點支式玻璃幕建筑結構設計分析中的若干問題摘要：本文簡要介紹了點支式玻璃幕建筑結構體系的組成與類別;張拉索桿結構體系的組成、布置及其常見的張拉索桿基本結構組件；闡述了張拉索桿結構體系的受力特性、索的設置、張拉索的張力要求等中的若干問題；還討論了這種結構的一些計算方法及玻璃面板承載力的計算關鍵詞：點支式玻璃幕建筑張拉索桿結構玻璃面板承載力SomeProblemsonStructuraldesignandAnalysisofGlazingCurtainBuildingwithPointSupportAbstractThecompositionandkindsofthestructuralsystemfortheglazingcurtainbuildingwithpointsupportareintroduced.Theconstructionandthelayoutofthetension-rope-strutstructuralsystemanditsessentialcomponentsaredescribed.Someproblemsonthemechanicalfeaturesofthetension-rope-strutstructuralsystemunderloads,theinstallationofeachkindsofropes,therequirementsoftensionforceoftheseropesinthisstructuralsystemareexpounded;themethodofcalculationandtheloadcarryingcapacityoftheglasspanelofthisstructuralsystemarealsodiscussed.Keywordsglazingcurtainbuildingtension-rope-strutstructureLoadcarryingcapacityofglasspanel一玻璃幕建筑結構的組成與類別玻璃幕建筑是指以玻璃作為覆蓋幕面的一種建筑，它可以是建筑的屋蓋、墻體、樓層、樓梯、走道欄板或整個建筑。眾所周知玻璃是一種脆性材料，由于制成時不可避免的內在缺陷，強度較低。此外，因受生產工藝限制，其板厚和板面尺度也有限，故常需適當的結構體系作支承，才能形成予期的建筑。這一結構體系稱為玻璃幕建筑的支承結構，它與玻璃幕面共同組成玻璃幕建筑結構。1玻璃幕建筑結構的組成及基本要求玻璃幕建筑的支承結構可以是由玻璃或鋁、鋼等金屬材料組成。因此可以說：玻璃幕建筑結構是由玻璃與金屬等材料，經加工、連接和安裝組成的可獨立地承受各種可能荷載作用，并滿足各預定功能要求的工程構筑物。通常，它包括玻璃面板、支承結構（含連接件）和基座（結構）等三部分。對于點支式玻璃幕建筑結構而言，連接件是指螺栓組件和支承裝置；基座是指玻璃幕建筑結構賴以坐落支承的部分。玻璃幕建筑結構的板件、桿件、構件間的相互連接方法可有膠接、焊接和機械性連接等，且其連接型式也多種多樣，無論那種都必須具有足夠的承載能力和適宜的剛度。如上所述，玻璃幕建筑結構是一種工程結構，它所承受的荷載作用，可能是由自然環境影響和人為要求引起的。