较熟悉，有关公式、图表也比较完善，因此，用简支梁作为“代梁”来进行拉索内力分析就比较简便。所谓“代梁”就是与拉索式桁架具有同样跨度、同样荷载分布的简支梁，我们 把它叫做拉索式桁架的“代梁”。当采用均布荷载计算简图时 M0(L/2)=ql2/8（620）当采用集中荷载计算简图时 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：当索桁架分折线型时，TH/COS（624）当索桁架为抛物线型时，T=（625a）(6 25b)7、双层索计算：由于拉索式索桁架要承受正风压与负风压，承重索和稳定索是互换的，即当承受正风压时，承重索到承受负风压时成为稳定索，承受负风压时的稳定索到承受正风压时就成为承重索。有时同一根索在某一跨度起承重索作用，在另一跨度起稳定索作用，因此两层索所加预应力是相同的，且索的矢高是已知的（若将腹杆看作绝对刚体，刚矢高不变的）且始态（预应力张拉）和终态（受荷状态）基本一致，因此，可作为单索求解。8、玻璃计算：玻璃四点支承，可简化成四角支承板计算，四角支承板有X、Y两方向跨中弯矩，同时四条边也有边弯距，边弯矩大于跨中弯矩，起控制作用。建筑结构静力计算手册表 426 给出了四角支承板的弯矩系数，其中 V0 的代表一种实际上并不存在的理想材料；V16 用于计算混凝土结构；V0.3 用于计算钢板。为了便于计算，特补充了 V0.125（用于计算花岗石）和 V0.2（用于计算玻璃）。6mqL2/t2*fg（626）（L在 Lx，Ly 中取大值）系数 m 见附表（3）点支承玻璃孔边应力是点支承玻璃设计中要特别引起注意的问题。支承点处应力集中程度很高，应力值很大，如果设计不当破坏往往在这些部位发生，支承点处玻璃应力与支承点构造有关，也与玻璃孔洞加工工艺有关。园孔加工精度高，研磨仔细，残留微缺陷少，则应力集中程度低，应力较均匀；反之，应力集中程度高，容易局部开裂。此外，板弯曲后边缘翘曲，板面转动，如果支承头固定不动，则板边转角受限，板的应力迅速增高，各种连接方法的孔边应力，应通过分析和实测取得。从已进行的一些分析和实测资料，孔边应力可按下列参数值估算：球铰连接：弹性垫片 1.05 g 微弹性垫片 1.10 g 半硬性垫片 1.15 g 刚性连接：弹性垫片 1.50 g 微弹性垫片 1.60 g 半硬性垫片 1.70 g(九)索桁架强度验算：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(折线型)(31a)Tmax=Hmax*1+16f2/L2(抛物线型)(31b)()(xyHHH幕墙它由三个部份组成玻璃面板索桁架支承结构索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件索桁架悬挂