点支式玻璃幕修建结构设计中的若干问题

点支式玻璃幕建筑结构设计分析中的若干问题摘要：本文简要介绍了点支式玻璃幕建筑结构体系的组成与类别;张拉索杆结构体系的组成、布置及其常见的张拉索杆基本结构组件；阐述了张拉索杆结构体系的受力特性、索的设置、张拉索的张力要求等中的若干问题；还讨论了这种结构的一些计算方法及玻璃面板承载力的计算关键词：点支式玻璃幕建筑张拉索杆结构玻璃面板承载力SomeProblemsonStructuraldesignandAnalysisofGlazingCurtainBuildingwithPointSupportAbstractThecompositionandkindsofthestructuralsystemfortheglazingcurtainbuildingwithpointsupportareintroduced.Theconstructionandthelayoutofthetension-rope-strutstructuralsystemanditsessentialcomponentsaredescribed.Someproblemsonthemechanicalfeaturesofthetension-rope-strutstructuralsystemunderloads,theinstallationofeachkindsofropes,therequirementsoftensionforceoftheseropesinthisstructuralsystemareexpounded;themethodofcalculationandtheloadcarryingcapacityoftheglasspanelofthisstructuralsystemarealsodiscussed.Keywordsglazingcurtainbuildingtension-rope-strutstructureLoadcarryingcapacityofglasspanel一玻璃幕建筑结构的组成与类别玻璃幕建筑是指以玻璃作为覆盖幕面的一种建筑，它可以是建筑的屋盖、墙体、楼层、楼梯、走道栏板或整个建筑。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，才能形成予期的建筑。这一结构体系称为玻璃幕建筑的支承结构，它与玻璃幕面共同组成玻璃幕建筑结构。1玻璃幕建筑结构的组成及基本要求玻璃幕建筑的支承结构可以是由玻璃或铝、钢等金属材料组成。因此可以说：玻璃幕建筑结构是由玻璃与金属等材料，经加工、连接和安装组成的可独立地承受各种可能荷载作用，并满足各预定功能要求的工程构筑物。通常，它包括玻璃面板、支承结构（含连接件）和基座（结构）等三部分。对于点支式玻璃幕建筑结构而言，连接件是指螺栓组件和支承装置；基座是指玻璃幕建筑结构赖以坐落支承的部分。玻璃幕建筑结构的板件、杆件、构件间的相互连接方法可有胶接、焊接和机械性连接等，且其连接型式也多种多样，无论那种都必须具有足够的承载能力和适宜的刚度。如上所述，玻璃幕建筑结构是一种工程结构，它所承受的荷载作用，可能是由自然环境影响和人为要求引起的。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求。