钢结构幕墙入门-单层索网玻璃幕墙设计原理

单层索网玻璃幕墙由于具有良好通透性而受到青睐，单层索网玻璃幕墙分为单向单层索与玻璃组合体系和双向单层索网体系。如果单向单层索之间没有横向索把它门连接起来，就未形成体系，就会因整体失稳而破坏。就要把玻璃作为单向单层索的横向结构,即考虑玻璃的作用才能形成稳定的结构。

双向单层索网体系靠双向索组成的索网形成稳定的结构,单层索网玻璃幕墙是国外开发的,但没有人给我们提供建造单层索网玻璃幕墙，单层索网玻璃幕墙外为单向单层如果单向单层索之间没有横向案把它们互相连接整套技术,完全靠自己摸索,国外也有些资料介绍了一根单索的挠度和内力的关系(见表 1),有些人以为表1的参数是用来选择最大挠度控制值的,并按最大挠度控制值求出索的内力,这样理解是不完整的,素的挠曲(矢高)越大内力越小,挠曲(矢高)越小内力越大,表1所列参数说明了这一点。

                                               平索挠度和内力的关系               表-1 

单层索网幕墙由于两个方向的约束,单层索网的挠度由,,表1参数说明了一幅幕墙不同部位索的挠曲(矢高)与内力的关系,因此在对索结构分析时,要把整个索网(包括是单向单层索与玻璃组成双向结构)作为双这样就可求出每根索的挠度和分配到的荷载,从而求出索的内力,在效向结构来分析,索则不然,因此要外別求可

变荷载竖3/4,1/2,1/4满布,横向3/4、1/2、1/4布满,整个索网十字型分割时的1/4升布时的荷載分配与挠曲(矢高)、求每根索在最不利外布时的内力,进行截面承载能力验算,如果以为只对可变荷载满布时,挠当可变荷载满布时,某些索截面内力最不利,而其应分析时要取可他变荷载最不利分布,一根索不是起控制作用的,按此种方法计算结果设计、找出每根索在最不可能这大的一根索进行验算,包含着相当大的风险。我们必须对单层索网按双问结构分析,找出每根索在最不利可变荷载分布情况下的挠度(矢高)和荷载分配,再进入内力分析和截面承载能力。

单层索网玻璃幕墙是柔性张拉结构,在没有施加预应力之前没有刚度,其形装也不是确定的,必须通过施加适当的预应力赋予其定的形状,才能成为能承受外荷的层索网玻璃幕墙的的预应力必须通过结构自身变位条件来维持,如果说张拉拉索是产生預应预应力的内在因素的话,那么能够通过变形协调条件来维持預应力的存在是产生预应力的内在因素,静定结构的内力可直接求解平衡方程得到,变位协调条件与静定结构的杆件内关,这种性质决定静定结构不作为预应力结构,相比之下,超静定结构却不相同,超静结构杆件内力并不由平衡条件惟一确定,同时还取决于变形协调条件,这种性能決定了单层索网玻璃幕墙是预应力结构,同时又是超静定结构,这是维持单层索网玻璃幕墙在结构形式方面的更求。单层索网玻璃幕墙的稳定与预应力控制是单墙设计、施工技术中的关键问题。

结构层索网玻璃幕单层索网玻璃幕墙和一般钢桁架不一样,从静力学角度外析,“Maxwell原理"指出对有jt結点的结构体系必须有:b>3j-6个杆件才能使其成为几何不变体系,但是C.RCalladine指出:存在小于"Maxwell原则”要求杆件数的稳定体系。实际上,“Max.well原则-是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件,而例外的情况在非线性条件下成立,作层索网玻璃幕墙体系保持几何稳定的特征是

(1)结构可以发生无穷小机构运动;

(2)至少存在一个预应力模态,存在可刚化的自应力平衡体系。当此类结构中的杆件长度即将发生改变时,就会在节点上产生不平衡力,该不平衡力能使节点具有恢复初始位豈的趋势,使结构趋于硬化「实际上,“Maxwell原则”是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件,而例外的情况在非线性条件下成立。不能认为单层索网玻璃幕墙预应力满足始态的要求就算完成了任务(要满足始态的力系平衡,只要施加不太大的预应力就可以了),还要求预应力系统在终态(即张拉索杆结构承受最大设计水平作用时),任意一根索都不发生松弛,且保持一定大小的张力储备。

单层索网玻璃幕墙最早出现在德国,在德困也用得很多,但德国是一个非抗震设防国家,因此,它不可能提供这个多强烈地震因家有抗渼设防的要求的单层索网幕墻的设计計算方法,这个任务要中国工程技术人员来完成。