在各種可能荷載作用組合下，必須滿足安全、適用和耐久性等三項基本要求。當然，它作為玻璃幕建筑的外露結構，還應與建筑藝術美的要求相匹配。2玻璃幕建筑結構的類別在結構設計中，必須首先選擇并確定結構的類別，并進而了解結構的性能和可能的荷載作用，才能正確地給出結構的計算模型和進行結構分析。對于玻璃幕建筑結構，可按以下條件劃分其類別：預（噸1靈）蔥按玻璃面帥板沒支承狀況邁分為：線蘭支式結構槐和點支式認結構醬；趙（綠2牌）嗽按玻璃面永板是否作恭為該結構隱的零必要受力拴部件川分為：組義合式結構息和集合式朗結構。前擁者玻璃面衡板與其它袋板件共同拴組成統一世的結構體乳系，并相聞互依存不曲可或缺，狠否則結構烤失效；后皮者，一般誕視玻璃面則板為其附誘屬結構，行支承結構依（包括基圣座）為其緊基本結構劇，二者相番對獨立稠（訴3順）仇按支承結遵構油剛勁性膽分為劇：配剛性支承悟結構（如陰梁、剛架廣、桁架、蜘網架等）拖和柔性支勸承結構（槳如張拉索均桿結構等敢）。前者蓮組成結構敏的基本構冠件，均為曠剛性桿件翼；后者組競成結構的鹿相當多的撤基本構件轎不是剛建性房,好而是僅能曬承受拉力炒的柔性桿栽件。訴二廳雷棍張拉索桿扛結構體系恐的組成及節其布置糕1魄、甚么是側張拉索桿受結構漁張拉索桿造結構是指察由柔性張級拉索（或怒鏈桿，下跡同）及剛擋性撐桿組謎成的結構泛。它在設腰計、施工禽和使用過齊程中柔性剛索必須具源有足夠和綠適當的張無拉力。國柔性索僅援具有抗拉然剛度（衰EA抓），當無央張拉力時退其抗壓等漆剛度很小斑，在結構鐵承受荷載叔中無供獻薄或可忽略欄。必須對邁它們進行啞張拉，使鳴之具有足械夠的張力吐，才能組營成結構和辨可靠地承池受荷載作摔用。受剛性撐桿序具有各種兵需要的，裙如拉、壓暮、彎等剛開度，足以眉承受相應政大的拉、室壓、彎曲運等作用力剛而不喪失嚇其承載力芳。游2求、張拉索京桿結構體孫系的組成冠這種結構絲體系通常蜻由張拉索酸桿基本結年構組件和竭支座（結憲構）組成滑，必要時蝴需設置平怠衡重力性醒索和保證棉結構體系妖的穩定性蹈索。其張嘗拉索桿基懂本結構組須件可以是臂自平衡的理或非自平舉衡的，后瑞者的張拉償索端部的夕張力需由孟其支座（炒結構）平擇衡。舌3斷、金張拉索桿坡結構體系斥的分類與樸布置晝張拉索桿剃結構的體乘系啟,脈按其受力奇工作狀況妻，可分為屆單向受力努體系和雙金向受力體緩系：結（勵1然）單向受勁力體系是眨由單一方濃向布置的魄若干張拉屋索桿基本框結構組件精和必追要的重力咬與穩定性色索（或桿溪件）組成菊。琴雙向受力氧體系是由虜相互交叉挖的張拉索得桿基本結多構組件和解必要時的撈一些重力或與穩定性壁索（或桿哨件）組成爐。其交叉疑與布置，覺常根據建甚筑及結構找設計要求拿確定，可呢以是正交霸正放，正圓交斜放或健斜交放置筒等。較4俊、主受力怒索，重力馬性索與穩倡定性索的礎作用和張筍力要求賽主受力亦索偽----捏-林是張拉索繭桿結構體謝系中基本漏結構組件協的主受拉雖力元件，乒應始描終具有足民夠而適當恒的初張拉拆力，使之魄不退出工超作和被拉雜斷。協重力性壘索垃----仿-俘為改善張捆拉索桿基倆本結構組騎件的受力習，用以平確衡重力性租荷潛載而設置發的拉索。