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序論：在您撰寫幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、風(fēng)荷載、溫度應(yīng)力、地震作用力
Abstract: the design of curtain wall structure, related to the construction of curtain wall, curtain wall maintenance and maintenance, as well as the approval, directly affects the cost of the project, structure design, not only the construction, maintenance and the maintenance are convenient, but also can reduce the engineering cost. I will design wind load, temperature stress, seismic force is expounded, and provide the basis for future maintenance work, for reference.
Abstract: the design of curtain wall structure, wind load, temperature stress, seismic force
中圖分類號： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）
引言隨著社會的發(fā)展,外墻的裝飾越來越向美觀、豪華發(fā)展,如玻璃幕墻、鋁塑板幕墻、石材幕墻等高級裝飾越來越多,在滿足了外墻美觀需要的同時,怎樣保證幕墻的安全性也是人們關(guān)注的問題。按規(guī)定,外墻幕墻應(yīng)有專業(yè)設(shè)計圖紙,發(fā)包給有施工資質(zhì)的隊伍施工，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，直接關(guān)系到幕墻的施工，幕墻的保養(yǎng)與維護(hù)，以及驗收，直接影響工程造價，好的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅施工、保養(yǎng)與維護(hù)方便，更能降低工程造價。本人就結(jié)構(gòu)設(shè)計中風(fēng)荷載、溫度應(yīng)力、地震作用力發(fā)表自己的看法。
正文幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
計算時通常考慮材料的自重、所受風(fēng)荷載及地震荷載，并根據(jù)荷載作用方式對其進(jìn)行組合。其相應(yīng)分項系數(shù)及組合系數(shù)都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求取用，對某些特殊的建筑物，設(shè)計說明書中對相應(yīng)荷載計算取值會有特殊要求，在計算時應(yīng)和規(guī)范對照取其最大值。對干掛體系進(jìn)行計算時，應(yīng)根據(jù)剛體的力的傳遞的特性，確定其所受荷載進(jìn)行力學(xué)計算。有時。一些荷載不易確定時，可通過模擬試驗來確定其大小。
1、風(fēng)荷載
對于高層建筑，風(fēng)荷載是主要的外力作用，在建筑物的生存期內(nèi)，幕墻不應(yīng)由于風(fēng)荷載而損壞，因此宜采用50年一遇的最大風(fēng)力，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBJ9-87圖6.12《全國基本風(fēng)壓分布圖》中的基本風(fēng)壓值是30年一遇，10分鐘平均風(fēng)壓值，進(jìn)行幕墻設(shè)計時，應(yīng)采用陣風(fēng)最大風(fēng)壓，即換為50年一遇的最大風(fēng)力。根據(jù)這個要求，10分鐘平均風(fēng)速應(yīng)轉(zhuǎn)換為3秒的陣風(fēng)風(fēng)壓，幕墻設(shè)計時采用的風(fēng)荷載體型系數(shù)，應(yīng)考慮風(fēng)力在建筑物表面分布的不均勻性。
作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計算：
WK＝βoUzUsWo
式中WK椬饔糜誚ㄖ磺繳系姆綰稍乇曜賈?
βo－陣風(fēng)風(fēng)壓系數(shù)
Uz－風(fēng)荷載體型系數(shù)
Us－風(fēng)壓高度變化系數(shù)
Wo－基本風(fēng)壓(KN／m2)，應(yīng)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GBJ9-87
圖6.12《全國基本風(fēng)壓分布圖》中的數(shù)據(jù)采用。
一般高層建筑幕墻風(fēng)荷載值應(yīng)再加大10％。
淮北地區(qū)基本風(fēng)壓為343N/m2，大廈樓頂標(biāo)高達(dá)到35至40m，根據(jù)計算，遼寧交通大廈的最大風(fēng)荷載達(dá)到了2130.03N／m2,折合217.35Kg／m2。
2、溫度應(yīng)力
幕墻設(shè)計時要考慮年溫度變化T所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，T一般由兩種原因產(chǎn),一是每年夏季最高溫度與冬季最低溫度之差，二是幕墻本身材料的反射和吸熱性質(zhì)，為安全計，T可考慮為80℃。
3、地震作用力
我國是一個多地震國家，6度以上地區(qū)占中國國土面積70％以上，絕大多數(shù)的大、中城市都考慮設(shè)防，遼寧也不例外。
在地震作用下，幕墻構(gòu)件和連接件會受到猛烈的動力作用，其破壞很容易發(fā)生，防止震害的主要途徑，我們考慮為加強(qiáng)構(gòu)造措施，使幕墻處于彈性狀態(tài)。在常遇地震作（比設(shè)防烈度低1.5度，大約50年一遇），幕墻不能破壞應(yīng)保持完好，在中震作用下，（相當(dāng)于比設(shè)防烈度高1.5度，大約1500-2000年一遇），必須會嚴(yán)重破壞，玻璃破碎，但骨架不應(yīng)脫落倒塌，幕墻的抗震構(gòu)造措施，應(yīng)保證上述設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)。
根據(jù)國際上通用的抗震設(shè)計要求，我們認(rèn)為：
平面外地震作用可按下式計算：
QE=βEamaxG
平面內(nèi)的水平震作用可按下式計算：
PE=βEmaxG
目前，在玻璃幕墻中，除全玻幕外，一般均采用熱反射鍍膜玻璃，生產(chǎn)這種玻璃有多種方法，如：真空磁控陰極濺射鍍膜法，熱噴涂法，電浮化法，化學(xué)凝膠鍍膜法等，不同的工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品其質(zhì)量是有差異的。根據(jù)我們多年從事幕墻專業(yè)的經(jīng)驗以及國外的許多資料，認(rèn)為選用真空磁控陰極濺射鍍膜玻璃和熱噴鍍膜玻璃比較好。國內(nèi)比較好的生產(chǎn)廠家有陽光玻璃公司，南方玻璃公司，興業(yè)玻璃公司，他們的玻璃質(zhì)量應(yīng)該是非常好的，僅是某個廠家更專長于某種顏色系列，國外玻璃廠家較好的有PittsburgPlateGlass，Inc.，（簡稱PPG）FordPlateGlassInc.，旭硝之公司。
由于最近十年來，我國的玻璃工業(yè)發(fā)展迅猛，質(zhì)量水平已達(dá)到相當(dāng)高的層次，不比國外的遜色，國產(chǎn)玻璃已完成可以適應(yīng)各種幕墻的要求，價格又比進(jìn)口的要低。
耐候膠、結(jié)構(gòu)膠屬硅酮膠類，世界上最優(yōu)秀的硅酮膠集中在美國，以GE、創(chuàng)高DowCorning為最優(yōu)。以下以GE膠作一個介紹。
