摘要：點(diǎn)式玻璃幕墻以其外觀整潔、明麗、具有現(xiàn)代感而得到了廣泛的應(yīng)用，支承體系為點(diǎn)式玻璃幕墻的重要組成部份。本文介紹了5種常見(jiàn)的支承體系，從建筑學(xué)與結(jié)構(gòu)學(xué)的角度對(duì)比了各支承體系的特點(diǎn)，為工程師提供借鑒。
關(guān)鍵詞：點(diǎn)式玻璃幕墻；支承體系；桁架；索桁架；預(yù)應(yīng)力
1 前言
玻璃幕墻通過(guò)
金屬構(gòu)件和
玻璃板組成建筑物外維護(hù)結(jié)構(gòu)，使建筑物外觀整潔、明麗、具有現(xiàn)代感，早在100多年前已經(jīng)開始在建筑中得到應(yīng)用。但受限于
幕墻材料和加工工藝的束縛，在本世紀(jì)中姐以前，玻瑞幕墻的發(fā)展十分級(jí)慢。隨著一些新材
料、新技術(shù)和新工藝的出現(xiàn)，自20世紀(jì)30年代以來(lái)，玻確幕墻得以迅速發(fā)展，在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始在一些大中城市的建筑中采用玻璃幕墻。
點(diǎn)式玻璃摧墻采用金屬
連接件4
緊固件將建玻瑞與金屬〔或玻瑞等)
支承結(jié)構(gòu)連接成整體的型組合式建筑結(jié)構(gòu)形式.由子點(diǎn)式玻璃的高
透明性，使玻璃幕墻如同一道無(wú)形的帷幕，分割開室內(nèi)和室外，又將室外的景色引進(jìn)室內(nèi)，讓室內(nèi)外融為一體。同時(shí)山于點(diǎn)式玻璐技術(shù)的精細(xì)性和設(shè)計(jì)的貝活性，大大豐富了
建筑立面和造型.這也是點(diǎn)式玻瑞受到工程師們的喜愛(ài)而常常被作為幕墻結(jié)構(gòu)使用的重要原因。
2、點(diǎn)式玻璃幕墻體系組成部分
2.1玻璃
點(diǎn)式玻璃體系中，每塊玻璃與點(diǎn)式構(gòu)件有4點(diǎn)、6點(diǎn)或8點(diǎn)等連接方式
[1]。點(diǎn)式玻璃通過(guò)孔洞與件連接，由于
鉆孔而導(dǎo)致孔邊
應(yīng)力集中使玻璃力降低，故點(diǎn)式玻璃建筑必須采用張度較高且使用安全的
鋼化玻璃。氣候寒冷地區(qū)的建筑物宜采用鋼化
中空玻璃，它是在兩片鋼化玻璃之問(wèn)夾有
干燥的空氣層或惰性氣休層。在人流比較大或
采光頂等對(duì)安全性能耍求較高的玻璃建筑，往往選用
鋼化夾膠玻璃，即在兩層玻璃之間夾人
PVC膠片。玻璃破碎時(shí)碎片仍會(huì)與PVC膠片粘在一起，避免玻璃掉落造成傷人或財(cái)產(chǎn)損失。另外，PVC膠片具有對(duì)聲波的阻尼功能，具有良好的
隔音效果。由于鋼化
夾膠玻璃能有效減弱陽(yáng)光的投射，防止
眩光，不致造成色彩失真。同時(shí)，‘它對(duì)紫外線有阻擋作用，保護(hù)陳列品和商品免受紫外線光
輻射而褪變顏色，但對(duì)植物花卉的生長(zhǎng)不利，因此在暖房和溫室就不宜選用。
玻漓的基本物理特性主要表征為:
抗壓強(qiáng)度大，抗拉性較差，易脆易
斷裂。所以在設(shè)計(jì)中要場(chǎng)長(zhǎng)避短，盡量避免將玻璃作為純粹的抗拉構(gòu)件使用。
2.2金屬連操件
金屬連接件是點(diǎn)式
玻璃技術(shù)的關(guān)鍵，通常山鋼或
鋁合金構(gòu)件組成。它包括支承件和緊固件，又稱.爪件和扣件。緊固件與玻璃相連，或沉人玻璃表面之內(nèi)，或突出在玻璃之卜。支承件與緊固件連接，象爪子一樣將玻璃緊緊抓住，將緊固件和支承玻璃的結(jié)構(gòu)體系緊密相連.將
荷載傳遞給結(jié)構(gòu)。它的形式有I型爪件、H刑爪件、X型爪件和圓盤滑動(dòng)
固定件等。
2.3支承體系
支承體系是將玻璃所承受的各種荷載直接傳遞到建筑物
主體結(jié)構(gòu)上，一般可以根據(jù)建筑的造型和荷載的大小來(lái)選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)用于點(diǎn)式玻璃的支承體系主要有全玻璃支承結(jié)構(gòu)、柱支承結(jié)溝、衍架支承結(jié)構(gòu)、索析架支承結(jié)構(gòu)和索網(wǎng)支承體系等。每種結(jié)構(gòu)形式都有各自不同的變化形式，w適應(yīng)不同情況下幕墻、屋頂和其他不同類型的建筑及其局部設(shè)計(jì)的要求。
