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浅谈点式拉索幕墙的应用
信息来源:中国门窗幕墙资讯网 添加日期:2015/5/12 浏览次数:2187次
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一、引 论
        近年来,由于点支式玻璃幕墙极佳的通透性和艺术性等优点,得到了建筑师及业主的青睐,使其在现代建筑中得到广泛应用,它改变了过去着重用玻璃来表现窗户、表现建筑、表现质感、表现体型的传统手法,而是更多地利用玻璃透明的特性,追求建筑物内外空间的沟通和融合,人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构系统,使这种结构系统从单纯的支承作用转向表现其可见性。
        二、点支式玻璃幕墙的特点
        点支式玻璃幕墙是一门新兴技术,由于它的表现方法奇特,应用极为广泛,正如雨后春笋般的发展着。它的主要特点是通透性好、表现形式灵活多样艺术性强、安全性能好环保节能等。
        (1)通透性好。由于玻璃是由几个点来支撑,结构体积小,视线被遮挡范围降到最低,室内外互相通透,良好的融为一体,给人一种最大空间的感觉。
        (2)表现形式灵活多样艺术性强。幕墙中的每片玻璃的固定方式相互独立,每片玻璃之间的灵活排列,就形成不同造型的玻璃幕墙。它的支承主体结构钢管、拉杆、拉索,不仅能满足结构上的强度、刚度,还能满足美学上的要求。加工精美的支撑玻璃金属连接件犹如点缀在玻璃幕墙上的饰物,熠熠生辉。它的外衣“玻璃”本身就具有一定的艺术观赏性,随着玻璃加工技术的进步,热弯玻璃的出现,幕墙的造型更是多姿多彩。相对其他玻璃幕墙而言,点支式玻璃幕墙能最大程度的实现各种“变化莫测”的造型,淋漓尽致的体现人们对建筑所赋有的特定内涵,它已不仅仅是一座简单的建筑物,更是一件洋溢着浓浓现代气息的艺术品。
        (3)安全性好环保节能。幕墙中所采用的玻璃都属于安全玻璃,在整个幕墙中,由于每片玻璃的固定支撑都是相对独立的,当有外力冲击到某处玻璃时,也不会造成连锁反应,并且即使玻璃破碎,也不会形成尖锐的锐角而是形成“玻璃雨”不至于造成严重的伤人事故。玻璃是通过螺栓来固定支撑,拆卸简单易行,在维修维护上很方便。在材料的选用上,玻璃、普通碳钢、不锈钢都属于绿色环保材料,不会对人体健康产生任何不良影响。尽可能的使用白玻璃即清玻璃,可以大大降低光的反射率,减少光污染问题。中空玻璃的热传导系数为0.03W/m.℃,普通玻璃的热传导系数为0.8W/m.℃,能起到恒温保温作用。
         三、工程实例
        某大厦是集商业、商务办公及酒店公寓于一体的建筑,其整幅点玻幕墙设置在两栋楼之间,高度达33.5m,跨度13.6m。(见图1)
        1、幕墙材料及配置要求:
        A 玻璃:幕墙玻璃面板选用10+1.52PVB+10mm厚钢化透明夹胶玻璃。
        B 龙骨:幕墙顶部承重结构采用钢桁架,桁架高度1800mm,其中弦杆选用φ133X6圆钢管,腹杆选用φ76X5圆钢管,钢管表面均氟碳喷涂处理。幕墙水平受力结构为索桁架支承结构,水平索选用φ28不锈钢拉索,竖向承重索选用φ10不锈钢拉索,稳定索采用3根φ10不锈钢拉索,不锈钢牌号均为316。
        C 钢材:钢材可视部位氟碳喷涂处理,隐蔽部位钢材热浸锌处理,钢材材质为Q235B。
        D 胶条:挤压成型三元乙丙胶条,黑色。邵氏硬度70±50,具有20%至35%的压缩度。
        E 密封胶:单组分酸性硅酮建筑密封胶,透明。
        F 玻璃夹具:选用不锈钢玻璃夹具,不锈钢牌号为316
        2、幕墙结构特点:
        A 本系统为拉索点式玻璃幕墙系统,幕墙承重结构采用钢桁架,桁架高度1800mm,其中弦杆选用φ133X6圆钢管,腹杆选用φ76X5圆钢管,钢管表面均氟碳喷涂处理。
        B幕墙水平受力结构为索桁架支承结构,水平索桁架选用φ28不锈钢拉索,竖向承重索选用φ10不锈钢拉索,稳定索采用3根φ10不锈钢拉索,不锈钢牌号均为316。
        C幕墙钢架设置在两栋建筑之间,幕墙钢架与主体结构的连接考虑了两栋建筑的伸缩变形,采用可滑移支座。