續一般平行椅于玻璃板肅面的重力碌方向布置場，可不需面要太大的均初張力，伯但應張緊火，并足以范承受其重就力荷載。翠穩定性枕索胞----六-良為保證張離拉索桿結捎構體系中程的基本結宴構組件及劫其某些撐越桿摧平面外的肚穩定性和蹲減少可能風的風振而陷設置的索魂，也常用煤它保證玻勒璃幕結構談體系中某陣些剛性構厚件的平面退外穩定性嘉。這種索舅的初張力屢雖不需很板大，但索撓的張力設欺計，必須芒給上述被堵穩定構件項以足夠的怠側向支承避力，以保夜證其不發挽生側向失移穩。民三警擔舊張拉索桿近基本結構授組件的幾礎種常見形著式須張拉索桿馬結構體系孩中常見的儉張拉索桿夢基本結構合組件形式勝有：自平栽衡式和非殖自平衡式列兩類，如遙圖耗--聞1杯和赤圖最--啄2忠所示。前斗者其組件京中的張拉辟索的索身購和索的盡欺端均與撐肆桿相互連女接，并其羅內力自相獨平衡；后趙者張拉索付的盡端不懼與撐桿相拳連，而是鏟連接在其鬧邊端支座送（結構）片上，借助白支座對索政施加張拉儲，因此僅受靠組件自句身各索桿沖間的作天用濾,揉不能形成所內力的完線全平衡。首張拉索桿述基本結構槳組件索的蘭外形點跡激有拋物線縱形和折線師形，在均世布荷載下部前者較后祖者合理。粉圖遼—專1化棋自平衡式臺張拉索桿派基本結構魔組煉件治血痛圖農—門2材諸非自平衡駕式張拉索誰桿基本結矛構組件疤四黎胞禽張拉索桿滋基本結構寸組件的若懸干力學特歇性蓬張拉索應敢始終處于層張力正定度狀態。研誰究分析表雨明，此時瘦各桿（包剛括索）均昂對結構剛盆度及承載扎力有貢獻棒，否則其星結構剛度梢將極大降般低，甚至彩其承載力殖喪失。殿組件的幾股何特性隨懇其所受荷芒載而有較彩大改變荒，我屬于軌幾何易變詠形性（柔陪性）結構時。它與幾嚴何可變形新性（勁性便）結構或賤不變形性估（剛體）香結構體系免的分析方喬法有所不賄同曾。一般宜召采用二階蛙分析方法吐。過3嚼、抄，由于它進是由高強扔鋼絲繩（懸絞線）經和張拉形成歪的柔性結掏構，故結羞構的工階作性能對騙設計、施賴工缺陷的準敏感性較抬大，其中定主要有戶：坡開（搭1沒）受力分紅析及荷載恰組合時，習因采用線廉性方法，通使內力的以計算不準敵；變暈（啟2仆）體系剛慘度及承載棗力，因張崖力索的張談力不足或地松弛退出獲工作時，數呈現的非厭線性或跳秀躍性退化禁或喪失；風（孟3班）溫度的棕升或降，吐使張拉索團松弛或超背張；秩（膠4滑）正確施替加和監控促索的張力肚較困難；姓（椅5壯）高張力央索桿的缺挽口應力集終中裂,劑引起的高份強鋼索應澇力腐蝕；潤（律6恢）塑性及翠韌性差的地超強度鋼啞材的應用其；盟（梁7麥）自平衡柳組件中縱抹向主撐桿腎的復雜受征力；顯（顏8徹）高強鋼診索及其連選接，因材羅料、構造慘、和工藝笛性緣故，想存在的類癥裂紋性缺窯陷等。孤五扶面擔張拉索桿孩結構體系奉設計中的膽若干問題袋體系的選教擇瓦單向受力讓體系的布像置、索張辦力施加和汁控制相對講比較簡單巨，受力明點確。當其伍為單跨時進，可不受互支座剛度歉影響；但該當為多跨承連續時，牧支座的壓銀縮剛度對最結構內力水和變形有聞相當大的憐影響。常拴為不太大遷建筑面積奉空間及荷咱載情況下肢采用褲。堪獄響撓紋筋咽雙向受力亡體系的布忘置汁,椅可有多種棒型式，其佛索的張拉于力的施加遍和控制比驚較麻煩，閣受力復雜將。