結(jié)構(gòu)硅酮膠分為中性結(jié)構(gòu)膠、酸性結(jié)構(gòu)膠、中性結(jié)構(gòu)膠分為單組為SCS-4000，雙組分SCS-4400，主要應(yīng)用于陷框和半隱框玻璃幕墻上玻璃與鋁型材的粘貼，任何一個工程，均要對玻璃與結(jié)構(gòu)膠做相容性試驗，以確保安全，酸性結(jié)構(gòu)膠為SCS-1200，主要應(yīng)用于全玻璃幕墻中玻璃之間的粘結(jié)，其特點為透明色。
耐候硅酮膠最常用的是SCS-2000，應(yīng)用于幕墻分格脹縮縫的防水處理，其良好的耐候性、彈性完成可以保證幕墻的防水性能。
鋁合金型材，幕墻用鋁合金型材有著極其嚴(yán)格的要求，其合金成份要符合建筑用鋁型材國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，合金成份代號為6063。型材表面要進(jìn)行陽極氧化處理，氧化膜厚度為15μ，質(zhì)量應(yīng)符合GB5237-93的規(guī)定。國內(nèi)型材質(zhì)量較好的的廠家有無錫錫廈、深圳華加日、廣東大明等。
幕墻的保養(yǎng)與維護(hù)，為了使幕墻在使用過程達(dá)到和保持設(shè)計要求的功能，達(dá)到預(yù)期使用年限和確保不發(fā)生安全事故，按照國際慣例，幕墻在正常使用時，除了正常的定期和不定期的檢查和維修外，還應(yīng)每隔5年進(jìn)行一次全面檢查，以確保幕墻的使用安全。對玻璃、密封條、密封膠、結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在不利的位置進(jìn)行耐老化性檢查。
關(guān)鍵詞：建筑幕墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；計算方法
引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，幕墻已不僅僅用于大中城市的高層和高檔商業(yè)建筑，越來越被中小城市的開發(fā)商所青睞。然而長期以來，建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不承擔(dān)幕墻的設(shè)計，而是由制造廠家自行設(shè)計、自行負(fù)責(zé)。具備一定技術(shù)實力的制造商，基本能保證有可靠的技術(shù)服務(wù)，由于廠家隸屬于不同行業(yè)，采用不同的標(biāo)準(zhǔn)十分不統(tǒng)一，往往出現(xiàn)一些嚴(yán)重安全隱患，對于小城市中不具備技術(shù)實力的廠商，安全問題更為嚴(yán)重。在建筑物建設(shè)“安全、適用、經(jīng)濟(jì)”的前提下，明確幕墻材性要求和幕墻設(shè)計刻不容緩。
1 墻的構(gòu)成
目前被廣泛用于建筑工程幕墻的材料主要有：玻璃、鋁材、石板材。幕墻作為建筑結(jié)構(gòu)主體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要由三部分組成： (1)幕墻構(gòu)件(玻璃、鋁材、石板材等)；(2)橫梁； (3)立柱。它們?nèi)咧g的關(guān)系是：幕墻構(gòu)件支承在橫梁上，橫梁連結(jié)在立柱上，立柱則懸掛在主體結(jié)構(gòu)上。
2 設(shè)計荷載
荷載的選取計算是幕墻結(jié)構(gòu)計算的先決條件，幕墻主要考慮以下幾種荷載作用情況：
2.1 永久荷載 鋁幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時適用的永久荷載主要是玻璃、面板、鋁框及支撐系統(tǒng)的相關(guān)自重，其比重為：玻璃2 500 kg／rn3，鋁2 700 kg／m3，鋼材7 860 kg／m3。
2.2 風(fēng)荷載 風(fēng)荷載作為幕墻設(shè)計中最重要的荷載要素，因密切關(guān)系到幕墻經(jīng)濟(jì)性，所以需要正確理解和使用對風(fēng)荷載有很大影響的環(huán)境條件(地面粗糙度、各種系數(shù)等)。
按照GB 50009―2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第7章風(fēng)荷載，JGJ102―2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以用護(hù)結(jié)構(gòu)來計算風(fēng)荷載。如果是非正常形狀建筑或是超高層建筑按其周圍建筑的位置與周邊環(huán)境的不同，風(fēng)荷載特性也隨之變化，這時要通過“風(fēng)洞實驗(Wind Tunnel Test)”確定風(fēng)壓作用區(qū)域，設(shè)計要按風(fēng)壓區(qū)域來分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究，并考慮其經(jīng)濟(jì)性。
2.3 積雪荷載 積雪荷載是采光頂(Sky Light)位置以及幕墻發(fā)生傾斜時須和永久荷載一起考慮的荷載，可參照GB 50009.2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第6章雪荷載計算選取。
2.4 地震作用 根據(jù)GB 50011―2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范計算地震作用，這里應(yīng)特別注意幕墻的水平變形。各層的框架沿水平方向相互移動，連接在框架上的幕墻也相互不同地移動著，這時由于各層的變形差異(層間變位)，幕墻將產(chǎn)生平面內(nèi)變形?？蚣苁侥粔ψ?yōu)樘菪?，但因為玻璃不允許發(fā)生平面內(nèi)變形，所以玻璃與框架之間應(yīng)有適當(dāng)縫隙；單元式幕墻由于單元間橫向連接插芯(Stack JointSleeve)產(chǎn)生比框架式幕墻小的梯形變形。平面內(nèi)方向的變形是以支承件(Anchor)作為支點而形成，所以使支承件受到平面內(nèi)方向的水平力，此水平力與幕墻的重量成正比。
3 幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析
3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 1）幕墻主要構(gòu)件應(yīng)懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，斜墻和玻璃屋頂可懸掛或支承在主體結(jié)構(gòu)上。幕墻應(yīng)按圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，不承受主體結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用；2）幕墻及其連接應(yīng)有足夠的承載力、剛度和相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力，避免在荷載、地震和溫度作用下產(chǎn)生破壞和過大的變形，妨礙使用；3）非抗震設(shè)計的幕墻，在風(fēng)力作用下其幕墻不應(yīng)破碎，且連接件應(yīng)有足夠的位移能力使幕墻不破損、不脫落；4）抗震設(shè)計的幕墻在常遇地震作用下幕墻不應(yīng)產(chǎn)生破損；在設(shè)防烈度地震下經(jīng)修理后幕墻仍可使用；在罕遇地震作用下幕墻骨架不應(yīng)脫落；5）幕墻構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)考慮在重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用、溫度作用和主體結(jié)構(gòu)位移影響下的安全性。
3.2 設(shè)計方法 幕墻作為建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用彈性方法計算，具體可參見《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102―96的有關(guān)部分。