2.4密封材料
點(diǎn)式玻璃技術(shù)中玻璃與玻瑞之間采用耐候
硅酮密封膠.而玻瑞與金屬則采用硅陰
結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)。膠主要起
密封作用.因此不必進(jìn)行
強(qiáng)度駿算。但在使用之前必須對(duì)膠與接觸材料進(jìn)行
相容性試驗(yàn)，性能檢側(cè)必須合格，并且在有效期內(nèi)使用，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，以確保施工質(zhì)量口
3.點(diǎn)式玻翻幕墻支承體系
點(diǎn)式玻璃幕墻按照支承結(jié)構(gòu)的不同將其分成:種主耍體系，它們是:
全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻、柱支承體系、珩架支承體系、索朽架支承體系及索因支承體系。本文將介紹這幾種常見(jiàn)的點(diǎn)式玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)體系，以饗讀者。
3.1全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻
全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻亦稱為
玻璃肋式幕墻，該體系由幕墻面玻璃和玻璃肋組成。其中，抵抗橫向荷載，尤其是
風(fēng)荷載的結(jié)構(gòu)主要由
平面玻璃肋承擔(dān)。全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻光學(xué)效果與關(guān)學(xué)效果都非常突山玻璃作為土承重件，金屬
結(jié)構(gòu)件少.
透明度高，日景與夜景中均能營(yíng)造出通明剔透的品瑩光感，這一特性在同類結(jié)構(gòu)，是出類撥粹的。
全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻最大的限制在于空間的高度。由于受玻璃本身的結(jié)構(gòu)性能的限制，面玻璃有它的最大尺寸(口前最長(zhǎng)為6m)。單體玻璃肋因此也有一定的空間高度限制，無(wú)法超越6m空問(wèn)高度。幕墻高度較大時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)幕墻玻璃尺寸大小以及增加每塊幕墻玻璃的點(diǎn)支承數(shù)目。由于全玻璃結(jié)構(gòu)是玻璃主承重結(jié)構(gòu)，在玻璃尺寸較大，高度較高時(shí)，影響立面玻璃劃分的不僅有玻璃的特性、構(gòu)件尺寸和生產(chǎn)工藝，還要考慮風(fēng)荷載和其他橫向荷載的影響。同時(shí)，合適的幕墻尺寸有助于立面尺度的界定，也能使單塊肋玻璃尺寸減小，從而均衡了玻璃墻的荷載分配。還可以通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)鋪助措施來(lái)加強(qiáng)幕墻的
剛度和
穩(wěn)定性，增強(qiáng)抵抗橫向荷載的能力。例如，巴黎拉德方斯COEUR大廈也有較高的全玻璃點(diǎn)式玻璃幕墻，設(shè)計(jì)者在室內(nèi)應(yīng)用橫向的
拉索加強(qiáng)穩(wěn)定，在室外用
不銹鋼梁分割立面。玻璃肋和鋼梁形成空間骨架，同時(shí)還有后部的穩(wěn)定索加強(qiáng)設(shè)計(jì)的安全性。每塊玻璃用8點(diǎn)支承，適宜的玻璃劃分，同樣豐富立面部效果，以另一種方式加強(qiáng)了立面的精細(xì)程度。
3.2 柱支承體系
柱支承點(diǎn)市玻璃以鋼柱為支承結(jié)構(gòu)，點(diǎn)式構(gòu)件由柱子上伸出，從而支承幕墻玻璃。該體系特點(diǎn)是
承載力較高，剛度較大，與玻璃的連接處細(xì)部
構(gòu)造較為簡(jiǎn)潔，能懸掛較大而積或較厚的單面玻璃。因此，這種結(jié)構(gòu)形式較適用于大跨度柱距和應(yīng)用