当然，它作为玻璃幕建筑的外露结构，还应与建筑艺术美的要求相匹配。2玻璃幕建筑结构的类别在结构设计中，必须首先选择并确定结构的类别，并进而了解结构的性能和可能的荷载作用，才能正确地给出结构的计算模型和进行结构分析。对于玻璃幕建筑结构，可按以下条件划分其类别：宣（皮1嗓）益按玻璃壶面板此支承状恳况忙分为：王线支式肢结构和其点支式沙结构姐；俊（打2夫）研按玻璃永面板是现否作为床该结构肯的坑必要受雅力部件确分为：螺组合式淹结构和臣集合式做结构。黑前者玻葛璃面板存与其它阔板件共炭同组成蛙统一的概结构体头系，并永相互依情存不可触或缺，巨否则结巾构失效泰；后者圾，一般堡视玻璃若面板为纸其附属饿结构，国支承结舱构（包移括基座胁）为其训基本结塔构，二港者相对怜独立妄（锡3泰）普按支承勉结构万刚劲性咏分为毛：失刚性支汽承结构植（如梁移、刚架够、桁架址、网架粱等）和厅柔性支宪承结构拘（如张遥拉索杆劫结构等嫁）。前墙者组成乘结构的餐基本构漂件，均转为刚性秘杆件；难后者组勺成结构堤的相当煌多的基掏本构件司不是刚请性射,塑而是仅栽能承受蠢拉力的器柔性杆暑件。章二语葵叉张拉索付杆结构丑体系的马组成及火其布置出1瑞、甚么灰是张拉欣索杆结鲜构够张拉索猎杆结构沿是指由训柔性张愧拉索（缺或链杆责，下同薯）及刚域性撑杆敌组成的粱结构。夜它在设竭计、施沿工和使攀用过程宪中柔性柄索必须浙具有足塞够和适状当的张伍拉力。亚柔性索芦仅具有毯抗拉刚构度（界EA乔），当徒无张拉刑力时其搁抗压等舅刚度很天小，在版结构承鹊受荷载主中无供只献或可罪忽略。镜必须对春它们进粉行张拉松，使之践具有足界够的张易力，才旷能组成闻结构和求可靠地曾承受荷寿载作用搏。色刚性撑秀杆具有巴各种需灰要的，疑如拉、准压、弯诊等刚度瘦，足以定承受相右应大的术拉、压阻、弯曲采等作用吉力而不脸丧失其肝承载力仔。辨2胜、张拉杜索杆结仪构体系眼的组成辽这种结倘构体系嚷通常由悠张拉索留杆基本张结构组漠件和支珠座（结懒构）组遍成，必吹要时需欲设置平项衡重力赴性索和犬保证结广构体系捡的稳定烈性索。青其张拉酷索杆基扑本结构啦组件可叔以是自朽平衡的奏或非自米平衡的屠，后者能的张拉框索端部廊的张力瞎需由其裤支座（肺结构）康平衡。剂3钩、载张拉索妹杆结构亩体系的枣分类与染布置津张拉索品杆结构孝的体将系出,蒙按其受杰力工作鞭状况，艰可分为荷单向受胞力体系禁和双向惜受力体害系：馆（再1第）单向孩受力体南系是由散单一方卫向布置惯的若干召张拉索套杆基本家结构组补件和必万要的重后力与稳午定性索挽（或杆洪件）组轿成。骄双向受捐力体系除是由相低互交叉兽的张拉槐索杆基萌本结构植组件和脏必要时养的树一些重湾力与稳缎定性索质（或杆吐件）组阳成。其级交叉与候布置，尝常根据焦建筑及玩结构设掏计要求域确定，步可以是损正交正夹放，正敬交斜放观或斜交音放置等政。遇4罢、主受谜力索，编重力性梦索与稳狭定性索撕的作用腊和张力骑要求虎主受力意索宋---王-逐-些是张拉蚀索杆结车构体系门中基本贡结构组括件的主奸受拉力肆元件，缘应始治终具有凯足够而袋适当的香初张拉挨力，使久之不退六出工作汤和被拉摄断。倒重力性研索渴---稠-衰-傍为改善沈张拉索兄杆基本萄结构组换件的受倚力，用跌以平衡加重力性敏荷归载而设出置的拉庆索。一割般平行站于玻璃拥板面的瓜重力方尝向布置碑，可不兆需要太筒大的初秃张力，支但应张胶紧，并舟足以承军受其重炎力荷载区。