3.3 荷載作用類型 1）重力荷載。包括幕墻構(gòu)件、橫梁、立柱的自重。當(dāng)采用吸水、吸濕性材料時，應(yīng)考慮吸水、吸濕后自重增大。幕墻應(yīng)考慮平面外的施工荷載。豎直幕墻可按10 kN／m計算。2）風(fēng)荷載。其取值應(yīng)參見與各結(jié)構(gòu)工程有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。3）溫度作用。幕墻設(shè)計時應(yīng)考慮年溫度變化T。T由當(dāng)?shù)貧夂驐l件、幕墻的顏色和反射性能決定。當(dāng)缺乏必要資料時，T可取為800℃ 。
此處T是指幕墻的年溫度變化，由于太陽直接照射，幕墻本身溫度會高于氣溫。因而T會大于氣象的年溫差。
4）地震作用。幕墻的主要受力構(gòu)件(橫梁和立柱)及連接件、錨固件所承受的地震作用，應(yīng)包括由幕墻構(gòu)件傳來的地震作用和由于橫梁、立柱自重產(chǎn)生的地震作用。
計算橫梁自重所產(chǎn)生的地震作用時考慮幕墻平面內(nèi)和平面外兩個方向。
應(yīng)當(dāng)說明： 對于玻璃和金屬板來說， 風(fēng)荷載起控制作用，而地震作用產(chǎn)生的應(yīng)力較小。
3.4 幕墻材料內(nèi)力設(shè)計計算 幕墻材料為玻璃時，設(shè)計參見《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJl02―96的相應(yīng)部分；鋁板按板肋區(qū)格的四邊支承條件進(jìn)行內(nèi)力設(shè)計： (1)沿板肋四周邊緣為簡支邊； (2)中肋支承線為固定邊。石板可按不同的連接方式，按四角支承矩形彈性板計算內(nèi)力。
3.5 橫梁設(shè)計 橫梁為雙偏心受彎構(gòu)件，通常按兩端簡支設(shè)計。
3.6 立柱設(shè)計 立柱通常為偏心受拉構(gòu)件，應(yīng)避免設(shè)計成偏受壓構(gòu)件。
3.7 幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計 1）幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接位置與連接方式，應(yīng)考慮以下要求：① 對重力荷載、風(fēng)茼載、地震作用和溫度作用有足構(gòu)的承載力；② 在上述荷載和作用下，不應(yīng)使幕墻構(gòu)件產(chǎn)生有害變形；③ 當(dāng)主體結(jié)構(gòu)與幕墻產(chǎn)生相對位移時，不應(yīng)影響幕墻的性能：④ 連接件應(yīng)進(jìn)行計算或?qū)嵨镌囼?，以確保其在各受力方向均具有足夠的承載力。受力鉚釘和螺栓，每處不得少于兩個：
2）連接件承載力沒計應(yīng)以下要求：① 連接與主體結(jié)構(gòu)的錨固強(qiáng)度應(yīng)大于連接件本身承載力設(shè)計值；② 與連接件直接相連的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有足夠承載力； ③ 連接件的焊縫、螺栓和局部擠壓應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJI7―88的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。鋁合金材料應(yīng)采用相應(yīng)的物理力學(xué)性能指標(biāo)。
3）豎直幕墻的立柱應(yīng)懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，應(yīng)使立柱處于偏心受拉工作狀態(tài)：立柱與主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置過渡桁架時，也應(yīng)可靠連接；鋁合金立柱與鋼桁架連接應(yīng)考慮溫度變化時兩者變形差異產(chǎn)生的影響。
4）幕墻構(gòu)件與鋼結(jié)構(gòu)的連接可參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJI7―88的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。
3.8 預(yù)埋件設(shè)計 幕墻主體與混凝土結(jié)構(gòu)宜通過預(yù)埋件連接，預(yù)埋件必須在主體結(jié)構(gòu)混凝土施工時埋人，因此幕墻設(shè)計應(yīng)盡早進(jìn)行。當(dāng)沒有條件采用預(yù)埋件連接時，應(yīng)采用其它可靠連接時，應(yīng)采用其它可靠連接措施，并通過試驗確定其承載力。膨脹螺栓一般只用于舊建筑改造加設(shè)幕墻的工程，此時每隔3～4層宜鑿開鋼筋，加焊鐵件與幕墻連接。預(yù)埋件設(shè)計按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJIO一89有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算，并應(yīng)符合有關(guān)的構(gòu)造要求。
4 結(jié)束語
了解到幕墻設(shè)計的重要性，作為幕墻結(jié)構(gòu)工程師更不能盲目地照搬照抄規(guī)范，應(yīng)該把它作為一種指南、參考，在實際設(shè)計項目中做出正確的選擇。這就要求結(jié)構(gòu)工程師對整體幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計有透徹的認(rèn)識和掌握，并與實際工程相結(jié)合，使幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路得到拓寬，促進(jìn)幕墻技術(shù)的良性發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
［1］玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范（JGJ102―96）［S］.
關(guān)鍵詞：點式玻璃幕墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)選型
Abstract: point glass curtain wall with more advantages, in building a wide range of applications. Bullet point glass curtain wall glass curtain wall point independent of the supporting structure, and has a certain independence, the analysis and design principles and main body structure similar, this paper will point the glass curtain wall structure design was briefly discussed in this paper.
Keywords: point glass curtain wall; Structure design; Structure selection
中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
點式玻璃幕墻系指幕墻的鋼化玻璃面板通過不銹鋼爪接件連接到支承鋼結(jié)構(gòu)上，具有獨立的支承體系，且鋼化玻璃面板與支承結(jié)構(gòu)通過不銹鋼爪接件分離開來，鋼化玻璃面板之間只有防水膠，沒有鋁合金框架，使得點式玻璃幕墻建筑具有更加通透的建筑效果。點式玻璃幕墻一改過去著重用玻璃來表現(xiàn)窗戶、表現(xiàn)建筑、表現(xiàn)質(zhì)感、表現(xiàn)體型的傳統(tǒng)做法，更多地利用玻璃的透明特性，追求建筑物內(nèi)外空間的流通和融合。因此，點式玻璃幕墻一經(jīng)出現(xiàn)，便在世界各地迅速發(fā)展。
本文結(jié)合中山市美捷時新廠幕墻工程對點式玻璃幕墻設(shè)計進(jìn)行了簡要的探討，本工程幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。建筑抗震設(shè)防類別為丙類,抗震等級為三級。抗震設(shè)防烈度：7度，地震峰值加速度：0.10g，基本風(fēng)壓W =0.70kN/m,幕墻最大風(fēng)壓處的陣風(fēng)系數(shù)取1.6495,體型系數(shù)取-1.2,高度變化系數(shù)取1.3733.點式玻璃幕墻采用12+12A+12mm鋼化中空玻璃。