特種玻璃的建筑。這一玻璃幕墻體系由于鋼柱不能承擔(dān)房屋主體的荷載，也可以承擔(dān)玻璃幕墻的荷載，因此結(jié)構(gòu)傳力路線清晰合理，構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，施工方便，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多。但是造型也因此相對(duì)單一。同時(shí)，這種體系由于柱子承擔(dān)所有橫向和豎向的荷載，
截面相對(duì)較大，在一定程度上降低了
玻璃幕墻結(jié)構(gòu)中造型語(yǔ)言也可以來(lái)自于此，鋼柱形式設(shè)計(jì)較為靈活，可以直線性垂直矗立，，也可以是帶有一定的曲率，還可以是變截面的既可以位于建筑室內(nèi)，也能在建筑室外;不但可以直接伸出爪件和玻璃相連，還能伸出不同形式的手臂后再通過(guò)點(diǎn)式構(gòu)件連接玻璃。總之，不同形式柱子，為滿足建筑造的不同需求帶來(lái)了極方便。例如，倫敦Paddington地鐵站候車廳采用帶有率的
型鋼作為支承柱，加強(qiáng)了空間橫向方向上的律感和趣味性。
3.3架支承體系
這種支承體系玻摘幕坡使用各種類型的朽結(jié)構(gòu)作為受力支承休系.從桁架上伸出爪件連接玻璃。桁架承受橫向和堅(jiān)向的荷載，玻璃僅僅傳遞橫向的風(fēng)荷載，因此
桿件桁架體系的玻璃幕都是次承重結(jié)構(gòu)。
桁架支承體系同柱支承體系有很多相似之處。如：由玻璃背后的主體
圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)橫向和豎向荷載，能懸掛較大較厚的單塊平面玻璃，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式可以隨建筑設(shè)計(jì)的要求而靈活改變等。同時(shí)它有自己更為突出的優(yōu)勢(shì)：首先，桁架設(shè)計(jì)上多應(yīng)用桿件的組合體，而不像鋼柱那使用大體量的實(shí)心體，因此對(duì)視線的遮擋較少，立面顯得更為通透。同時(shí)這也直接加強(qiáng)了
鋼構(gòu)件和玻璃的對(duì)比交果，使幕墻體系更加精細(xì)，通透性更好。其次，在桁架的方向在設(shè)計(jì)上也更靈活，可以豎直立于建筑造型和立面設(shè)計(jì)的要求。第三，因?yàn)殍旒艿脑O(shè)計(jì)跨度較大，建筑的跨度可以設(shè)計(jì)地更大，可以應(yīng)用尺度更大更厚的特種玻璃。
3.4索衍架支承體系
索拓架支承體系實(shí)際上是朽架支承體系的一種變化形式，即川鋼索作為桁架體系中的
拉桿，與受
壓桿相結(jié)合作為玻璃的支承結(jié)構(gòu).通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生平面內(nèi)剛度，構(gòu)成預(yù)應(yīng)力索桿結(jié)構(gòu)體系
[3]。與以上的幾種形式相比.索衍架支承體系的桿件〔索)直徑較細(xì).使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系輕盈而飄逸。桿件和
節(jié)點(diǎn)雖然多.但是不覺(jué)繁項(xiàng)，卻更顯抬細(xì)，增添與玻璃的對(duì)比，體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的梢巧性。同時(shí)該體系將預(yù)應(yīng)力技術(shù)與空問(wèn)結(jié)構(gòu)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，受力合理、技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)安全。上海大劇院是我國(guó)最早采用拉索式析架支承體系的
玻璃幕墻工程，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)在這一結(jié)構(gòu)形式的研究近乎空白，設(shè)計(jì)與施工采用了國(guó)外的技術(shù)與材料，造價(jià)較高
