单层索网玻璃幕墙拉索探析
单层索网幕墙设计要点的探讨

单层索网幕墙设计要点的探讨玻璃幕墙作为现代建筑的“外衣”在一定程度上是现代建筑的重要表现手法。
建筑师们在进行建筑设计过程中把人与自然的交流,人们的视觉效果放到了一个非常重要的位置。
采用拉索支撑结构的越来越多,特别是单向拉索幕墙和单层索网幕墙,因其结构形式简单、通透而广泛被人们接受。
张拉索网结构点连接全玻璃幕墙是将玻璃幕墙面板用钢爪或夹具固定在张拉索网结构上的全玻幕墙。
它由三部分组成:玻璃面板、张拉索网结构、锚定结构。
张拉索网结构是跨越幕墙支撑跨度的重要构件,张拉索网结构悬挂在锚定结构上,它由按一定规律布置的高张拉强度索网及夹具组成,张拉索网起着形成幕墙系统,承担幕墙承受的荷载并将其荷载传至锚定结构的任务。
1 工程简介招商局上海中心位于世博园区一轴四馆西侧,东临世博馆路,西至长青北路,南邻国展路,北至世博大道,规划用地面积18.72公顷。
为使建筑物内部形成封闭明亮的中庭,在建筑东北角2~7层,标高5.5m~25.3m设置单层索网玻璃幕墙。
该轮廓尺寸8m+16.4m+16.55m,由竖向Φ42主受力索和横向Φ20次受力索正交布置,构成2050mmX1720mm的索网格。
玻璃选择,由于玻璃板块为2050mmX1720mm,大厅内外属于人流密集比较大的地方,故采用了双夹胶玻璃,但需镀low-e,为增加其通透性,采用三银low-e,为减轻玻璃的厚度,我们在设计当中采用SGP胶片。
玻璃规格为8+1.52SGP+6low-e+12A+6+1.52SGP+8钢化中空三银双夹胶玻璃。
2、系统构造设计2.1.防止夹具与索滑移的构件:吊索长期主要承受着重力作用及风压作用,容易产生滑移,为解决这一问题,驳接件专业公司利用钢索特性,在夹具前端采用曲面压紧装置,并做成齿纹状,以增大摩擦力,防止滑移的产生,并经过相应计算验证夹板螺钉预紧力检测提供产品。
2.2.抗震措施:风和地震荷载,对幕墙都会产生动力的作用,特别在索结构的情况下,动力作用尤为敏感。
单层平面索网玻璃幕墙玻索协同工作及抗风性能研究进展(全文)

单层平面索XX玻璃幕墙玻索协同工作及抗风性能研究进展(全文)单层平面索XX支撑点支式玻璃幕墙(以下简称平面索XX 幕墙),具有造型美观、视觉通透性好等优点,在众多的幕墙形式中脱颖而出,已成为大尺度幕墙结构体系进展趋势的代表。
近年来,国内关于平面索XX幕墙的研究取得了突飞猛进的进展,填补了不少国内外研究空白,在其静力计算方法、抗风抗震性能及损伤分析等方面均取得了可喜的研究成果,但总体上理论研究还是滞后于工程需要,国内外至今未形成一套成型的平面索XX 幕墙设计计算理论体系[1-12]。
以下将对单层平面索XX支撑点支式玻璃幕墙的玻-索协同工和抗风性能研究进展综述。
1 平面索XX幕墙的玻-索协同工作研究现状平面索XX幕墙中,玻璃面板通过驳接钢爪与支承体系连接,形成了一种组合结构,共同承受外荷载的作用。
目前,对其承载性能的研究和设计通常采纳索、连接件与玻璃分开进行分析,而不考虑玻璃面板对支承体系的刚度贡献。
事实上,玻璃面板对支承体系具有一定的刚度贡献,并且这种贡献作用随跨度和支撑结构体系柔性的增加而增大。
对于平面索XX支撑结构,设计时往往是位移起操纵作用,如果不考虑这种贡献,结构刚度很小,势必要通过增大构件截面或增加预拉力的方法来满足设计对位移操纵的要求,引起工程造价的提高。
因此,有必要对玻璃幕墙玻-索协同工作下整体结构的相关力学问题进出研究[1,2]。
我国对于平面索XX幕墙玻-索协同工作的研究主要开展于2021年后,采纳比例模型试验方法,有限元分析法以及二者结合的方法进行了较多研究。
理论分析和试验结果表明,考虑玻-索协同工作对平面索XX结构的承载性能、挠度、动力特性以及玻璃四个角点的位移均有影响[1-7]:对承载性能和挠度的影响表现在考虑玻-索协同工作后,将减小平面索XX幕墙的挠度和索内力;对动力特性的影响表现在考虑玻-索协同工作后,结构的阻尼远大于仅考虑单独索XX的阻尼,结构的高阶模态变化相对较大,低阶模态变化较小;对玻璃四个角点位移的影响表现在考虑玻-索协同工作后,玻璃四个角点的位移差值比较大,与直接套用规范中点支式玻璃幕墙的计算方法相比,计算的最大应力和挠度误差较大。
单层索网玻璃幕墙