點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
點式玻璃幕墻具有獨立的支承結(jié)構(gòu)，具有一定的獨立性。因此，在分析方法和設(shè)計原則方面，點式玻璃幕墻和主體結(jié)構(gòu)沒有什么區(qū)別。
2.1 點式玻璃幕墻的基本設(shè)計原則
由于點式玻璃幕墻有其獨立的支承結(jié)構(gòu)，因此，其基本設(shè)計原則應(yīng)該是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)基本原則的總體框架內(nèi)的一個“子系”，也就是說，要在概率極限狀態(tài)設(shè)計指導(dǎo)思想下，分別進(jìn)行點式玻璃幕墻的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。
2.2 點式玻璃幕墻荷載分析
荷載分析是所有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。點式玻璃幕墻分析、設(shè)計中要考慮的荷載包括自重荷載、風(fēng)荷載、地震作用、溫度變化、雪載以及施工可變荷載等。幕墻處于建筑物的最外層，對風(fēng)很敏感，風(fēng)荷載分析對幕墻設(shè)計十分重要，不可忽略。由于點式玻璃幕墻大多用于標(biāo)志性公共建筑，地震災(zāi)害帶來的負(fù)面效應(yīng)很大，因此，地震作用分析也是幕墻荷載分析中非常重要的一環(huán)。和大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)一樣，水平地震作用是點式玻璃幕墻設(shè)計必須考慮的。同時，由于現(xiàn)在很多采光頂和大型雨篷也采用了點式玻璃幕墻技術(shù)，很多場合還必須考慮其豎向地震作用?；谕瑯拥睦碛桑c式玻璃幕墻設(shè)計中還必須考慮雪荷載。此外，由于幕墻面板一般固定在獨立的支承體系上，施工可變荷載也是必須考慮的。
2.3 點式玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計
點式玻璃幕墻內(nèi)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先必須進(jìn)行幾何穩(wěn)定性分析。其支承體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求很高，點式玻璃幕墻設(shè)計和一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最大的不同之處在于，其建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計的一體化、晶瑩通透的建筑效果往往要求支承體系簡潔、細(xì)小，桿件布置不落俗套而富于變化。為了達(dá)到這一效果，許多點式玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu)成為桿件少到不能再少的靜定結(jié)構(gòu)這時，稍有不慎，體系的幾何穩(wěn)定性就得不到保證。因此，體系的幾何穩(wěn)定性分析，在點式玻璃幕墻設(shè)計中尤為重要。
2.4 點式玻璃幕墻的玻璃面板分析
在點式玻璃幕墻設(shè)計中，目前尚未將玻璃面板作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件來考慮，但必須對其進(jìn)行獨立的強(qiáng)度分析。眾所周知，只要薄板的邊界條件稍加改動，其解的結(jié)構(gòu)就完全不同現(xiàn)行玻璃幕墻規(guī)范中關(guān)于玻璃面板的計算，采用基于經(jīng)典的四邊簡支薄板理論，完全不適合點式玻璃幕墻面板的內(nèi)力分析。
點式玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)選型
結(jié)構(gòu)選型是根據(jù)建筑物的基本特征，選擇合適的結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系并進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置。結(jié)構(gòu)選型是結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要的一步，是一項綜合性很強(qiáng)的技術(shù)工作。在支承結(jié)構(gòu)方案確定以后，我們才能進(jìn)行支承結(jié)構(gòu)的各項具體設(shè)計和驗算。不同的幕墻建筑有不同的支撐結(jié)構(gòu)方案。一般要考慮下列因素：1）建筑功能。結(jié)構(gòu)選型首先要滿足建筑設(shè)計的要求?，F(xiàn)代建筑富有想象力的造型，常常會給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很大的挑戰(zhàn)。點式玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu)一般采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)體系的具體形式、構(gòu)件的布置、材料的選擇等，無一不受建筑設(shè)計思想的制約合理的支承結(jié)構(gòu)體系，必須成功地體現(xiàn)建筑的品質(zhì)，這一點對于點連接式玻璃建筑尤為重要。2）結(jié)構(gòu)功能。作為支承結(jié)構(gòu)，毋庸置疑必須滿足一般結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，即強(qiáng)度、剛度、變形等的要求結(jié)構(gòu)選型必須保證支承結(jié)構(gòu)能夠通過隨后進(jìn)行的各項驗算工作。支承鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)依據(jù)中國的現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，以及現(xiàn)行的玻璃幕墻設(shè)計規(guī)范。3）適應(yīng)玻璃劃分的要求。玻璃的大小、形狀應(yīng)當(dāng)滿足建筑要求以及玻璃本身的承載能力和變形要求，同時還應(yīng)當(dāng)考慮玻璃加工和安裝方面的技術(shù)要求，必須根據(jù)工程的具體情況合理掌握。而點式玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu)則必須適應(yīng)玻璃分格的要求，以完成對玻璃的支撐作用。有時，由于建筑造型復(fù)雜、玻璃的形狀和尺寸多變，一般性的支承結(jié)構(gòu)選型往往會導(dǎo)致桿件多而密，大大影響了建筑的美觀。因此，如何使支承結(jié)構(gòu)既能適應(yīng)玻璃的劃分要求，又不會影響建筑的通透性和美觀，就成為點式玻璃幕墻設(shè)計中的最富挑戰(zhàn)性的工作之一。4）當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系墓?yīng)、地形、地質(zhì)及自然氣候條件。支承結(jié)構(gòu)選型與材料的關(guān)系相當(dāng)密切，各種材料均有其最佳的結(jié)構(gòu)形式，考慮結(jié)構(gòu)材料必須因地制宜。地形、地質(zhì)、風(fēng)、雨、雪、氣溫及地震等自然條件對結(jié)構(gòu)選型有很大影響，考慮不周將會造成難以彌補的損失。所有這些在支承結(jié)構(gòu)選型時必須綜合考慮。5）力求先進(jìn)。點式玻璃幕墻一般屬于社區(qū)的標(biāo)志性建筑，影響很大。在條件允許的前提下，建議選用行之有效的新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新技術(shù)。簡而言之，結(jié)構(gòu)選型要努力做到可靠適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、施工方便、切實可行。