但在相雅同建筑面瓜積空間及友荷載情況稀下索的張橡力較小，答且常可省它去一些重疫力性索和藏穩定性索級。故相對所較省鋼，陣而為較大政建筑面積巴空間及荷友載情況下施采用。殊2幸蓋體系的布哲置直單向受力監體系布置較中，常需砌設重力性貧索，必要裳時應布置托穩定性索壽。船雙向受力知體系布置聚中，多在杰短向布置飲主受力基男本結構組兵件，長向互布置輔受佛力基本結列構組件的洋單元，二哥者的橫向育撐桿常共漆用。當輔垮受力基本妻結構組件秀的某些索折元與重力尊性索位置濫一致時，持二者可合伙而為一。略平面自平訓衡基本結著構組件及混平面鋼桁坑架常作為敬單向受力朝體系的中泥間支槽座，此時敗應考慮其給平面外穩驗定性的保衫證和必要舞的止失穩需元件的設招置。竊3捐精荷載、作隔用值及其素可能組合翁豆對于張拉衣索桿這種掌柔性結構膨，理應采怎用非線性唱二階分析訴方法進行醬結構計算省，其荷載樣作用也應償先組合，犧后逐級施被加，但在石實際中很嚴難實施。苗一些研究燙分析表明狡：對于一爆般不大的烏張拉索桿動結構，如歷具有適當挎的初張力膛時，可以掀按一階分私析，荷載興作用采用列線性組合請，構件計仗算中考慮蜜二階效應柄。這樣引雄起的誤差則不會很大名。乖活載，風才載與地震端作用等可涌變性荷載催作用的可引能組合及躍其組合系杠數的選擇書，應按現牲行《建筑輝結構荷載伸規范》執朵行。考慮野到尚無數堪十甚至千蟻百年一遇富的風載同插時發生地倘震的歷史味記載，而族且二者的次峰值又都峽是瞬間一市過性的作環用，玻璃盯幕建筑結庫構的自重杯又不很大趕，故對這源種結構而園言，風載洞作為第一否可變荷載荒與地震作盯用組合似請不必要。夾當然設防捎烈度下的拾地震作用眠與可能的賭風載組合斑是應該的贏。劑張拉索初烘始張拉應漆力值的選斬定與最小返值的控制的張拉索桿腥結構同其獵它結構的畢根本區別光在于其受垂拉桿件應頁始終處于橋張拉狀態法，即必須田保持其內橋力是正定宴性。一旦炸呈現非正沒定時，結抽構剛度將溝極大降低眉或承載力即喪失。而撓保持張拉怒桿受力正魔定性的關賓鍵是正確潛地設定其違初張力值階。初張力蝦值設置過逆小，不利蛙荷載作用結下，一些韻張拉桿將陽因其內力和減小為零藏（負）而湖退出工作寧，致使結飯構性能退籮化；如果扯初張力值占設置過大伸，不利荷級載作用下帳，某些張頃拉桿將因涌其強度不變足而破斷俱，致使結小構毀壞；特如其截面或設計過大挺，不利荷托載作用下域，這些張巾拉桿雖不削會因其強稍度不足而嘩破斷，但行卻材料增浸多，索直旺徑粗影響抗結構的輕愛盈通透性枕。對于如憤圖窯---粗1膨，這2濟示結構組煌件，當作害為玻璃幕餡結構，可陶能承受正糖、反兩方揮向荷載時不，其主張智拉索桿的光初張應力頁值礙σ孩0聾的范圍可遷按以下建邪議設置：告（掠1著）對于普關通強度不肅銹鋼材，逆當以其抗電拉屈服強恨度設計值矮f芹d咳考慮時，脊設為罰：衡賠2節5豐%燦≤舊σ螞0引/林f任d扇≤贈50卸%發棚抱陸牌瞎疼窄葛（儲1煩）歇（疊2旋）對于高刮強度鋼材肆，當以材任料抗拉極娛限強度設繞計值考慮端時，如取儀其設計值虹為圖：誦f貼d取≤偷0.45飼f閘u來虧，將其代巡入式落（爐1抱）并取整箏則有：秤12交%瓶≤博σ偏0貧/叼f張u犧≤色22楊%構箱弓恥李閘乘瞇嶺（訪2裳）跨需要指出銹的是，初燦張力對張群拉索結構便是必須的樣，且隨其擠值的增大橡，組件剛靜度也有提態高，但提悉高有限，塵不如增大服張拉索的蓮面積有效潛。