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幕墻規(guī)范的新解讀(五)——幕墻鋼結(jié)構(gòu)設計

來源:2014年會論文集  作者:趙西安  日期:2013-10-23
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  《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》 JGJ 133-2001 頒布于 2001 年,編制于1996~1997年,是上一個世紀九十年代的產(chǎn)物,距離今天已經(jīng)有十六年的歷史了。理解和應用 JGJ 133 規(guī)范,不能離開JGJ 133-2001編制當時的歷史背景和技術水平。

  實際上, 鋼材和混凝土的膨脹系數(shù)相近:

  鋼 材:1.2 X 10-5 / oC

  混凝土:1.0 X 10-5 /o C

  對杭州東站25m巨柱的溫度應力進行過兩次實測,幕墻支承鋼結(jié)構(gòu)最大溫度應力發(fā)生于70mm豎向鋼管,數(shù)值僅為45N/mm2,遠小于鋼管的強度設計值215N/mm2(圖25、圖26)。

 

  所以,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)才有可能應用。幕墻鋼結(jié)構(gòu)和主體鋼結(jié)構(gòu)或主體混凝土結(jié)構(gòu)膨脹系數(shù)相同或相近,溫度變化時幕墻鋼結(jié)構(gòu)的溫度應力接近于零。實際工程鋼結(jié)構(gòu)往往不分段,或者不會分段太密。

  鋁合金結(jié)構(gòu)則不同,其溫度變形遠大于混凝土和鋼材,連接到主體結(jié)構(gòu)上時,無法變形協(xié)調(diào)。鋁結(jié)構(gòu)連接到鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)時,應該適當分段。

  韓國首爾仁川機場幕墻就是一個最典型的例子,幕墻玻璃由鋁立柱和鋼立柱共同支承,鋼立柱與主體鋼結(jié)構(gòu)直接連接。由于鋁材變形遠遠大于鋼材,與鋼立柱無法協(xié)調(diào),所以鋁立柱分段;而鋼立柱與主體鋼結(jié)構(gòu)變形相同,所以鋼立柱不必分段(圖27)。

  

  三、大量幕墻鋼結(jié)構(gòu)不分段

  如國家大劇院,215mX145m,全部焊成一個剛性的“大碗”,無分縫;鳥巢,296mX310m,鋼構(gòu)件全部剛性連接成為整體,沒有縫;深圳灣體育館,兩館一場由連續(xù)曲面覆蓋,屋面支承結(jié)構(gòu)為雙向單層網(wǎng)殼,長 530 m,連續(xù)不分縫(圖22~圖24)。

  高層建筑同樣如此,世界最高的哈里法塔,高度度828米;上海三座高樓:金茂大廈 420 米,環(huán)球金融 495 米,上海中心 635m 。總不能把它們統(tǒng)統(tǒng)切成三米一段吧?

  主體鋼結(jié)構(gòu)不分段,幕墻鋼結(jié)構(gòu)同樣可以不分段(圖28~圖31)。

  

  北京鳳凰傳媒中心玻璃幕墻的支承鋼結(jié)構(gòu)長度達200m,連續(xù)焊接不分段(圖32)。中國建筑科學研究院辦公樓的室外電梯,夾層玻璃方鋼管框架(詞條“框架”由行業(yè)大百科提供)支承,立柱90m高,連續(xù)焊接不分段,無接頭,多年使用沒有問題(圖33)。

 

  

  

 

  四、 幕墻鋼結(jié)構(gòu)是否分段由設計者自己決定

  幕墻鋼結(jié)構(gòu)與主體鋼結(jié)構(gòu)或主體混凝土結(jié)構(gòu)相連接,兩者溫度變形相同或相近,溫度應力很小;鋼材強度很高,完全可以承受溫度應力。所以斷與不斷都不成問題,怎么做都可以,斷與不斷,由設計者自行決定:

  全部砍斷,傳統(tǒng)做法,肯定可行,但是增加許多連接節(jié)點,費工費料。

  加長桿件,減少斷口,可以節(jié)省工料,但溫度問題要從計算和構(gòu)造上加以考慮。

  全部不斷,必須計算溫度和位移產(chǎn)生的應力,分析結(jié)構(gòu)的變形耐受能力,采取措施確保結(jié)構(gòu)安全。【完】

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專家介紹

 趙西安

鋁門窗幕墻委員會專家組

工作單位:中國建筑科學研究院

技術職稱:研究員

專業(yè):建筑結(jié)構(gòu),建筑幕墻

專長:建筑結(jié)構(gòu),建筑幕墻

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2013-10-23/35676-1.htm
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