其他設(shè)計要求
4.1溫度應(yīng)力分析
溫度應(yīng)力也是幕墻結(jié)構(gòu)必須考慮的作用之一。為了滿足建筑功能需要，常常將幕墻建筑的邊柱局部或整體暴露于室外。這種情況下，隨著季節(jié)和晝夜氣溫的變化，邊柱將產(chǎn)生軸向的伸長與縮短。同時，邊柱與內(nèi)部的豎向構(gòu)件之間也會出現(xiàn)豎向位移差，樓層越高，這種變形就越大。由于框架梁、柱之間通常采用剛接，邊柱的豎向形變受到約束，結(jié)構(gòu)內(nèi)力就會發(fā)生變化。經(jīng)驗表明，采用線彈性的方法來分析這種氣溫變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，可以得到足夠精確的結(jié)果。
本工程中幕墻變形主要由于溫度應(yīng)力或地震作用力等不利因素產(chǎn)生的。消除這些變形的根本措施是合理的設(shè)計使幕墻本身具備吸收和消化變形的能力。為此在幕墻構(gòu)造設(shè)計上幕墻結(jié)構(gòu)體系考慮各構(gòu)件能夠自由伸縮在考慮最大年溫差80度時，整個體系各桿件及板塊均能伸縮自如安全可靠。
4.2玻璃板材的選擇
點式玻璃幕墻追求的是玻璃和精細(xì)鋼結(jié)構(gòu)交相輝映的建筑藝術(shù)效果。玻璃板材的選擇，是點式玻璃幕墻設(shè)計中一個非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。隨著玻璃制造技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑玻璃的種類越來越多，性能越來越好。隨著造價的不斷降低，很多幾年前還非常昂貴的特種玻璃，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在點式玻璃幕墻的實際工程中。因此，玻璃幕墻的設(shè)計者，需要隨時跟蹤玻璃制造業(yè)的最新動態(tài)。
4.3玻璃板材計算
目前，玻璃幕墻設(shè)計中采用的是玻璃面板和支承結(jié)構(gòu)的非耦合分析。一方面，支承結(jié)構(gòu)計算時，不考慮玻璃剛度對支承結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響；另一方面，玻璃面板分析時，假定角點支撐處沒有位移。這樣，幕墻玻璃面板的分析，可以直接利用點支薄板的彎曲理論。玻璃面板分析也是幕墻設(shè)計中不可忽略的重要環(huán)節(jié)。實際上，大多數(shù)工程事故，問題就出在玻璃面板上。所以，現(xiàn)行幕墻設(shè)計中，雖然不考慮玻璃剛度對幕墻體系的貢獻(xiàn)，但必須對玻璃面板進(jìn)行獨立的強(qiáng)度驗算。
結(jié)語
本文結(jié)合實際工程，對點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了簡要的分析。從點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則和方法出發(fā)，詳細(xì)地介紹了荷載分析、支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計、玻璃面板分析；介紹了點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)選型的重要性及選型分析，可為點式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定的參考。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：大跨度；石材幕墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0102-02
1 工程概況
銀川國際交流中心總建筑面積約為10.58萬平方米。包含公共接待綜合樓、1#、2#、3#、4#貴賓樓以及能源中心。其中公共接待綜合樓由有會議宴會樓、酒店客房樓和康體樓組成，三棟樓之間通過連廊相互聯(lián)系，具有會議、宴會、五星級酒店、健身娛樂等功能。
2 石材幕墻鋼桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 幕Ω驟旒芙峁
該項目均為多層結(jié)構(gòu)（二層、三層），最大層高為7.5米，根據(jù)主體建筑外效果要求，石材幕墻的標(biāo)準(zhǔn)分格為1200mmx450mm，采用普通單根立柱幕墻結(jié)構(gòu)體系，最佳預(yù)選立柱的規(guī)格為180mmx100mmx5mm鋼矩管，此幕墻系統(tǒng)鋼材用量（含鋼橫梁和連接件等）超過27Kg/m2。
經(jīng)過分析，幕墻系統(tǒng)立柱選型關(guān)鍵控制技術(shù)指標(biāo)為慣性矩及抵抗矩等，將幕墻的立柱調(diào)整為由100mmx50mmx 4mm鋼矩管和50mmx50mmx5mm鋼方管形成的鋼桁架，經(jīng)過計算，此幕墻系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)滿足結(jié)構(gòu)需求及規(guī)范要求，幕墻的鋼材用量也降低至19.3Kg/m2，鋼材用量的減少，在降低成本的同時也利于現(xiàn)場工人施工安裝。
具體節(jié)點見圖1、圖2。
2.2 荷載設(shè)計
幕墻所承擔(dān)的荷載除了作用于幕墻上的風(fēng)荷載，還有地震作用、幕墻自重等等。
對幕墻構(gòu)件、連接件和預(yù)埋件承載力驗算時，必須考慮各種荷載和作用效應(yīng)的分項系數(shù)，即采用其設(shè)計值；進(jìn)行位移和撓度計算時采用其標(biāo)準(zhǔn)值。
3 結(jié)語
關(guān)鍵詞玻璃；幕墻；工程；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；選型；原則；
中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
玻璃幕墻的應(yīng)用發(fā)展十分迅速，已成為現(xiàn)代建筑的一個主要特征，也成為現(xiàn)代化大都市的標(biāo)志和國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平的一個代表。玻璃幕墻在國內(nèi)被廣泛使用也就是近幾年的事。但由于其獨特的建筑效果備受建筑師的青睞，發(fā)展勢頭正方興未艾。相比之下，對幕墻的設(shè)計、制作、安裝的管理工作則相對薄弱，有關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布至今不過幾年，此前更是“無法可依”，質(zhì)量隱患比比皆是，需要統(tǒng)一認(rèn)識，妥善處理。反之，有些方面由于缺乏經(jīng)驗或?qū)σ?guī)定理解不全面，又過于保守，存在一定的浪費。
一、概述
(一)玻璃幕墻的構(gòu)成
玻璃幕墻最外面是玻璃或部分金屬板材構(gòu)件，它支承在鋁合金橫梁上，橫梁連結(jié)在立柱上，立柱則懸掛在主體結(jié)構(gòu)上。這些連結(jié)都允許一定的相對位移，以減少主體結(jié)構(gòu)在水平力作用下位移對幕墻的影響.并允許幕墻各部分因溫度變化而變形。此外.上、下層立柱也通過活動接頭連接，可以相對移動以適應(yīng)溫度變形和樓層的軸向壓縮變形(圖1)。
按鋁合金型材外露的情況，幕墻可分為明框、隱框和半隱框。當(dāng)鋁型材隱在玻璃板后時，鋁型材與玻璃只能通過硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘結(jié)，因此結(jié)構(gòu)膠必須進(jìn)行專門的承載力設(shè)計。
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則
1.幕墻主要構(gòu)件應(yīng)懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，斜墻和玻璃屋頂可懸掛或支承在主體結(jié)構(gòu)上。幕墻應(yīng)按圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，不承受主體結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用。