傻至于重力通性索的初點張力可不現必施加過棵大，報σ紗0梢∕住f潮d兼≈輕10東%使；穩定性鞋索的初張嬸力，則應塘根據被保邁證構件穩炕定性所需測要的支撐嫁力樂,坦參考有關棋文獻資料檢確定。旋5慘彎風荷載標刊準值及其冤風振系數薦風荷載標漏準值的計基算方法在違《建筑結科構荷載規攔范》已經肝給出為：垮（艷1且）當計算免主要承重既結構時缸w絲k=肥β傻z臨μ否z形μ旅s紐w彼0白框默扶李值跑炭濕醒欺（采3澆）刷式中：鏟β庭z--躍結構在高葛度碑Z遣處的風振徒系數：銷《建筑結途構荷載規納范》母（截GB50到009-隊200待1存）取符β耽z=1+渡ξ慕×濾ν另×棵φ奔z/家μ勞z液《玻璃幕逼墻工程技姿術規范》處（們JGJ啦102顏-9甩6則）醬取性β烏z=難2.缺2止5棗；岡《點支式航玻璃幕墻睬工程技術雷規程》街（梁CECS諷12委7災：繳200俯1魚）佳規定：計鏟算支承結電構時取戰β情z=1熟.島1艱（稱1+告ξ肌×腥ν炒×窮φ渠z/花μ頓z婆嗽）季（糟2喚）當計算角維護結構避時活w眨k=耀β日g聲z故μ漂z場μ底s帆w肺0川勵扮機跟厚跑遇很悠臟勿（雙4刻）梨槳式中遞：蘿β督g猜z--捏結構在高便度蟻Z滾處的陣風嬸系數，《頂建筑結構浙荷載規范捷》謀（征GB50鏡009-懇200乒1膠）用均(襖5)飛確定。媽β案g漁z==格k規（佛1+2研μ鍬f設）序遇振魄受矮棋耳附消蝶柱（扭5座）式中：痛k--康地面粗糙招度調整系咬數，割對網A壽、妨B殺、壺C鎮、盛D樂四種分別挽取打0.9購2缸、模0.鳳8界9跳、濕0.8燭5借、恒請0屆.炕8酷0瘋；套μ釘f殲-上脈動系數蔽，按式快（剛6稍）確定。田μ嶼f=0.久5×搶35迫1.8蒼(亡α木-0.1佳6)千(屯z/10規)擾-暑α漏以(溉6蝴)廢式中切：墻α鋼--稠地面粗糙帶度指數，橫對應拳于禿A姐、待B苗、演C仇、輩D流四類地貌癥，分別取材0.1右2縣、研0.1錘6串、長0.2漏2天、餐0.30劉哥酷需要指出浩的是，上杜述《建筑徹結構荷載蠅規范》給替出的冷β遮z駐僅對高層駁建筑和高濤聳聞塔桅型結壓構較有可俊操作性密；暫《點支式愚玻璃幕墻數工程技術龍規程》壁（蓮CECS腎12變7兄：劃200費1貴）距也僅列出散了與《建碌筑結構荷遙載規范》明給出的即β效z遮同樣的表程達式（僅哪多乘攻了權1繭。成1叢的系數）遺，并未給紙出式中各刻參數的計合算方法，業二者對玻寒璃幕墻建格筑結構是驗否適用挽和具有可怪操作性，茫值得研究勇。清輩關于基本低結構組件送的抗彎剛尖度及撓度結控制與要怕求折對于張拉謠索桿結構禍體系的一洪些常用的隊基本結構管組件，一編般地說，農其抗彎剛狂度取決于異組件的幾運何形式、形矢高、矢剪跨比、張令拉索桿的引截面積和義張拉索的程初張力等棋。就組件侵的幾何形采式而言，戰相同條件晶下，自平胃衡體系最秩好；其次少為非自平北衡體系中翁的雙索魚道腹形；直偉索形最差目。同一種瘋組件其本求身的幾何古構成對于綢其抗彎剛捏度也有不明小影響。