        D 玻璃缝隙之间注酸性透明耐候密封胶,采用退缝打胶方式,利用幕墙板块间的接缝收集大面雨水,使雨水能通过排水通道迅速排走。
        E所有硬性接触处,均采用弹性连接,提高了幕墙的抗震性能,消除了伸缩噪声,同时由于密封性能的提高,保证了帷幕的隔音效果。
        3、玻璃面板驳接方式
        本系统为无孔驳接式玻璃幕墙体系,无孔式驳接形式最主要特点是玻璃无需开孔,固定件通过玻璃与玻璃间的缝夹持住玻璃面板,玻璃面板与固定件之间放置有柔性垫片,使玻璃板块在受力状态弯曲变形时,能够有一定的位移,从而避免在玻璃的固定点处产生较大的弯曲应力。
        ① 无孔驳接式玻璃幕墙的优点
        a.成本低:无孔固定玻璃,省去了玻璃开孔的工序。
        b.工艺简单:开孔式玻璃板块在开孔时,玻璃孔的孔位允许误差,会导致夹胶玻璃、中空玻璃合成时产生孔同轴度误差,此外还需要进行开孔部位的特殊密封处理。这样,整个工序就比较复杂。若采用无孔固定玻璃,省去了很多工序,缩短了加工周期。
        c. 可以避免由于开孔缺陷而导致的玻璃破裂:由于玻璃脆性很大,断裂韧性低,也不具备新分布荷载和吸收冲击能量的能力,因此玻璃对应力集中很敏感。玻璃在钻孔时,即使工艺再好,也会有缺陷存在,而点支式玻璃孔位的受力已经相当复杂,是整块玻璃的薄弱环节。因此在承载情况下,有缺陷的玻璃一旦超过其临界应力玻璃就会碎裂。
        d. 玻璃无需开孔,可以避免中空玻璃因孔部密封不好而造成的漏气。
        ② 无孔驳接式玻璃幕墙的安装形式及特点
        无孔驳接式玻璃幕墙根据驳接件安装的位置和驳接件的类型大致可分为三种:对边夹持式、四边夹持式、四角夹持式。受力部位是夹持点区域,而非大面。
本系统采用四角夹持式,其是指驳接件安装在玻璃板块四个角相交的胶缝中,夹持住四块(或更多)的玻璃角,在每个交汇点均有一个驳接件。(见图2)
        由于无孔式驳接头一般没有球铰装置,玻璃板在较大的风荷载作用下弯曲时,就会在玻璃的夹持区域产生较大的弯曲应力,虽然可以通过在驳接件与玻璃之间设置柔性垫片来改善其受力,但性能上仍不如球铰式驳接头。另外,由于玻璃的自重是依靠玻璃下边的驳接头托住的,是一个压弯板。开孔式点支玻璃板块一般都是上边两个孔承受自重,是一个拉弯板。在受力上压弯板不如拉弯板,因此,在相同条件下,采用无孔式玻璃驳接件安装的玻璃规格相对较小。另外,对玻璃的承载能力起控制因素的还有夹持点距玻璃边的距离及夹持的宽度及深度,设计时应注意。在受力计算时,应注意其最薄弱的受力部位是夹持点区域,而非大面。
         4、索桁架结构支撑体系
        预应力索桁架结构简洁并具有力度感,在玻璃幕墙结构中应用可使视线基本上通透无阻,也不至于破坏建筑物外观的整体美感。本系统采用索桁架支撑体系,连接装置使得索与索、索与硬杆之间形成整体。幕墙承重结构采用钢桁架,桁架高度1800mm,其中弦杆选用φ133X6圆钢管,腹杆选用φ76X5圆钢管,钢管表面均氟碳喷涂处理。幕墙水平方向力由水平鱼腹索桁架支承,水平索选用φ28不锈钢拉索,竖向承重索选用φ10不锈钢拉索,稳定索采用3根φ10不锈钢拉索。(见图4)
        传力路径:
        1、幕墙的竖向荷载包括玻璃和结构的自重。所有重力均悬挂于顶部桁架,然后通过桁架传至主体结构。
        2、幕墙的水平力(包括风荷载、地震作用)由玻璃面板通过连接件传给水平索桁架再传至主体结构。
        水平拉索桁架采用预应力钢索,预应力的取值应确保拉索在工作状态时保持为受拉状态,同时由于预张拉力的存在,将拉索在受荷情况下可能发生的大部分变形消化在安装阶段,确保了由柔性构件组成的桁架仍具备相当的刚度。支撑杆的大小及长短经过严格的计算,使得索桁架保持抛物线形状,同一根拉索不同位置的角度关系也确保其任一断面在风荷载同方向的内力分力均可以抵消风力。
        总之:点支式玻璃幕墙实现了建筑艺术和建筑技术的完美统一,是现代高科技发展产物,它翻开了建筑发展史上的新篇章,必将随着时代的发展不断发展壮大。
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