亮稳定性凡索浪---羽-陈-希为保证舒张拉索胡杆结构庙体系中诚的基本苦结构组咱件及其持某些撑骨杆瞒平面外搬的稳定怨性和减秤少可能橡的风振婚而设置短的索，圈也常用最它保证瞧玻璃幕票结构体达系中某无些刚性顷构件的链平面外差稳定性资。这种某索的初挺张力虽秆不需很哈大，但曲索的张豪力设计缩，必须粱给上述传被稳定构构件以生足够的幸侧向支胀承力，贼以保证扎其不发栽生侧向鱼失稳。冶三吗臂棉张拉索暂杆基本李结构组借件的几密种常见堂形式暖张拉索分杆结构纠体系中门常见的歇张拉索途杆基本燕结构组兔件形式饱有：自崭平衡式离和非自籍平衡式愤两类，许如引图沿--瞒1沈和旧图赶--圈2伞所示。防前者其透组件中完的张拉拆索的索柜身和索棍的尽端递均与撑舍杆相互匀连接，句并其内端力自相国平衡；粗后者张扁拉索的鬼尽端不驴与撑杆勇相连，粗而是连防接在其筒边端支率座（结骗构）上抄，借助然支座对笔索施加落张拉，论因此仅北靠组件组自身各快索杆间级的作耻用库,秘不能形破成内力倘的完全幸平衡。细张拉索知杆基本众结构组纪件索的厌外形点给迹有抛搬物线形腔和折线荒形，在薪均布荷吩载下前峡者较后肺者合理恭。垦图钞—瓜1昂含自平衡宰式张拉翁索杆基兰本结构捞组浙件鸭染灾图拾—泪2陕风非自平来衡式张必拉索杆部基本结蜻构组件挥四累筑但张拉索穗杆基本丧结构组枯件的若熔干力学疮特性懒张拉索誉应始终氏处于张懂力正定管状态。殖研究分识析表明肉，此时修各杆（冻包专括索）润均对结圆构刚度僵及承载雨力有贡没献，否鲁则其结办构刚度仁将极大砖降低，客甚至其婆承载力涛丧失。体组件的屡几何特康性随其殊所受荷行载而有书较大改滥变酒，野属于炕几何易拉变形性结（柔遍性）结液构削。它与薯几何可仿变形性应（劲性定）结构冒或不变器形性（喝刚体）滋结构体尼系的分故析方法抛有所不营同辆。一般纽宜采用狂二阶分侮析方法闪。摘3妈、肢，由于岔它是由唐高强钢器丝绳（险绞线）绘经张拉漆形成的纤柔性结戚构，故广结构的认工傲作性能窗对设计吗、施工拢缺陷的抗敏感性肺较大，薯其中主原要有哑：倍障（翁1脊）受力寸分析及繁荷载组执合时，尽因采用漠线性方俯法，使豆内力的杜计算不姓准养；盘趴（粪2壤）体系牺刚度及偿承载力虾，因张肝力索的言张力不硬足或松落弛退出启工作时租，呈现本的非线货性或跳品跃性退僚化或丧迟失；电（赢3踪）温度拼的升或零降，使骄张拉索询松弛或标超张；纱（顽4梅）正确扎施加和腐监控索倍的张力嫩较困难总；稼（肉5盗）高张熊力索杆倘的缺口栗应力集现中酱,件引起的公高强钢别索应力涂腐蚀；折（诱6狱）塑性究及韧性防差的超沈强度钢溜材的应弹用；谈（宫7启）自平牲衡组件慰中纵向塌主撑杆牛的复杂扔受力；蜜（道8迈）高强桂钢索及谊其连接撤，因材典料、构未造、和企工艺性常缘故，获存在的绿类裂纹粥性缺陷陶等。凉五录海拿张拉索抱杆结构太体系设铺计中的崖若干问稳题因体系的贸选择图单向受缴力体系干的布置督、索张稻力施加挪和控制魄相对比贤较简单终，受力吧明确。约当其为吧单跨时已，可不慕受支座额刚度影砌响；但血当为多劣跨连续辽时，支共座的压肢缩刚度油对结构貌内力和臭变形有吹相当大鲜的影响溉。常为哥不太大体建筑面盐积空间颠及荷载匆情况下撒采用酿。搅晒冤旧废笋旱到闲双向受臣力体系冒的布化置慧,倍可有多径种型式慰，其索肥的张拉害力的施群加和控成制比较停麻烦，腿受力复械杂。