2.幕墻及其連接件應(yīng)有足夠的承載力、剛度和相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力，避免在荷載、地震和溫度作用下產(chǎn)生破壞和過大的變形，妨礙使用。
3.非抗震設(shè)計的幕墻，在風(fēng)力作用下其玻璃不應(yīng)破碎，且連接件應(yīng)有足夠的位移能力使幕墻不破損，不脫落。
4.抗震設(shè)計的幕墻在常遇地震作用下玻璃不應(yīng)產(chǎn)生破損;在設(shè)防烈度地震下經(jīng)修理后幕墻仍可使用;在罕遇地震作用下幕墻骨架不應(yīng)脫落。
5.幕墻構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)考慮在重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用、溫度作用和主體結(jié)構(gòu)位移影響下的安全性。
二、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題探討
2.1 如何選用合適玻璃幕墻型式。
采用玻璃幕墻的建筑，外觀的效果非常重要。玻璃幕墻的選型是建筑設(shè)計的重要內(nèi)容，設(shè)計者不僅要考慮立面的新穎、美觀，而且要考慮建筑的使用功能、造價、環(huán)境、能耗、施工條件等諸多因素。如果僅從圍護(hù)功能來說，不同類型的幕墻形式都是一樣的，但要表達(dá)建筑師所追求的建筑手法、建筑風(fēng)格來講，不同形式的玻璃幕墻在外觀上的效果相差非常大，往往不只是線條上的差別，更重要的是質(zhì)感、體量感的差別。對于外立面的幕墻效果來說基本上可以三種。一種是追求堅向線條，主要體現(xiàn)建筑挺拔向上的，第二種是追求橫向線條，主要體現(xiàn)建筑寬廣、水平延伸的建筑思路，第三種是追求空間輪廓線條，主要體現(xiàn)建筑異形、多維空間變換思路。
2.2 如何確定玻璃幕墻分格尺寸。
玻璃幕墻的立面分格宜與室內(nèi)空間組合相適應(yīng),不宜妨礙室內(nèi)功能和視覺。在確定玻璃 板塊尺寸時,應(yīng)有效提高玻璃原片的利用率,同時適應(yīng)鋼化、鍍膜、夾層等生產(chǎn)設(shè)備的加工能力。過大的面板分格不一定能滿足強(qiáng)度及剛度的要求,同樣也會增加工程的造價。在滿足建筑效果的基礎(chǔ)上,同時也要兼顧玻璃面板的承壓能力。作為玻璃幕墻一定要結(jié)合門、窗的位置,尺寸大小進(jìn)行合理分格。幕墻的開啟窗的設(shè)置,應(yīng)滿足使用功能和立面效果要求,并應(yīng)啟閉方便,避免設(shè)置在梁、柱、隔墻等位置。例如:不能將橫向分格設(shè)置在人的視線高度處,這樣會破壞室內(nèi)的視野效果,讓人感覺很壓抑。
2.3 怎樣考慮保溫節(jié)能的要求。
國家對公共建筑和民用建筑近年來均出臺了相應(yīng)的規(guī)范,對節(jié)能有嚴(yán)格的要求。有保溫要求的玻璃幕墻應(yīng)采用中空玻璃,必要時采用隔熱鋁合金型材;有隔熱要求的玻璃幕墻宜設(shè)計適宜的遮陽裝置或采用遮陽型玻璃。建筑師可根據(jù)外墻的窗墻比、體型系數(shù),所用材料,按現(xiàn)行國家規(guī)范的規(guī)定計算出幕墻或窗的所要達(dá)到的K 值,并一般均應(yīng)明確標(biāo)示在建筑說明中。這里要強(qiáng)調(diào)的是,幕墻的K 值和所用玻璃的K值是不一樣的。一般來說選用的玻璃K值要比玻璃幕墻的整體K 值要小。比如說幕墻(包括幕墻框及玻璃的整體護(hù))的K值要求小于2.0 w/(m2.k),那么其所采用的玻璃的K值一般要小于1.7w/(m2 .k)。因為占整個幕墻的10～20%投影面積幕墻框的K值一般很大,所以與玻璃綜合起來就會有所不同。選用LOW-E 玻璃是提高玻璃幕墻保溫節(jié)能最效的途徑之一。
2.4 如何避免光污染。
高層鍍膜玻璃幕墻往往會對周圍的建筑產(chǎn)生明顯的炫光,長時間處于這種環(huán)境下,會明顯
感到不適, 影響人們的正常工作和生活。夏天,玻璃幕墻強(qiáng)烈的反射光進(jìn)入附近居民樓房內(nèi),增加了室內(nèi)溫度,影響正常的生活。有些玻璃幕墻是半圓形的,反射光匯聚還容易引起火災(zāi)。烈日下駕車行駛的司機(jī)會出其不意地遭到玻璃幕墻反射光的突然襲擊,眼睛受到強(qiáng)烈刺激,很容易誘發(fā)車禍?，F(xiàn)在很多大型商業(yè)建筑,底層裙樓大量采用倒外傾斜的鍍膜玻璃幕墻,這種幕墻在強(qiáng)光下,會產(chǎn)生一定角度的面光反射,往往會影響行人和車輛的正常運行,很有可能讓人造成短暫的“失明”,從而導(dǎo)致交通事故。建筑物的玻璃幕墻甚至可能造成城市消防安全隱患。建筑師主要從玻璃造型設(shè)計上可以避免大面積反光,另外玻璃幕墻建議采用反射比不大于0.30的玻璃等是較為實際的方式。
2.5 如何選用合適的玻璃幕墻材料。
幕墻材料選擇是幕墻工程中極為重要的一環(huán)。它不僅決定整個工程的總造價,而且關(guān)系
到整個工程的檔次、使用壽命、外觀效果。合理地使用材料至關(guān)重要,好的材料堆砌在一起并不一定能產(chǎn)生好的效果,只有巧妙地、合理地發(fā)揮各種材料的特性,才能產(chǎn)生極佳地效益。因此,材料的選擇應(yīng)遵循以下幾個原則:
2.5.1 滿足一般功能要求的選用通用的材料。
如:鋁型材的選用,型鋼的選用,各種標(biāo)準(zhǔn)件的選用。其中龍骨一般為鋁合金,也有鋼框等其它材料。對于鋁合金材料,常用的建筑鋁合金有兩種6063-T5和諧6063-T6,T6的強(qiáng)度比T5要強(qiáng),選用哪種牌號一般由幕墻設(shè)計單位深化時,計算后確定。幕墻龍骨與主體結(jié)構(gòu)之間連接件通常為鋼材,常用的是Q235B 鍍鋅鋼材。五金件現(xiàn)在也基本上全部采用不銹鋼材料。
2.5.2 滿足特殊要求的選用專用材料。
如:防火保溫巖棉、硅膠、三元乙丙膠條等。幕墻所用膠一般分為兩種,一種為結(jié)構(gòu)膠,主要起將玻璃與鋁合金副框相粘結(jié)的受力膠,常用于隱框玻璃、幕墻上懸窗開啟扇中。因其長期受力,所以建議采用性能可靠的進(jìn)口膠或國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。對于起嵌縫作的密封膠,也必須采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品,以免滲水情況發(fā)生。
2.5.3 滿足建筑美學(xué)功能要求的選用新型的、高級的材料。如: 氟碳烤漆鋁型材、LOW-E 玻璃、斷熱型材等。
2.5.4 滿足經(jīng)濟(jì)性要求。在不降低材料品質(zhì)的前提下,盡量采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
三、結(jié)束語
長期以來，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不承擔(dān)幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，幕墻由制造廠家自行設(shè)計，自行負(fù)責(zé)。由于廠家隸屬不同行業(yè)，采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，因而十分不統(tǒng)一，還會存在一些問題。為此，建設(shè)部已下達(dá)文件，要求建筑設(shè)計單位協(xié)同廠家共同承擔(dān)起結(jié)構(gòu)安全的責(zé)任。本文所敘述的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方法反映了我國玻璃幕墻設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，可供設(shè)計人員參考應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
［1］玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(JGJ102-2003).