杰張拉索的技初張力對湊其抗彎剛林度雖有不難可忽略的蔬影響，但溝當張拉足扮夠緊后，制張拉索張壽力的增加嶄對其抗彎磚剛度的貢水獻很有限棕，如欲提俗高其抗彎倚剛度，需袖要增大張夢拉索桿截侍面積或調殖整組件的戲幾何形式乎和尺寸。僻在實際工銹程中對于拘張拉索桿藝結構體系獻的開撓度控制界十分必要層，它對防抱止玻璃幕育結構不必蕉要的振動焰和玻璃擠良壓破壞等罵有重要意牲義。要求斷過嚴，實寄際工程很旬難達到，槳也不一定渴需要；要約求太松，脂又可能出該現工程損外害，具體組指標需要艙研究確定鐵。恭六逢鵲侵關于有孔也玻璃面板輛的承載力燃計算念1狐掀集合式結可構體系中隨的玻璃強蒙度計算研孟代前已指出傅：集合式投結構中的克玻璃是體昌系中的附印屬性結構宮，其受力歐相對獨立厲，不受其王支承（基殃本）結構即的影響。患在垂直于送玻璃板面喊均布荷載澤，如風等桃的作用下群，玻璃板愧面受彎曲熄工作。由展于玻璃板施鉆孔、切外邊、磨邊牲以及鋼化老等加工的謝影響，其莖邊緣類裂馬紋性缺陷仙大小的隨碌機性尚不歐清楚；點絞支式有孔敗玻璃板孔缸邊應力集亞中，因受胳連接組件偶、玻璃板葡厚度及其碧孔的幾何讀特性等影攀響，故其島應力和強割度的嚴格失計算有待姑深入研究佳。一些研嫁究表明：錢點支有孔孤玻璃板在帳垂直于玻太璃板面均零布荷載作匪用下其破裝壞常由孔慕邊開始發折生；點支擠處承載力漏與玻璃板川厚度、孔役徑及其連緒接組件的洋結構構造俯和材料等截因素有關議，當這些廉因素有較誼好匹配時值，此承載在力可能比志相應均布扇荷載下玻租璃板面的揉抗彎強度泄高，否則綢較低。有核鑒于此，蓋對于有孔語玻璃面板練的承載力西計算，一永般可分別用計算其玻架璃板面的崖抗彎強度朝和點支處胡節點承載相力，并取中二者中的讓較低者，作以保證安填全。串（刊1角）玻璃板法面的抗彎仰強度計算優，可用以閥下表達式丈：晌σ港ma勁x訪≤下f饞g尺恩抹（糟5歉）丹式中料：財忽σ員ma陜x爸—溫璃板邊緣冒或板面中噸的最大彎織曲應力，棄可由一些龜手冊，文觸獻鐘[3勵]虹或規渠程噴[4拉]句中查獲擊；蔥幟f收g縫—底為玻璃板拳邊緣或板鉤面的強度繳設計值，境可由相應水規虜程岔[炭4添，禍5牙]剃查得。距（讀2國）點支處換節點承載中力計算，鼻可用以下視表達式：撓F引≤趨R倍g蹦檔（暢6愁）搞式中：匠F潛—警點支處節干點上荷載什和作用的證設計值素（尸k有N轉）；械R本g搶—厚玻璃面板尊連接節點書承載力的米設計值舞（業k鴨N騾），一般譯由試驗研昂究確定。忍文俗章撓[2巧]辣曾經對帶誠金屬連接擁組件（緊譽固件）的雨有孔玻璃斧的承載力貿進行了研畢究，分別突給出了，攜考慮浮頭妥和沉頭連餡接組件與凍玻璃接觸溪時，垂直肢于玻璃板督面的極抵限力表達酬式：透F眾f=0.劈0015雪td拖+0.4書396權t邀-花0.01眼22珍d扒-1.1敘407(敢kN寨)(7瀉)尋F胸c肉=0.0炸017怖td蓋+0.3序388檔t梅-失0.01賠65禍d追-0.5哥625(炕kN菜)他(8)浮需要指出賠的是，式誓（午6側），遍（幅7年）是在特遮定的連接涼組件和玻予璃強度下巷得出，式凡中參數組珠成的量綱翁，表面上統也不協調評一致，其違普遍適用夜性尚需結胳合具體情鮮況再研究摘、試驗確壘定。癥當