但粱在相同蓝建筑面脂积空间约及荷载摘情况下我索的张律力较小发，且常僵可省去粘一些重桐力性索叉和稳定朵性索。船故相对雄较省钢章，而为提较大建杨筑面积旋空间及阔荷载情壤况下采截用。极2梅鲜体系的沫布置眼单向受骡力体系筑布置中鱼，常需菊设重力课性索，汗必要时目应布置穷稳定性地索。垫双向受方力体系啦布置中秘，多在氧短向布痕置主受庙力基本勉结构组壁件，长骗向布置坊辅受力戴基本结卸构组件戚的单元疾，二者废的横向辈撑杆常窑共用。卷当辅受北力基本槐结构组乐件的某卫些索元熄与重力改性索位个置一致食时，二果者可合晶而为一踩。阔平面自面平衡基派本结构辱组件及猾平面钢居桁架常佛作为单拾向受力疏体系的弯中间支尤座，此厦时应考没虑其平恼面外稳衔定性的传保证和焰必要的温止失稳股元件的欧设置。嘴3携得荷载、善作用值溪及其可警能组合磁丹对于张替拉索杆算这种柔哪性结构羊，理应弦采用非圣线性二师阶分析击方法进骑行结构脑计算，恢其荷载某作用也泻应先组假合，后也逐级施称加，但茧在实际扎中很难酷实施。幸一些研本究分析及表明：歼对于一绣般不大吗的张拉研索杆结照构，如乔具有适云当的初自张力时月，可以捆按一阶物分析，钩荷载作蝶用采用克线性组转合，构涛件计算躺中考虑苏二阶效控应。这刻样引起搁的误差墨不会很沙大。统活载，次风载与三地震作薪用等可炸变性荷甜载作用惧的可能戴组合及罚其组合赔系数的棒选择，盗应按现露行《建嘉筑结构鲜荷载规息范》执卫行。考歇虑到尚厕无数十商甚至千健百年一爪遇的风晨载同时沾发生地马震的历吨史记载驴，而且访二者的膝峰值又手都是瞬婶间一过义性的作墨用，玻炒璃幕建房筑结构日的自重磁又不很且大，故豆对这种拒结构而痒言，风奸载作为滴第一可纹变荷载呼与地震其作用组骑合似不偷必要。铃当然设猴防烈度饰下的地隔震作用陶与可能跪的风载羡组合是糖应该的址。怪张拉索蓬初始张果拉应力生值的选害定与最歌小值的限控制阻张拉索寒杆结构供同其它天结构的慈根本区它别在于订其受拉钞杆件应肌始终处脉于张拉殊状态，家即必须恐保持其艺内力是壮正定性奴。一旦序呈现非自正定时接，结构梳刚度将语极大降愁低或承幕载力丧润失。而每保持张场拉杆受肌力正定届性的关挪键是正堂确地设夹定其初既张力值谋。初张勒力值设都置过小箱，不利婶荷载作炉用下，遇一些张遭拉杆将士因其内逗力减小浊为零（育负）而损退出工关作，致冲使结构斧性能退怜化；如史果初张祝力值设低置过大践，不利锋荷载作燕用下，蜂某些张喉拉杆将西因其强妹度不足械而破断云，致使尺结构毁东坏；如晨其截面碧设计过会大，不属利荷载密作用下沾，这些唇张异拉杆虽痛不会因降其强度炭不足而待破断，弯但却材绿料增多窄，索直厨径粗影授响结构街的轻盈尽通透性品。对于养如沾图公---敏1晒，括2糕示结构除组件，影当作为材玻璃幕志结构，炒可能承剑受正、头反两方社向荷载书时，其呢主张拉雷索杆的耀初张应恐力值韵σ钻0震的范围纳可按以弯下建议泪设置：杠（妖1爪）对于烤普通强觉度不锈遭钢材，箩当以其匀抗拉屈坛服强度翼设计值浆f谢d巩考虑时吵，设为火：序米2界5玻%仆≤型σ竞0伴/莫f马d闷≤更50苍%击垂稼洒脂瞎乎奶退惠料（圾1逢）案（辜2功）对于姿高强度恋钢材，菜当以材释料抗拉曲极限强息度设计陶值考虑纺时，如秋取其设灾计值为靠：兆f祸d为≤悉0.4漠5佛f歇u悼挡，将其阀代入式潮（能1痕）并取类整则有策：黑12扫%误≤吐σ排0用/鲁f膝u垒≤柜22躺%安值庭乞家应忠核庸晌企接（夏2赏）湿需要指门出的是鸭，初张框力对张马拉索结茫构是必架须的，扰且随其陶值的增申大，组叹件刚度窄也有提药高，但挥提高有化限，不币如增大晨张拉索课的面积给有效。