刍议玻璃幕墙结构对整体建筑受力产生的影响

刍议玻璃幕墙结构对整体建筑受力产生的影响
`)J*M'LaI[0梁瑞云
"|#z'D.?o0（松原市远达基础工程有限责任公司 吉林松原 138000）中国论文网,WIY+}Sl
【摘要】近年来，随着人们对美学观念的提升，在建筑中采用
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D6z!@"W E']0玻璃幕墙结构越来越普遍。对于部分建筑来说，幕墙结构自成体系，中国论文网 XX+fv'bh
当其刚度较大时，就要考虑与主整个建筑结构关系。本文针对玻璃中国论文网w/Q
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幕墙的特点研究幕墙结构对整体结构受力产生的影响，希望对璃幕
k}s6@q}!S0墙结构的发展起到一定的指导作用。
0M?N8Y @!|6a?0【关键词】玻璃幕墙；幕墙结构；整体建筑；受力影响
}dO){e[qXX01、引言
:W-LmL!o,Q$c0现代建筑中玻璃幕墙结构应用越来越普遍，是基本外围护结构
[^f6TG?0的主城部分，集美观和功能于一体，可以起到隔热保温、遮风挡雨
i2oMT7i|0的作用。通常来说，建筑工程中的幕墙与主体结构是分开设计的，中国论文网E-} rq]%v:l)@*W*T
然而分开设计就会带来刚度过大，所以最佳方案是幕墙结构与主体中国论文网m*f6o&V9c
结构一起设计，并考虑玻璃幕墙的受力性能。本文主要结合实际研
cV D wFmVkg t0究了玻璃幕墙结构对整体建筑受力产生影响，对相关研究有一定的中国论文网8y*R`2fL~
作用。中国论文网7uU#v3k+c!n2`
2、玻璃幕墙工程的特点中国论文网Y!Fh6L G:P$l
通常情况下，玻璃幕墙的主要形式为隐框幕墙以及明框幕墙两中国论文网xn s4K*VZaA:G;o
种形式。由于明框幕墙在使用的过程中效果不如隐框幕墙效果好，
H.v8z9xr TZ{D0所以只是在规模不大的工程项目种使用，对于那些外观要求比较高中国论文网{"Frt`M
的项目工程，通常情况下都会使用隐框玻璃幕墙。玻璃幕墙的最重
0s#zidyi0Kr[0要的结构一般都是钢结构或者铝结构，这些结构是主要的受力结构，中国论文网 W0YC
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因为工程项目的空间比较复杂，所以在进行玻璃幕墙的设计过程中，
:tZ0aTx0除了要满足正常的工程验收之外，还必须要对于各种不同的载荷和
eiYC1P&i/k!FPHOeS0受力情况考虑，特别是针对组合运用力下的应变和应力，更应该对中国论文网:X:E fRO'z4^
工程中重要的局部环节对于整体工程的影响情况进行考虑和关注。中国论文网f zs%L_|"vN
除此之外，在进行玻璃幕墙结构的设计中还要综合考虑多种方面的中国论文网s9j!oemhI)O
影响，空气以及雨水渗漏、风压、环境因素的影响，尤其在环境比中国论文网 a2h0bpQ
较恶劣的情况下，在进行幕墙的施工过程中由于施工的现场检测手
1dv4mG ] XQ&`+H0段存在一定的问题，如何能够做好这些对于环境外在因素影响程度
J MOid F9I$U0的减少就成为了幕墙施工重点关注的问题。
TJ+D1_!R&GPB0玻璃幕墙工程在进行封边封口、幕墙之间拼缝的直线度和平整中国论文网p"m` aA(p"z!i:Lt
度、其他材料之间的封边封口等，这些是玻璃幕墙常见的一些封边中国论文网,U0tq-n*W)\,V:f_%b:\
封口形式。由于幕墙工程进行封边封口的工序十分复杂，并且工序中国论文网%x:zJDp~^4}F
在操作难度十分大，因此工程质量的影响因素比较多，比如工程施
y6k ~#P/c"_2m0工者作业情况影响，施工工序交叉施工的影响，材料类型以及设计中国论文网 w1YJP%oC0Q7a~
方法的影响等，这些因素会大大增大工程施工的质量方面的控制难
a8MZ$b*Ojw&U c0度。以上这些幕墙施工的特点，表明了玻璃幕墙结构设计与施工的
3w2z'dJ] E0复杂性，必须全过程的质量管理与控制，才能保证玻璃幕墙的质量。中国论文网^(SY'RJR7u`
3、璃幕墙结构对整体建筑受力产生的影响分析中国论文网'?%yN}v+f
