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1、点式玻璃幕墙支承体系及其应用圃点式玻璃幕墙支承体系及其应用许谋奎上海现代建筑设计集团有限公司复杂结构分析研究中心摘要:点式玻璃幕墙以其外观整洁,明丽,具有现代感而得到了广泛的应用,支承体系为点式玻璃幕墙的重要组成部分.本文介绍了5种常见的支承体系,从建筑学与结构学的角度对比了各支承体系的特点,为工程师提供借鉴.关键词:点式玻璃幕墙;支承体系;桁架;索桁架;预应力1前言玻璃幕墙通过金属构件和玻璃板组成建筑物外维护结构,使建筑物外观整洁,明丽,具有现代感,早在100多年前已经开始在建筑中得到应用.但受限于幕墙材料和加工工艺的束缚,在本世纪中期以前,玻璃幕墙的发展十分缓慢.随
2、着一些新材料,新技术和新工艺的出现,自20世纪30年代以来,玻璃幕墙得以迅速发展,在建筑中得到了广泛的应用,我国从20世纪80年代开始在一些大中城市的建筑中采用玻璃幕墙.点式玻璃幕墙采用金属连接件和紧固件将建筑玻璃与金属(或玻璃等)支承结构连接成整体的新型组合式建筑结构形式,由于点式玻璃的高透明性,使玻璃幕墙如同一道无形的帷幕,分割开室内和室外,又将室外的景色引进室内,让室内外融为一体.同时由于点式玻璃技术的精细性和设计的灵活性,大大丰富了建筑立面和造型,这也是点式玻璃受到工程师们的喜爱而常常被作为幕墙结构使用的重要原因.2点式玻璃幕墙体系组成部分2.1玻璃点式玻璃体系
3、中,每块玻璃与点式构件有4点,6点或8点等连接方式Ⅲ.点式玻璃通过孔洞与连接件连接,由于钻孔而导致孔边应力集中使玻璃承载力降低,故点式玻璃建筑必须采用强度较高且使用安全的钢化玻璃.气候寒冷地区的建筑物宜采用钢化中空玻璃,它是在两片钢化玻璃之间夹有干燥的空气层或惰性气体层.在人流比较大或采光顶等对安全性能要求较高的玻璃建筑,往往选用钢化夹胶玻璃,即在两层玻璃之间夹入PVC胶片.玻璃破碎时碎片仍会与PVC胶片粘在一起,避免玻璃掉落造成伤人或财产损失.另外,PVC胶片具有对声波的阻尼功能,具有良好的隔音效果.由于钢化夹胶玻璃能有效减弱阳光的投射,防止眩光,不致造成色彩失真.同
4、时,它对紫外线有阻挡作用,保护陈列品和商品免受紫外线光辐射而褪变颜色,但对植物花卉的生长不利,因此在暖房和温室就不宜选用.玻璃的基本物理特性主要表征为:抗压强度大,抗拉性较差,易脆易断裂.所以在设计中要扬长避短,尽量避免将玻璃作为纯粹的抗拉构件使用.2.2金属连接件,金属连接件是点式玻璃技术的关键,通常由钢或铝合金构件组成.它包括支承件和紧固件,又称爪件和扣件.紧固件与玻璃相连,或沉入玻璃表面之内,或突出在玻璃之上.支承件与紧固件连接,象爪子一样将玻璃紧紧抓住,将紧固件和支承玻璃的结构体系紧密相连,将荷载传递给结构.它的形式有I型爪件,H型爪件,X型爪件和圆盘滑动固定件
5、等.,2007.3132.3支承体系支承体系是将玻璃所承受的各种荷载直接传递到建筑物主体结构上,一般可以根据建筑的造型和荷载的大小来选择合适的结构形式.应用于点式玻璃的支承体系主要有全玻璃支承结构,柱支承结构,桁架支承结构,索桁架支承结构和索网支承体系等.每种结构形式都有各自不同的变化形式,以适应不同情况下幕墙,屋顶和其他不同类型的建筑及其局部设计的要求.2.4密封材料点式玻璃技术中玻璃与玻璃之间采用耐候硅酮密封胶,而玻璃与金属则采用硅酮结构胶粘结.胶主要起密封作用,因此不必进行强度验算.但在使用之前必须对胶与接触材料进行相容性试验,性能检测必须合格,并且在有效期内使用
6、,严格遵守操作规程,以确保施工质量.3点式玻璃幕墙支承体系点式玻璃幕墙按照支承结构的不同将其分成5种主要体系,它们是:全玻璃结构点式玻璃幕墙,柱支承体系,桁架支承体系,索桁架支承体系及索网支承体系.本文将介绍这几种常见的点式玻璃幕墙支承结构体系,以飨读者.3.1全玻璃结构点式玻璃幕墙全玻璃结构点式玻璃幕墙亦称为玻璃肋式幕墙,该体系由幕墙面玻璃和玻璃肋组成.其中,抵抗横向荷载,尤其是风荷载的结构主要由平面玻璃肋承担.全玻璃结构点式玻璃幕墙光学效果与美学效果都非常突出.玻璃作为主承重件,金属结构件少,透明度高,日景与夜景中均能营造出通明剔透的晶莹光感,这一特性在同类结构中是
7、出类拔粹的.全玻璃结构点式玻璃幕墙最大的限制在于空间的高度.由于受玻璃本身的结构性能的限制,面玻璃有它的最大尺寸(目前最长为6m).单体玻璃肋因此也有一定的空间高度限制,无法超越6m空间高度.幕墙高度较大时,设计时应选择适当幕墙玻璃尺寸大小以及增加每块幕墙玻璃的点支承数目.由于全玻璃结构是玻璃主承重结构,在玻璃幕墙尺寸较大,高度较高时,影响立面玻璃划分的不仅有玻璃的特性,构件尺寸和生产工艺,还要考虑风荷载和其他横向荷载的影响.同时,合适的幕墙尺寸有助于立面尺度的界定,也能使单块肋玻璃尺寸减小,从而均衡了玻璃幕墙的荷载分配.还可以通过适当的