[4]。南京會(huì)展中心玻璃幕墻是國(guó)內(nèi)首例自行設(shè)計(jì)、自行施工的大面積拉索式析架支承體系的玻璃幕墻工程，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，造價(jià)僅為上海大劇院的1/6，為索析架支承體系玻璃幕墉在國(guó)內(nèi)的普遍應(yīng)用奠定了墓礎(chǔ)
[5]。
3.5索網(wǎng)支承體系
索網(wǎng)支承體系由交叉的水平索和垂直索組成，該體系結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單明了，布置靈活，同時(shí)有其玻璃幕墻支承體系所難以達(dá)到的通透性，而與玻璃璃肋板式的玻璃幕端相比，它又具有質(zhì)感強(qiáng)的特點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)與索析架支承結(jié)構(gòu)相比，在構(gòu)造上可以省去玻璃幕墻的抓件，直接由桿件上縛一玻璃扣件，玻璃與玻璃之間直接用扣件相連，扣件與桿件之間通過(guò)一定的聯(lián)系件相連，免去了桿件。索網(wǎng)支承體系由于共自身
變形大的特點(diǎn)，無(wú)法應(yīng)用于跨度較大的結(jié)構(gòu)中，這在很大程度上限制了它的工程應(yīng)用。將索網(wǎng)結(jié)構(gòu)與索析架、魚腹式柔性支承、鋼桁架、鋼柱相結(jié)食.能夠發(fā)押索網(wǎng)支承體系結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、通透性好的同時(shí);亦能將其應(yīng)用于跨度相對(duì)較大的結(jié)構(gòu)。
索網(wǎng)支承體系設(shè)計(jì)難度較高、安裝調(diào)試較復(fù)雜和造價(jià)昂貴，這些因素成為其發(fā)展的陣礙，在近年來(lái)實(shí)現(xiàn)的建筑還較少。但由于空間結(jié)構(gòu)和點(diǎn)式玻璃在技術(shù)上有著良好的契合點(diǎn)，而且空間結(jié)構(gòu)形式多樣，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的適用性很強(qiáng).因此，索網(wǎng)支承體系點(diǎn)式玻確幕墻已受到廣泛的關(guān)注和研究，相信會(huì)成為未來(lái)玻璃幕墻發(fā)展的一種重要趨勢(shì)。
4、結(jié)語(yǔ)
玻璃幕墻以其外觀整潔、明麗、具有現(xiàn)代感而得到了廣泛的應(yīng)，作為玻瑞幕堵的重要組成部分一支承休系，具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，工程師在方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)了解各支承體系的特點(diǎn)，根據(jù)工程的實(shí)際情況采用合適的支承體系。
參考資料:
[1]王海，建筑
幕墻技術(shù)的最新發(fā)展，
建筑技術(shù)，1998，Vo1.29(7)456-458
[2]趙西安，韓平原，
點(diǎn)支式玻璃幕墻設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)，1999，Vo1.29（9）58--60
[3]劉軍進(jìn)，陳新杰，孫永新，點(diǎn)式玻璃幕墻預(yù)應(yīng)力索佑架結(jié)構(gòu)設(shè)什的幾個(gè)概念.工業(yè)建筑，2002，Vo1.32(7):59一61
[4]朱銘煌，錢佩珠，上海大劇院鋼索玻璃幕墻的工程實(shí)踐及質(zhì)量控制，建筑施工，1999，VoL21(1):37-40
[5]深圳三鑫特種玻瑞技術(shù)股份有限公司，南京國(guó)際展覽中心預(yù)應(yīng)力拉索點(diǎn)支玻瑞幕墻研究技術(shù)報(bào)告.2001,NO.10
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