1．引言
隨著科學技術和工業生產的發展,許多有利于幕墻發展的新思想、新技術、
新材料和新工藝被開發出來,并成功應用到幕墻設計和制造上,解決了長期妨礙幕墻發展的許多問題.從而使幕墻在近年來獲得飛速的發展,在建筑上得到了廣泛的應用。
作為不斷發展中的前沿
建筑技術,索結構是一種活躍的結構類型。工程師充分發揮
鋼材抗拉性能好的特性,利用包括鋼棒、
扁鋼、高
強度冷拉鋼絲編織而成的鋼索等材料,布置出空間張拉結構體系。而人們根據不同的需要,將鋼索擺放出個性鮮明的造型,在不同<空間形態下表現出迥異的結構特點。
點支式玻璃連接技術因安全可靠的連接構造,廣泛應用于大跨度建筑空間。其
支承體系可靈活布置,并朝著大尺度、輕型化的方向發展。已從
剛架、
桁架、網架、
玻璃肋等剛與支承體系,發展到目前大量使用的基于
預應力張拉技術的柔性支承體系。
柔性結構體系與支式玻璃結合使用,將二者輕盈、通透的共性發揮到極致,使建筑內外空間自然和諧的融為一體。鋼縈結構,在沒有施加預
應力前沒有
剛度,結構形狀也不確定,必須施加預應力后才能承受
荷載。是極具發展潛力的建筑結構體系。
1.1壽光市文化中心工程概況:
壽光地處山東半島北部,渤海萊州灣南畔,濰坊地區西南,總面積2180平方公里,轄17處鎮,人口108萬,自然條件優越,資源物產豐富,農業優勢突出,多次籌辦“世界蔬菜菜
博覽會”以巨大的經濟潛力和良好的投資環境引起了海內外各界的廣泛重視。
壽光市文化中心位于壽光市新城區,是壽光市政府財政撥款籌建的重點工程、形象工程:該工程由同濟大學建筑設計研究院設計,幕墻工程面積大約385OO平方米,建筑主體長軸約133.2m,短軸約103,3m,最高點高度約為25m,本工程共分為三個施土區域。這三個施工區域既相互獨立而又相互連接。
壽光市文化中心分區圖: I區橢球體幕墻系統、橢球體與主樓迕接部分;Ⅱ 區鍋爐房幕墻系統，主體Y12-Y17軸幕墻系統;Ⅲ 區其余主體部分幕墻系統。
在 I區安工程項目內容分為:橢球體幕墻系統、橢球體與主體圓形玻璃連廊系統、魚腹
拉索點式璃幕墻系統、點式玻璃
采光頂幕墻系統、入口大廳
鋁板挑檐幕墻系統、
鋁合、
背栓式疊型
石材幕墻系統、橫向條形石材及
玻璃幕墻系統等近十項內容。
本文重點研究的是I區魚腹式索桁架
點支式玻璃幕墻系統的
承載能力。該段工程施工。難度大技術術含量高,造型新穎、獨特。
2.預應力索桁架體系的分布情況與結構形式
2.1三個立面索桁架體系的分布情況
在橢球體與主樓連接部分的共享空間內,主要采用了三種形式的魚腹式索桁架結構
點式玻璃幕墻系統:對稱布索預應力魚腹式索桁架結構點式玻璃幕墻系統、非對稱布索預應力牌武索桁架結構點式玻璃幕墻系統、預應力自平衡索桁架結構點式玻璃幕墻系統。如圖2.1所示。
2.1.1 如圖2.1中的A立面,是建筑的偏東的立面,為預應力自平衡索桁架結構點式玻璃幕墻。為解決A立面玻璃幕墻在受荷載時
轉角立柱的
穩定性,設置了預應力自平衡索桁架結構作為A立面玻璃幕墻支承系統。(如圖2,1-1)
2.1.2 B立面,是建筑的東北立面,為弧形
曲面索桁架結構點式玻璃幕墻。根據幕墻
平面圖上幕墻曲面的曲度和位置情況,采用對腹式索桁架變化失高,變化定位支點角度的辦法,實現設計要求的玻璃幕墻曲面度。(如圖2.1-2)
2.1,3 C立面,是建筑的北立面為平面索桁架結構點式玻璃幕墻。(如圖2.1-3)
2.2 主要構造及技術分析
2.2.1 弧形索桁架結構點式玻璃幕墻的中部
節點
在橢球體與主樓連接部分的共享空間內,主要采用了三種形式的魚腹式索桁架結構點式玻璃幕墻系統:對稱布索預應力魚腹式索桁架結構點式玻璃幕墻系統、非對稱布索預應力魚腹式索桁架結構點式玻璃幕墻系統、預應力自平衡索桁架結構點式玻璃幕墻系統。
由于索桁架分布位置不同,索桁架的長度尺寸和桁架的失高有很大變化。
根據幕墻平面圖上幕墻曲面的曲度和位置情況,采用對腹式索桁架變化失高,變化定位支點角度的辦法,實現設計要求的玻璃幕墻曲面度。(如圖2.1-4;2,1-5)這些索桁架支承是與垂直于地面的” 根直徑為ω0mm的鋼立柱結合在在一起的。所以在玻璃幕墻的中部節點中除有大量的索與玻璃立面的
連接件,還有的就是鋼立柱與玻璃立面的連接,鋼立柱與索桁架之間的連接。(如圖2.2.1-1)
2.2.2 玻璃連接件構造
玻璃連接機構是保證索
結構玻璃幕墻使用性能的關鍵點,必須達到以下條件:有足夠的強度支承玻璃自重和受荷載產生的壓力;要有足夠的適應
變形能力不至于在玻璃受荷載變形時產生過大的應力點或面;直接有效的將
玻璃板面上的荷載轉遞到
支承結構上。(如圖2,2.2-1;2,2,2-2)
夾板式連接件是在一個索結構玻璃幕墻犖元中部起
固定支承和連接作用的節點。中部節點主要由鎖緊機構和連接玻璃機構兩部分組成。在節點處設置鎖緊機構起鎖緊、定位、連接的作用。連接玻璃機構在與玻璃接觸的位置布置環形
橡膠墊片,
墊片常用41111n厚,
彈性模量E=5.0× 103N/mm2,
泊松比取0.弱。允許跨度方向玻璃之間轉動,轉動夾角通常控制在2°范圍內。
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