關(guān)鍵詞：超大跨度幕墻，結(jié)構(gòu)設(shè)計。
中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、場館類建筑玻璃幕墻的概述
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 近年來在我國大中城市中涌現(xiàn)出了一大批場館類建筑，如大型的機(jī)場、會展中心、體育場館等。該類建筑大都具有恢宏磅礴的氣勢、獨具匠心的造型和時尚現(xiàn)代的外觀, 成為當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)性建筑。建筑玻璃幕墻作為一種新興的建筑外裝飾技術(shù)，具有現(xiàn)代感強(qiáng)烈、輕盈通透、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點，受到了建筑師的青睞，被廣泛應(yīng)用于場館類建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)中。
目前我國場館類建筑玻璃幕墻特點主要表現(xiàn)在：
1. 幕墻位于建筑中人流密集的區(qū)域，要求具有通透的視野和良好的采光性能，玻璃面板建筑分格尺寸較大，安全節(jié)能性能要求高。
2. 玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)跨度較大，采用的多是造型別致、構(gòu)造輕巧、觀感性強(qiáng)的新型結(jié)構(gòu)。
3. 連接節(jié)點功能性要求高，且一般為可見結(jié)構(gòu)，要求外觀美觀，以襯托建筑幕墻的時代質(zhì)感。
二、天津濱海國際機(jī)場二期擴(kuò)建工程項目機(jī)場工程T2航站樓幕墻工程概況
天津濱海國際機(jī)場T2航站樓位于機(jī)場T1航站樓東側(cè)，總體呈工字型，由主樓與指廊組成，建筑面積約為24.8萬平方米。其中主樓地上兩層、局部四層結(jié)構(gòu)，主樓地下一層、局部兩層結(jié)構(gòu)；指廊為地上兩層結(jié)構(gòu)；主樓和指廊局部設(shè)有夾層。二層主要為出發(fā)大廳、安檢、辦票、候機(jī)區(qū)域；一層主要為行李提取大廳、迎客大廳、遠(yuǎn)機(jī)位候機(jī)區(qū)、貴賓候機(jī)室和辦公區(qū)；夾層主要為旅客到達(dá)走廊。整個航站樓長度方向約700m，寬度方向約402m，為超長結(jié)構(gòu)。
圖1 機(jī)場工程T2航站樓幕墻工程總體效果
三、玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 幕墻支承結(jié)構(gòu)
該幕墻采用不銹鋼拉桿框架式玻璃幕墻系統(tǒng)，橫梁采用寬體式遮陽設(shè)計，突出玻璃面450mm。幕墻承受的風(fēng)荷載通過大尺寸截面橫梁傳遞到后面空間桁架鋼結(jié)構(gòu)上，空間桁架鋼結(jié)構(gòu)再通過二連桿機(jī)構(gòu)將水平風(fēng)荷載傳給網(wǎng)架下弦結(jié)構(gòu)，屋面系統(tǒng)只承受作用于幕墻的水平風(fēng)荷載；幕墻的自重荷載通過隱藏在玻璃分格間膠縫內(nèi)的不銹鋼拉桿承受，最終通過空間桁架鋼結(jié)構(gòu)將自重荷載傳遞到樓層結(jié)構(gòu)上。
幕墻龍骨采用6063-T6鋁合金型材和6063-T5鋁合金型材，鋁型材室內(nèi)外外露部分表面均采用氟碳噴涂處理，三涂兩烤，膜層厚度不低于45um。支撐玻璃幕墻的空間桁架鋼結(jié)構(gòu)采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)Q345B鋼材，外表面采用氟碳噴涂處理。
隱藏膠縫內(nèi)的不銹鋼拉桿材質(zhì)為S630，幕墻不銹鋼拉桿高度大于16m時，采用直徑為Ф20mm的不銹鋼拉桿；當(dāng)幕墻不銹鋼拉桿高度小于等于16m時,采用直徑為Ф16mm的不銹鋼拉桿；高低跨部分玻璃幕墻不銹鋼拉桿采用直徑為Ф14mm的不銹鋼拉桿。
根據(jù)天津濱海國際機(jī)場主體建筑要求，幕墻標(biāo)準(zhǔn)分格為1800mm×3000mm，最大標(biāo)高37.1m．頂部鋼橫梁采用280×400×15 mm鋼管，幕墻的玻璃、橫梁等的自重由拉桿承擔(dān)，拉桿將所受的力傳遞給鋼梁，鋼橫梁再將荷載通過桁架頂部的鋼梁傳給三角空腹桁架，水平方向荷載由頂部鋁合金橫梁傳遞給鋼梁，雙向受力，屬于雙彎構(gòu)件。三角空腹桁架采用Q345鋼，分別采用3種截面：①、圓鋼管Φ245-16 mm，②、圓鋼管Φ168-10 mm，③、矩形鋼管80×140×12×12 mm。具體節(jié)點及三維圖詳見下圖。
圖2 標(biāo)準(zhǔn)單元橫剖節(jié)點圖
圖3 標(biāo)準(zhǔn)單元縱剖節(jié)點圖
圖4 玻璃幕墻層間連接縱剖節(jié)點圖
圖5 玻璃幕墻與屋面系統(tǒng)連接縱剖節(jié)點圖
圖6 標(biāo)準(zhǔn)單元內(nèi)視三維大樣圖
圖7 標(biāo)準(zhǔn)單元伸縮縫三維大樣圖
2. 荷載確定
在作用于幕墻上的各種荷載中，主要有風(fēng)荷載、地震作用、幕墻結(jié)構(gòu)自重和由環(huán)境溫度變化引起的作用效應(yīng)等等。
在進(jìn)行幕墻構(gòu)件、連接件和預(yù)埋件承載力計算時，必須考慮各種荷載和作用效應(yīng)的分項系數(shù)，即采用其設(shè)計值；進(jìn)行位移和撓度計算時采用其標(biāo)準(zhǔn)值。
根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102 計算，幕墻計算單元的荷載如下。
鋼橫梁承受組合荷載設(shè)計值
水平方向荷載設(shè)計值 q水平=q·h1·B1 =2.482×1800×7.5=33507 N
豎直方向荷載設(shè)計值q豎直=w·h2 ·B2=0.96×1800×3.0=5184 N
頂部鋼梁傳遞豎向荷載F= 109440×1.5=164160 N
鋼橫梁承受荷載標(biāo)準(zhǔn)值
水平方向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk水平=wK·h1·B1 =1.55×1800×7.5=20925 N
豎直方向自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk豎直=qk·h2 ·B2 =0.8×1800×3.0=4320 N
頂部鋼梁傳遞豎向荷載Fk= 91200×1.5=136800 N
3. 支承鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度設(shè)計
本受力體系采用SAP2000 結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行計算，標(biāo)準(zhǔn)幕墻計算單元如圖8。
圖8 幕墻計算單元
2）鋼桁架應(yīng)力結(jié)果，見圖9
圖9 應(yīng)力比結(jié)果
對于圓鋼管Φ245-16 mm 最大應(yīng)力比為0.92＜1.0。
對于圓鋼管Φ168-10 mm最大應(yīng)力比為0.514＜1.0。
對于矩形鋼管80×140×12×12 mm最大應(yīng)力比為0.791＜1.0。
結(jié)論：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求。
3）鋼桁架撓度結(jié)果
撓度最大值fmax=71.7 mm＜28000/250=112 mm
結(jié)論：結(jié)構(gòu)撓度滿足要求。
四、結(jié)語
目前, 國內(nèi)已有許多大型公共建筑( 如會展中心，機(jī)場、體育館等) 采用大跨度幕墻支承體系，天津濱海國際機(jī)場二期擴(kuò)建工程項目機(jī)場工程T2航站樓幕墻工程，該幕墻系統(tǒng)采用了一種大跨度無立柱的幕墻體系，整體結(jié)構(gòu)采用框支撐玻璃幕墻結(jié)構(gòu)和拉桿玻璃幕墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式。在玻璃面板的每一道橫向拼接縫之間都安裝有橫梁，橫梁一端與橫梁支撐結(jié)構(gòu)連接，另一端通過芯套與相鄰橫梁插接，橫梁支撐結(jié)構(gòu)上下分別與上頂結(jié)構(gòu)和下底結(jié)構(gòu)連接。上頂結(jié)構(gòu)向下吊裝有吊桿系統(tǒng)，在玻璃的自重作用下，橫梁始終保持水平狀態(tài)或處于撓度范圍內(nèi)。吊桿系統(tǒng)在與橫梁相交處均穿插于橫梁上的預(yù)開孔中，并在預(yù)開孔下部安裝有承重調(diào)節(jié)螺母，橫梁架于承重調(diào)節(jié)螺母上。玻璃面板并固定在上下橫梁的玻璃安裝槽口內(nèi)。本套 幕墻系統(tǒng)實現(xiàn)了大跨度的水平通透空間，在采光及視覺效果上起到積極的作用。
