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玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范設(shè)計解析

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:*  日期:2012-10-18
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  [摘 要] 本文介紹了《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-2003)設(shè)計部分的修訂內(nèi)容,對修訂進行了說明。
  [關(guān)鍵詞] 玻璃幕墻 幕墻規(guī)范 幕墻設(shè)計

  其它透明防火隔斷、透明樓板。

  3.支承防火玻璃的設(shè)施或支承結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用鋁結(jié)構(gòu),應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)

  五、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本規(guī)定
  規(guī)范2003版本將原來結(jié)構(gòu)設(shè)計一章細分為基本規(guī)定、框支承幕墻、全玻幕墻、點支承幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計等四章。

  本章主要敘述各種玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的共同問題,包括一般規(guī)定;材料力學性能;荷載和作用;效應(yīng)的組合;連接設(shè)計;硅酮結(jié)構(gòu)膠設(shè)計。

  (一)一般規(guī)定
  1.更改了原規(guī)范幕墻立柱應(yīng)懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的規(guī)定。原規(guī)定是根據(jù)當時幕墻為框支承的條件制定的。由于現(xiàn)在許多大跨度、復雜類型的支承鋼結(jié)構(gòu)是下端支承在主體結(jié)構(gòu)上的,而張拉索桿體系更是張拉在主體結(jié)構(gòu)上,不能一概采用懸掛支承的形式。因此,改為在第6章增加框支承幕墻宜采用懸掛立柱的條文。

  2.原規(guī)范要求立柱與主體結(jié)構(gòu)采用彈性活動連接,這一概念不很明確,到底怎樣才算彈性活動連接,容易產(chǎn)生爭議。本規(guī)范規(guī)定了幕墻應(yīng)相對于主體結(jié)構(gòu)有一定的位移能力,這個位移能力可以通過各種膠縫和空隙、各種長圓孔、上下立柱的滑動接頭、上下立柱間的留空、左右梁之間的留空等方式實現(xiàn)。大跨度鋼結(jié)構(gòu)還可以通過鉸接搖臂機構(gòu)和彈簧機構(gòu)等充分滿足大位移的要求。因此本次修訂中不再強調(diào)每一處連接都必須采用螺栓連接,也不排除部分連接采用焊接的方式。

  實際建成的玻璃幕墻工程中,許多是采用部分連接為焊接(包括立柱的角碼預(yù)埋件用焊接的工程),有些已經(jīng)經(jīng)歷了多次十二級臺風的吹襲;焊接連接的幕墻,多次經(jīng)歷9度以上振動臺試驗仍安全無損。實踐表明,在幕墻連接中完全禁止采用焊接是不合理的,有些場合往往也是難以做到的,具體工程要作具體分析。

  3.明確了要考慮的荷載與作用,取消了溫度應(yīng)力計算
  修訂后的條文取消了溫度應(yīng)力計算。從幾年來工程設(shè)計表明,滿足裝配空隙構(gòu)造要求和縫寬要求后,溫度應(yīng)力一般不起控制作用,所以不再計算以簡化設(shè)計。

  4.引入重要性系數(shù)和承載力抗震調(diào)整系數(shù)
  這是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本系數(shù),用以調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度,用于無抗震效應(yīng)的組合,用于有地震效應(yīng)的組合。為保持與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范表達一致,本規(guī)范在內(nèi)力、應(yīng)力控制總表達式中,引入這兩個系數(shù)。在玻璃幕墻設(shè)計時,這兩個系數(shù)均可取為1.0,并不增加設(shè)計工作量。

  5.采用各個方向分別驗算和控制撓度的方法
  玻璃幕墻中風荷載和自重一般情況下作用于不同方向,地震作用力很小,所以對于不影響結(jié)構(gòu)安全的撓度控制,采用風荷載標準值永久荷載標準值分別控制的方法。當橫梁雙向受力時,水平和豎向兩個方向分別控制撓度。作為圍護結(jié)構(gòu)和裝飾性結(jié)構(gòu),這種控制可以滿足使用要求,也簡化了設(shè)計工作量。

  6.提示考慮荷載偏心產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響
  在框支承幕墻的橫梁上,玻璃的重力是偏心施加的,會使梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),當采用中空、夾層中空玻璃或偏心距較大時,梁受到的扭矩會較大,設(shè)計中要加以考慮。