铸至于重贸力性索土的初张圾力可不忧必施加讯过大，洁σ搞0险∕拒f励d抹≈锤10扒%仁；稳定败性索的络初张力斤，则应烦根据被糖保证构掠件稳定助性所需怒要的支轧撑昆力墓,瞎参考有上关文献舌资料确阿定。娇5烟循甜风荷载协标准值电及其风狠振系数胳风荷载织标准值它的计算赞方法在扰《建筑触结构荷熟载规范控》已经属给出为铜：间（盛1醋）当计怖算主要许承重结涛构时承w罪k=画β抽z狂μ脏z午μ果s峡w移0粒苦亮漠负挂仅右杜振粥星译惊（倍3期）昆式中：践β稀z--摄结构在鸟高度程Z哄处的风宽振系数预：迟《建筑盾结构荷浩载规范宰》监（鼻GB5趴000碧9-2层00暮1寿）取幅β握z=1缓+解ξ南×饮ν碑×目φ些z/古μ斥z骑《玻璃钥幕墙工沫程技术罗规范》恳（辰JGJ份1饥02-岸9校6凳）低取隐β碧z=众2.风2衫5泥；溜《点支记式玻璃阀幕墙工召程技术否规程》书（窑CEC讨S挠12宇7群：脑200检1钓）桶规定：匹计算支遮承结构悦时取悲β肆z=1吓.吸1告（朵1+林ξ统×呼ν续×抢φ占z/素μ省z往争）事（谣2普）当计地算维护界结构时邮w吓k=烘β坑g垃z词μ山z奶μ席s迫w珠0婆蚂夜辈侨参夕垫纲瞎找茂援管导（退4泊）焰佛式中质：籍β叙g拣z--吃结构在推高度花Z债处的阵拴风系数回，《建芬筑结构蒜荷载规百范》晨（俘GB5牌000沈9-2收00原1答）用稼(脚5)祥确定。叉β箩g傲z==劈k强（车1+2有μ蒙f禁）低剧勺籍胳泰傻虹鼠转桶软冤剪装（俘5津）式中外：描k--耕地面粗稼糙度调沿整系数疯，细对仅A磨、耽B侵、庄C慌、孙D咳四种分桂别没取熟0.9汗2圾、野0.督8吼9闹、偷0.8眯5轻、溉蛋0识.播8渣0茅；登μ逼f李-俱脉动系块数，按固式躬（合6援）确定起。烛μ答f=0凡.5×烂35菜1.8扔(说α常-0.务16)同(絮z/1肃0)父-软α门秘(聋6蔬)趴式中睁：天α存--悄地面粗帆糙度指务数，对波应沉于谊A境、妈B肠、意C充、欧D拿四类地吴貌，分牛别取纽0.1胀2普、蒜0.1蹲6匀、偷0.2夏2闹、楼0.3弓0派中抄需要指牲出的是叉，上述统《建筑辨结构荷忠载规范按》给出蜡的抢β额z泡仅对高转层建筑斥和高耸贤塔桅型朱结构较薪有可操榨作性予；挠《点支局式玻璃荒幕墙工彩程技术凝规程》滚（智CEC但S晶12毁7羽：卡200塘1记）喂也仅列什出了与泰《建筑的结构荷布载规范刘》给出痰的病β宋z济同样的痕表达式届（仅多泊乘角了翁1艘。证1遭的系数团），并竖未给出秒式中各燥参数的食计算方恢法，二湿者对玻捧璃幕墙集建筑结御构是否尺适用禁和具有杰可操作乏性，值粉得研究酷。伯网关于基葡本结构课组件的株抗弯刚咽度及挠载度控制粒与要求驰对于张梨拉索杆包结构体庄系的一柔些常用轧的基本瓜结构组臭件，一巴般地说轿，其抗针弯刚度剥取决于记组件的览几何形币式、矢窗高、矢断跨比、垮张拉索城杆的截稻面积和价张拉索齐的初张较力等。部就组件泰的几何然形式而惯言，相局同条件咐下，自劣平衡体这系最好宇；其次工为非自粮平衡体惑系中的悄双索鱼亮腹形；泳直索形享最差。寒同一种守组件其促本身的垂几何构感成对于诞其抗弯读刚度也仇有不小昏影响。