天津濱海國際機(jī)場作為“大型門戶樞紐機(jī)場和北方國際航空物流中心”，它的建成將成為天津機(jī)場最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，同時充實和完善京津冀都市圈整體功能，提升天津區(qū)域綜合服務(wù)功能中發(fā)揮重要促進(jìn)作用。
隨著國內(nèi)建筑市場的國際化，建筑設(shè)計與國際的接軌必然導(dǎo)致幕墻設(shè)計向國際慣例靠攏。隨著對建筑幕墻認(rèn)識的深入，對幕墻設(shè)計的新要求會促進(jìn)幕墻設(shè)計工作的新變化。中國必將成為全世界超高層建筑幕墻高端研發(fā)福地。
參考文獻(xiàn)：
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[4] 李亞峰 淺談玻璃幕墻工程存在問題及質(zhì)量控制的要點 安徽建筑 2004
[5] 于春玲 玻璃幕墻工程施工工藝及常見問題防治措施 科技資訊 2005
關(guān)鍵詞：幕墻；拉索；點式；預(yù)應(yīng)力
中圖分類號： TU394文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
點支式玻璃幕墻是一門新興的技術(shù)，它體現(xiàn)的是建筑物內(nèi)外的流通和融合，改變了過去用玻璃來表現(xiàn)門窗，采光頂?shù)膫鹘y(tǒng)做法，強(qiáng)調(diào)的是玻璃的通透性。透過玻璃，人們可以很清晰地看到支撐玻璃幕墻的 整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，將單純的支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可視性、觀賞性和表現(xiàn)性。由于點支式幕墻擁有視覺通透、結(jié)構(gòu)新穎、傳力可靠、安全耐用等優(yōu)點，盡管它誕生的 時間不長，但應(yīng)用卻極為廣泛，并且在日新月異的發(fā)展著。
點支式幕墻的分類
點支式玻璃幕墻由玻璃面板、點支撐裝置和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成。根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)的類型，點支式幕墻可分為3類：
（1）金屬支撐結(jié)構(gòu)點支式玻璃幕墻：這種結(jié)構(gòu)采用金屬材料作為結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，由金屬緊固件和連接件將玻璃版塊固定，可最大限度地利用金屬結(jié)構(gòu)的靈活多變，以適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)造型的需要。
（2）點支式全玻璃幕墻：采用金屬緊固件和連接件將玻璃面板和玻璃肋相連接，利用玻璃肋的側(cè)向剛度，使玻璃肋作為玻璃面板的支撐結(jié)構(gòu)。
（3）索（桿）式玻璃幕墻：支撐結(jié)構(gòu)是不銹鋼拉索或拉桿，玻璃由金屬緊固件和金屬連接件與拉索或拉桿連接在一起。
本文將主要對拉索式點式玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行簡單的分析。
2、拉索式點式玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計
拉索式點式玻璃幕墻是將玻璃面板用爪件固定在索桁架上的點支式玻璃幕墻。它由三個部分組成：玻璃面板、索桁架、錨定結(jié)構(gòu)，三者相互依存、互相制約、互相影響。
（1）玻璃面板的設(shè)計
點式幕墻的玻璃應(yīng)選用安全玻璃，玻璃面板固定在索桁架的鋼爪上，一般在玻璃上開洞，穿入鋼爪浮頭或沉頭式桿件后固定。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。
（2）索桁架的設(shè)計
索桁架是跨越幕墻支承跨度的重要構(gòu)件，索桁架懸掛在錨定結(jié)構(gòu)上，它由按一定規(guī)律布置的高張拉強(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錨定結(jié)構(gòu)的任務(wù)。
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)力賦予其一定的形狀，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。
索桁架由兩層索（承力索、穩(wěn)定索）以及他們之間的聯(lián)系桿組成，雙層索和連接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)固的錨定結(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。
（3）錨定結(jié)構(gòu)的設(shè)計
錨定結(jié)構(gòu)是指支承框架，它承受索桁架傳來的荷載，并將它們可靠地傳向主體結(jié)構(gòu)，同時錨定結(jié)構(gòu)也是索桁架賴以進(jìn)行張拉的主體，索桁架要強(qiáng)力拉緊厚才能形成幕墻系統(tǒng)。為了獲得穩(wěn)定的幕墻系統(tǒng)，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)大反力的錨定結(jié)構(gòu)來維持平衡。
索桁架要懸掛在錨定結(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，錨定結(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，對支承索桁架的錨定結(jié)構(gòu)不考慮索桁架拉力產(chǎn)生的效應(yīng)，拉索式點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)行加固補強(qiáng)（這時可能會影響其建筑效果），同時錨定結(jié)構(gòu)在施工和使用過程的撓度（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）和索桁架的形式，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。
3、需要注意的問題
（1）鋼化玻璃不能進(jìn)行機(jī)械加工，因此玻璃的切裁、磨邊、鉆孔等都必須在鋼化前完成。
（2）玻璃孔周邊是點支式玻璃幕墻的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)采取有效措施減少應(yīng)力集中。所以玻璃版塊鉆孔后必須進(jìn)行倒角處理，倒角尺寸不應(yīng)少于1.0mm。與沉頭連接件配合的孔，孔周圍不得出現(xiàn)崩邊；與浮頭連接件配合的孔，當(dāng)孔出現(xiàn)崩邊時必須經(jīng)修磨處理，修磨區(qū)域的寬度不得大于6mm，深度不得超過玻璃公稱厚度的1/12，長度不得超過孔周長的1/4.
（3）拉索幕墻應(yīng)采用低松弛不銹鋼絲繩拉索并且鋼絲繩拉索嚴(yán)禁焊接。計算時不銹鋼拉索的設(shè)計值可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小整索破斷拉力值除以2.5取用。
（4）拉索式幕墻在設(shè)計時必須預(yù)先考慮施工的步驟，尤其必須預(yù)先規(guī)定好張拉預(yù)應(yīng)力的步驟，實際施工時必須嚴(yán)格按照規(guī)定的步驟進(jìn)行，如稍有改變就有可能引起內(nèi)力很大的變化，會使錨定結(jié)構(gòu)嚴(yán)重超載。
（5）拉索式幕墻對主體結(jié)構(gòu)的反力往往會很大，對建筑主體的強(qiáng)度要求非常高，對錨定結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)也非常高，所以在設(shè)計中，要優(yōu)化幕墻結(jié)構(gòu)，減小幕墻對主體結(jié)構(gòu)的反力，使結(jié)構(gòu)體系達(dá)到最優(yōu)。
參考文獻(xiàn)
