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建筑幕墻結構概念設計及其要點

來源:深圳市三鑫特種玻璃技術股份有限公司  作者:花定興  日期:2006-3-29
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    [摘  要]:本文強調了結構設計在幕墻設計中的重要性,并著重闡述了幕墻結構概念設計的意義及其要點。
    [關鍵詞]:建筑幕墻  結構概念設計

    近年來,隨著我國國民經濟的快速增長和人民生活水平的
    2)、選用恰當的計算簡圖
       結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的,計算簡圖選用不當而導致結構安全的事故屢有發生,因此選擇恰當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的剛結或鉸結點,但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。


    3)、正確分析計算結果
    在結構設計中普遍采用計算機技術,但由于目前軟件種類繁多,不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、技術條件等全面了解。軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果,此外要正確輸入合理的計算參數,因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析,慎重校核,做出合理判斷。設計師的知識、經驗還是不可缺少的。


    4)、采取相應的構造措施
    加強薄弱部位設計,特別注意結構連接節點是否設計可靠,尤其是不要遺漏鋼結構焊縫、耳板、銷軸、連接板的設計計算。必要時需考慮溫度應力的影響。除此之外,還應注意綜合考慮多道防線設計,盡量避免薄弱點的出現,以及正常使用極限狀態的驗算等等。


    三、幕墻結構設計應考慮因素及一般步驟:

    1、首先必須了解幕墻面板布置及其分格(一般由建筑師提出并全面熟悉設計院圖紙)。


    2、熟悉幕墻后面主體結構支承情況(樓層及梁柱、屋面結構等)。


    3、了解主體結構對幕墻的邊界條件(特別對索結構)。


    4、建筑師及業主對幕墻結構型式的要求。


    5、根據以下因素確定結構型式(鋼結構、索結構、玻璃結構、單桿結構、桁架結構、或組合結構等):

    1)、各種結構型式的受力特點;

    2)、各種結構型式適用條件;

    3)、各種結構型式經濟合理性;

    4)、各種結構型式與幕墻的匹配性;


    6、值得重視的幾個幕墻結構設計問題
    1) 幕墻是懸掛在主體建筑上的外圍護結構,幕墻結構僅承受幕墻本身受到的荷載,不能承受主體建筑傳來的荷載。而幕墻結構所承受的荷載必須通過連接傳給主體建筑,并且應該適應主體建筑的變形


    2) 根據規范規定及各種結構型式特點合理確定結構型式,不要一味迎合外部需要,當然在條件許可時盡量滿足業主及建筑師的要求;


    3) 不要盲目追求使用索結構,特別是單索,使用索結構對邊界條件要求高,設計院往往未考慮予拉力荷載。


    4) 應多和設計院結構設計人員溝通,征求意見,否則會造成很大返工浪費。


    5) 應重視鋼結構連接節點可靠性(耳板、銷軸、焊縫的計算等);有框幕墻及石材是掛在主體結構上,其連接非常重要(預埋件、螺栓、角碼);


    6) 隱框幕墻設計要謹慎,玻璃下設托條,結構膠設計計算及質量要有可靠保證。


    7) 鋼結構的穩定計算要考慮φ值、長細比及平面外穩定。截面穩定計算需人工校核。


    8) 應明確各種荷載傳遞路徑與結構體系中各桿件所擔負功能。盡量使荷載傳遞路徑簡捷。


    三、結語

    我國工程師在長期的幕墻結構設計實踐中,積累了大量有益的經驗,并主要體現在設計規范、設計手冊、標準圖集等等。隨著計算機技術和計算方法的發展,計算機及其結構計算程序在幕墻結構設計中得到大量地應用。為結構設計提供了快速、準確的設計計算工具。但千萬不可迷信電腦,不能做電腦的奴隸,應做電腦的主人。而人的設計,就是概念設計。有很多幕墻結構設計存在諸多缺陷,主要原因就是在總體方案和構造措施上未采用正確的構思,即未進行概念設計所致。另外還有部分幕墻設計人員,覺得幕墻結構設計很簡單,只需遵循規范、手冊、圖集,等待建筑師給出一個空間形成的示意方案(非結構的),然后設法使用計算機去完成它,自己只不過是一個復制拷貝的畫圖匠而已。這不僅不能有效地運用他們所學的知識、精力和時間,而且還容易發生重大事故。盲目相信計算機造成危害是不容忽視的。美國一些著名學者和專家曾警告工程界:“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題!蹦壳,人們在具體的空間結構體系整體研究上還有一定的局限性,在設計過程中采用了許多假定與簡化。作為結構工程師不應盲目的照搬照抄規范,應該把它作為一種指南、參考,并在實際設計項目中作出正確的選擇。這就要求結構工程師對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識,把概念設計思想應用到實際工作中去。使幕墻結構設計的思路得到更加拓寬?傊,結構概念設計必然會成為今后建筑幕墻結構設計的主流趨勢,這就要求我們來共同學習結構概念設計,為建筑幕墻結構設計的發展作出應有的貢獻。


    參考文獻
    1、建筑結構荷載規范GBJ9-2001
    2、玻璃幕墻工程技術規范(JGJ102-2003)
    3、金屬與石材幕墻工程技術規范(JGJ133-2001
    4、建筑玻璃應用技術規程(JGJ113-2003

  作者簡介:

  花定興,男,49歲,深圳市三鑫特種玻璃技術股份有限公司工程公司總工程師,教授級高級工程師,全國一級注冊結構工程師,從事建筑結構設計工作22年。具體主持過廣州新白云國際機場旅客航站樓幕墻工程設計。主持和參與過國內十余項機場、會展中心等大型空間建筑幕墻結構設計。
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