我们以建筑主体结构主要由钢筋混凝土、型钢混凝土梁、柱构中国论文网'aYA2u6zm(j+xL
成的框架分析。因为在设计时要以杆系结构设计为重点设计项目，
vWB;`|-d1W9E-B0所以复杂度上升，所以我们常用建模和软件相结合的方法进行校验。
DKnK6U'jM(S0\0模型建立的顺序为先上后下，玻璃幕墙结构网格采用固定铰接支座，中国论文网5N$A%x.f {)w%Y)lY
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与其他方案中网格相同，梁、柱及交叉网格部件采用Frame 单元，中国论文网 C}$@`Y
刚接节点应用在形框与铸钢之间的节点中。模拟的部位主要有幕墙中国论文网 r;DTq:BG%P
结构和整体结构。可以得出玻璃幕墙结构对整个建筑结构受力带来中国论文网"A5eC8b c0h
的影响。中国论文网9Sx+W s%]FR
（1）玻璃幕墙刚度对整体建筑受力的影响中国论文网p$Wd'j7H
一个建筑中主体结构质量的比重为93.1％，其余是幕墙结构的中国论文网[_Uvd#N0R[A8~To
比重，从数值上可以看出幕墙并不是整个建筑的关键部位，然而，中国论文网D1[A$\&f
幕墙结构具有扭转刚度，扭转刚度一般会很小，但也会给整体结构中国论文网&G`P6C2p
带来水平和垂直方向的振动力，所以不能忽视。
[aSA2U2Al_0在建筑的整体结构中，玻璃幕墙与主体构件在水平和垂直方向中国论文网 s^$heJI6R
均有荷载，并且水平和垂直方向荷载相互作用会产生一个基底总反中国论文网'{7s(aRe5xCR
力。主体结构消化了90％的垂直力玻璃幕墙的受力较小。水平方中国论文网;Pu5MXP-C4v Ph
向上主体结构与玻璃幕墙的受力大小大致相同，说明比例幕墙具有
$ND&_h:aXZ%f0很大的抗侧刚度，其值为主体结构抗侧刚度的四分之三，不能小觑。中国论文网2K6_2RD5]Foh#^K%C
工程上的主体结构与幕墙结构的竖向返利大小基本相同，很少中国论文网(h*R@9@.Ea1M;t
传递竖向力。前文已经提到幕墙结构会承当很大比例的水平载荷，中国论文网W x4NJ'|\2B.a:s
所以拥有玻璃幕墙结构的建筑主体结构承担的水平载荷相对于没有中国论文网U iT1meg
玻璃幕墙结构的建筑来说所承受的基底反力小，大约可小20%。然中国论文网AvW/HnD
而，如果只有玻璃幕墙结构的建筑，则在实际中就会存在很大的危中国论文网3wtcWqwKQZ
险，所承受的载荷较大，对整体建筑来说安全系数不高，所能承受中国论文网k Sq9j7~ y
的力会很大程度缩减。
\'t-O(B'C8[0（2）幕墙模型的具体受力状况
4GC|8`QAnK0垂直方向荷载只承受玻璃幕墙自身的重量，与设计相吻合。水
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n1z0平方向载荷大小则要多出39% 的力，这就影响了玻璃幕墙的结构，中国论文网V!NU;p"K$w
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带来不利的影响，与设计不符。
t6ttML)WV}04、调节玻璃幕墙结构受力对整体结构受力的影响的措施
O0my%P;~_FP9I0（1）存在问题简析
;{-vzd4@+b0玻璃幕墙结构的抗侧刚度较大现象不可视而不见，应加以注视。中国论文网-m/X8RtK
由于玻璃幕墙的存在方式决定其不受主体结构的支撑，可以自成一中国论文网b ~yfG
体；其次，玻璃幕墙可以组合成很强的抗侧力交叉网格简体系统。
ME!b,jwB0所以我们应该尽量减小玻璃幕墙结构的水平载荷，也就是水平地震中国论文网0\_G&tPA&@3\nf
作用，在减小水平载荷的过程中保证玻璃幕墙与主体结构的连接方中国论文网g2]B+z^;e
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式不被改变。通过大量的研究与实例考察模拟，我们总结出释放幕中国论文网WK
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墙结构支座的水平束缚的方法对减小玻璃幕墙结构的水平载荷有很
/?&xI)b+{;}G.uj{0大的帮助。中国论文网.W-uyA-W.T'i([