  (二)材料力學性能
  1.玻璃的強度設(shè)計值分為三檔
  原規(guī)范玻璃的強度設(shè)計值按其厚度分為兩檔,由于級差過大,會出現(xiàn)玻璃加厚后承載力反而降低的不合理現(xiàn)象。現(xiàn)在將強度設(shè)計值按厚度分為三檔,可以盡量避免這種情況。

  2.明確玻璃側(cè)面強度的概念。側(cè)面是指玻璃切割后所形成的斷面,其寬度等于玻璃的厚度。側(cè)面強度低于大面強度,常用于螺栓或其它連接件產(chǎn)生的玻璃平面內(nèi)受拉承載力計算和玻璃肋的受彎承載力計算等。

  3.給出不銹鋼的強度設(shè)計值取用方法,即按屈服強度除以系數(shù)1.15后得到。

  4.張拉索桿結(jié)構(gòu)中,拉桿和拉索長期處于拉力狀態(tài)下,宜有較高的安全度。拉桿強度設(shè)計值按屈服強度除以系數(shù)1.4后取用;拉索的強度設(shè)計值按抗拉強度除以系數(shù)1.8后取用。

  5.在附錄中列出了耐候鋼的強度設(shè)計值和螺栓、焊縫、鉚釘連接的強度設(shè)計值。

  (三)荷載與地震作用
  1.風荷載計算按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009執(zhí)行。基本風壓按50年重現(xiàn)期采用。200m以上高度的幕墻、體型復雜及風環(huán)境復雜的幕墻宜進行風洞試驗來決定風荷載取值。

  2.地震作用計算時,動力系數(shù)取值為5.0。并增加了兩個地面加速度等級的地震系數(shù)(對應(yīng)于7度半和8度半的烈度)。

  (四)荷載和作用效應(yīng)的組合
  1.重力荷載分項系數(shù),一般情況下取為1.2。當重力荷載效應(yīng)有利時(如下端支承玻璃肋受彎計算時,自重產(chǎn)生軸壓力與風荷載產(chǎn)生受彎的拉應(yīng)力組合),取為1.0;當重力荷載效應(yīng)起控制作用時(如下端支承的受壓鋼柱,自重與風荷載組合),尚應(yīng)考慮為1.35的組合,相應(yīng)風荷載的組合系數(shù)取為0.6。

  2.地震作用效應(yīng)的組合系數(shù) 取為0.5。

  3.在驗算幕墻構(gòu)件的撓度時,只驗算風荷載標準值或重力荷載標準值作用下的撓度值,兩者不進行組合(驗算雨棚和采光頂構(gòu)件時,應(yīng)考慮風荷載和自重兩者的共同作用,但這已超出本規(guī)范的范圍)。

  (五)連接設(shè)計
  1.要求采用預(yù)埋件連接,預(yù)埋鋼板和預(yù)埋槽應(yīng)在混凝土澆筑前放入并固定其位置。在附錄中列出了預(yù)埋鋼板的設(shè)計方法。

  2.沒有條件采用預(yù)埋件時,可用后加錨栓固定連接件。后加錨栓應(yīng)采用機械式錨栓或化學錨栓,在條文中還提出了后加錨栓應(yīng)用中應(yīng)遵守的事項。

  3.砌體墻平面外承載力低,且連接件難以固定。所以條文中作出了增設(shè)鋼或混凝土連接梁、柱的要求。

  (六)密封膠
  1.結(jié)構(gòu)密封膠承載力設(shè)計公式采用了強度設(shè)計值,與其它部分的設(shè)計表達式一致。

  2.在密封膠厚度計算時,對變位承受能力的取值作出規(guī)定,采用應(yīng)力為0.14MPa時的延伸率,這個數(shù)值可由廠家提供的應(yīng)力-應(yīng)變曲線得到。玻璃面板的位移取為,明確為風荷載作用下的最大層間位移角(此時膠縫的應(yīng)力不會超過0.14MPa)。必要時還應(yīng)考慮溫度的作用。

  六、框支承幕墻的設(shè)計
  (一)玻璃面板設(shè)計
  1.增加了玻璃最小厚度和中空玻璃、夾層玻璃前后片玻璃最大厚度差的規(guī)定。

  2.在玻璃的應(yīng)力和撓度計算中,考慮了玻璃大撓度工作狀態(tài),對計算值予以折減,引入了折減系數(shù)。

  3.撓度限值規(guī)定為短邊邊長的1/60。由于幕墻玻璃的撓度主要為風荷載產(chǎn)生,因此在計算撓度時可采用風荷載標準值進行計算。
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