抓张拉索绒的初张瓣力对其席抗弯刚坏度虽有富不可忽疏略的影覆响，但例当张拉值足够紧索后，张醋拉索张蔑力的增忘加对其扣抗弯刚降度的贡树献很有陵限，如柜欲提高刚其抗弯幕刚度，伸需要增闹大张拉章索杆截东面积或涉调整组喝件的几乞何形式肌和尺寸遵。抚在实际醒工程中锡对于张突拉索杆股结构体谷系的难挠度控进制十分商必要兄，它对掠防止玻端璃幕结苗构不必惑要的振规动和玻笋璃挤压通破坏等冤有重要暴意义。刻要求过严严，实枪际工程兴很难达肚到，也散不一定包需要；贡要求太症松，又模可能出奸现工程肆损害，昆具体指无标需要惰研究确横定。酱六焰耳剖关于有微孔玻璃央面板的诚承载力老计算能1概灿集合式督结构体抱系中的胃玻璃强起度计算海董笨前已指颤出：集锦合式结性构中的裕玻璃是拘体系中暂的附属浑性结构恢，其受可力相对饭独立，仆不受其谷支承（帅基本）姜结构的择影响。场在垂直木于玻璃容板面均璃布荷载斗，如风创等的作栽用下，穴玻璃板盛面受弯龄曲工作期。由于堵玻璃板多钻孔、领切边、回磨边以膏及钢化忍等加工校的影响证，其边垒缘类裂降纹性缺贡陷大小粱的随机播性尚不秩清楚；可点支式摸有孔玻涌璃板孔柄边应力涉集中，看因受连叶接组件臣、玻璃贿板厚度台及其孔湖的几何闲特性等黎影响，岭故其应个力和强院度的严纯格计算脂有待深混入研究龟。一些炉研究表铁明：点忽支有孔够玻璃板凑在垂直菠于玻璃蛋板面均伍布荷载润作用下端其破坏时常由孔鹊边开始撕发生；督点支处视承载力衣与玻璃托板厚度怜、孔径取及其连笋接组件凶的结构兄构造和森材料等母因素有嗓关，当读这些因于素有较厕好匹配荒时，此扯承载力呢可能比柳相应均续布荷载解下玻璃炭板面的拜抗弯强瓦度高，葱否则较龄低。有激鉴于此讨，对于共有孔玻走璃面板周的承载杨力计算圈，一般撞可分别稿计算其距玻璃板歪面的抗趁弯强度谈和点支失处节点剑承载力自，并取躲二者中外的较低承者，以胞保证安哭全。齿（飘1倘）玻璃阻板面的荐抗弯强细度计算鱼，可用排以下表非达式：拔σ贡ma瓦x犯≤代f路g灿晨卫（捷5丘）塘式中懒：赚丘σ烦ma搂x灭—塑璃板边庸缘或板矿面中的驴最大弯秃曲应力言，可由标一些手损册，文志献沃[3历]茧或规愈程病[4汤]且中查获涌；役辱f填g绕—赏为玻璃欢板边缘唤或板面菊的强度股设计值要，可由俭相应规稼程棉[抵4膝，气5叨]疫查得。具（活2颠）点支按处节点粘承载力劫计算，饺可用以芝下表达扇式：幼F若≤乐R麻g庄冤赵（蝶6好）浊式中：着F倡—雷点支处傲节点上踢荷载和租作用的封设计值躺（刊k怖N赌）；寸R株g潜—练玻璃面巧板连接疾节点承落载力的胶设计值皆（晶k刷N丑），一需般由试饺验研究汁确定。袭文颂章熔[2窑]牺曾经对音带金属挺连接组册件（紧番固件）暑的有孔虏玻璃的耽承载力赚进行了肝研究，滨分别给著出了，辆考虑浮迷头和沉垮头连接屠组件与通玻璃接睬触时，盆垂直于墨玻璃板扶面的极辈限力表尺达式：让F假f=0洪.00品15蛋td姐+0.宽439杜6宵t悟-扎0.0漠122铅d鼓-1.颤140逢7(妻kN血)(杰7)滑F晚c新=0.斥001破7枪td旬+0.嗓338夫8栋t产-济0.0绕165钞d团-0.席562甜5(队kN搬)鸣(8班)们需要指钞出的是肾，式疼（妈6谣），罗（氏7垂）是在登特定的壤连接组皱件和玻宁璃强度哈下得出枕，式中书参数组粪成的量比綱，表旦面上也片不协调掏一致，冤其普遍华适用性绞尚需结菌合具体弊情况再滤研究、佳试验确灾定。鹊当然，煌尚需根柿据