（2）采用释放幕墙结构支座的水平约束度的方法调节整体结构中国论文网L1c!M:i)xp^.R
的抗侧刚度
#G@R2R%ME0对于建筑的整体结构来说，水平抗侧刚度与约束释放度成反比。
,m#mJ Y'A_a9~}u0约束释放度不断加大，玻璃幕墙结构承受的水平作用力向主体部分
&C@d;a l/n8?0逐渐移动，一直移动到水平力都转移到主体部位。通过研究表明，中国论文网/E'T2_/Sl1g
通过将幕墙结构支座的水平约束度释放的方法解决幕墙结构水平地
2|MCbD0震作用较大是非常好的做法，是一种行之有效的方法。对于那些独中国论文网Oyv5^L-~G9GYKI
立的幕墙结构建筑，也可以采用释放幕墙结构支座的水平约束度的
GT0r+Vhv:_!g8k*t0方法调节整体结构的抗侧刚度以及水平、垂直方向荷载的大小。该中国论文网FW*S `.TJ
方法的提出为幕墙结构的更好发展开辟了光明的道路，有利于保护
2~2h?g U` pj+F0幕墙结构的完美性能和整体结构设计的经济性，是一种节能环保的
i;{cv1Hf/]/r4}D0做法。
{d9lUUW0C0（3）确保正确的玻璃幕墙设计计算方法中国论文网'^6W?zfU&V8F
设计计算玻璃幕墙时一般按围护结构进行。玻璃幕墙主要依附中国论文网$av1LD?!N5|h6L;Z
于主体结构搭建，其主要构件均要在主体结构上，在发生微小振动中国论文网0m!C [:H;M J
时，幕墙随着主体振动发生弹性变动，确保不受到破坏。所以，我
!K]7Stx0们在计算玻璃幕墙的内力时采用弹性计算方法计算，不允许出现错中国论文网(s;Bb ^"a
误公式。现阶段，国内学者开始应用极限状态最大应力法来设计，
#q z2]&?#n0该方法计算简单、结果精确，容易掌握，取代传统的允许应力设计
8v+Uv-I1{ ZW.@0法郑指日可待。通过前文分析，玻璃幕墙不仅受到水平作用力还受
uoUW%h~Z%ze-X u6{0到垂直力，受力情况较为复杂，结构完全处于弹性状态中，所以设中国论文网K3@`v6?}*YN
计起来就会麻烦很多。根据国家标准，必须保证玻璃幕墙结构在正
&}_2M*CLN9b+{0常荷载和作用产生的效应下不发生损害。因此，采用最大应力方法中国论文网}/Kh;g$j;[G4K&y
设计计算幕墙结构，兼顾弹性计算方法计算幕墙构件内力是非常好
W?:M"OL0的选择，对幕墙结构的安全作业提供理论保障。
iId1q6n3{4{~05、结语中国论文网pO5e%P1gc l'zO
随着房地产行业的蓬勃发展，建筑的形式与日俱增，美学观念
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T,bNIHI0在建筑中占有很大的比例，如何将玻璃幕墙结构在建筑中应用的更中国论文网aVM*r&[ h%h {j'zn
好是我们这一代人研究的主要问题。本文中所讨论的幕墙结构在形
qQ;PArs%|'z0成独立体系时，其刚度不能忽视，要分析其对整体结构的受力影响。中国论文网1{Ys"l0af Nmq%r
通过分析得出改变玻璃幕墙结构的相关约束度可以调整整体结构的中国论文网'p;y^7Ympl
抗侧刚度，总荷载调节到适应的范围内，是非常好的做法。中国论文网RR4J5de/F1aO
参考文献中国论文网t|fo xd
[1] 史宝军，尹晓江，张瑞军，宋世军. 玻璃幕墙结构力学性
1PAT"F2l0能试验分析与数值模拟[J]. 山东建筑大学学报.2006（06）中国论文网&Hir
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[2] 童丽萍. 高层建筑玻璃幕墙的结构分析[J]. 西安建筑科
8`X(K'[v'@9_%g$L,B9X0技大学学报（自然科学版）.2000（02）中国论文网%kb.H)a!`u1Nd&Z._%m
[3] 刘小根. 玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术
TmF(D/`0[D]. 中国建筑材料科学研究总院.2010中国论文网l5yez$w!^
[4] 顾佳. 山东省既有公共建筑玻璃幕墙节能改造技术研究
+fE!bp:e:Mz L0[D]. 山东建筑大学.2012
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