单层索网玻璃幕墙LtD12.单层索网玻璃幕墙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们互相连接起来,就未形成结构体系,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12-6),有些人以为表12-6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,索的挠曲〔矢高〕越大内力越小,挠曲〔矢高〕越小内力越大,表12-6所列参数说明了这一点。
表12-6f/L 1/400 1/301/251/201/151/101/80 1/60 1/50N 100P 75P 62.5P 50P 37.5P25P 20P 15P 12.5P单层索网幕墙由于两个方向的约束,单层索网的挠度由两边中央逐步增加〔不是线性的〕,表12-6参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〕作为双向结构来分析,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。
在效应分析时要取可变荷载最不利分布,当可变荷载满布时,某些索截面内力最不利,而其他一些索那么不然,因此要分别求可变荷载竖向3/4、1/2、1/4满布,横向3/4、1/2、1/4满布,整个索网十字型分割时的1/4分布时的荷载分配与挠曲〔矢高〕,求每根索在荷载最不利分布时的内力,进行截面承载能力验算,如果以为只对可变荷载满布时,挠曲最大的一根索进行验算,可能这一根索不是起控制作用的,按此种方法计算结果设计的幕墙包含着相当大的风险。
单层索网玻璃幕墙研究进展

刚度做些假定 , 且 只有 到最后 , 并 才能 检验 这些假 定 正确 与否。 3塑性设计可 以合理使 用材料 , 通常 的弹性法相 比, 以节约 ) 与 可
钢材 1 %-2 %和降低造价 。4 采 用承 载能力极限状态 设计原 0 - 0 ) 理控制设计 , 能对整个结构的安全度有更 直观的估计。通 常的弹
3 2 压 弯构 件 的计 算 .
1弯矩作用在一个主平面内的压弯构件, ) 抗弯强度计算式[ : ]
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1 对 结 构 的 内力 分 析 与计 算 比 弹性 法简 便 , 且 结 构 的超 静 ) 而 定 次 数 越 高 , 优 势 越 突 出 。从 而 使 设 计 者 不 仅 能 够 准 确 地估 计 则
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第3 6卷 第 1 7期 20 10 年 6 月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHI TE( URI
Vo . 6 No 1 I3 . 7
J n 2 1 u. 00
文 章 编 号 :0 96 2 (0 0 1 —0 40 10 —8 5 2 1 )70 6 3
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An l s s a d a plc to n pl s i e i n i s e ls r c u e a y i n p i a i n o a tc d sg n t e t u t r s
关于拉索玻璃幕墙的技术剖析

关于拉索玻璃幕墙的技术剖析摘要:随着我国经济的不断进步,科学技术的发展,在建筑设计方面出现了众多的拉索式玻璃幕墙应用。
拉索式玻璃幕墙施工成品安全可靠,明丽通透,外观整洁极具现代美感,加上拉索式玻璃幕墙施工工艺省时省料、精简高效,可以缩短工期,降低建筑成本,在众多的公共建筑之中获得了广泛的应用。
本文结合实际工程案例,通过拉索式玻璃幕墙的工艺原理、关键构造、施工流程对拉索玻璃幕墙的技术进行剖析。
关键词:拉索式;玻璃幕墙;技术剖析随着科学技术的不断进步,玻璃幕墙施工的原理、技术、材料及工艺都发生了重大变化,从最初的明框玻璃幕墙技术发展到隐框玻璃幕墙,再到目前主要流行的拉索式玻璃幕墙,玻璃幕墙技术获得了巨大的进步。
拉索玻璃幕墙,又被称为点支式玻璃幕墙,这种施工工艺充分的利用玻璃通透的特点,经过合理设计,将建筑内外空间融合在一起,扩大了建筑内空间感,给人带来视觉通畅的享受。
拉索玻璃幕墙技术结构新颖,可靠性高,在众多的建筑设计方面获得广泛应用。
1 工程概况在某商业广场工程,建筑面积为140000m2,由两栋框架26层塔楼与7层的裙楼组成,在裙楼中间位置布置大空间地下购物广场,在北立面决定建立宽为40m、高为42.75m,面积为1700m2拉索式玻璃幕墙。
为了保证整体拉索式玻璃幕墙结构稳定,决定让拉索式玻璃幕墙纵向拉索两端锚固定于上下端的梁上,横向拉索梁端与两侧框架柱进行锚固,最终形成网索结构受力体系,维护整体建筑结构的稳定性、可靠性。
2 拉索式玻璃幕墙受力体系及工艺原理拉索式玻璃幕墙包括钢结构点支式玻璃幕墙及玻璃肋驳节点支式玻璃幕墙两大类。
其中钢结构点支式玻璃幕墙指的是使用钢结构作为幕墙面玻的支撑受力体系,钢结构一般可以使用钢管、方通、钢杆、拉杆、拉索等材料,钢结构的支撑结构可以分为网索驳接式、驳接式、拉杆驳接式、桁架驳接式,利用玻璃四角驳接件承受水平地震作用及风荷载力。
玻璃肋驳接点支式玻璃幕墙受力结构主要采用的是吊挂受力方式,通过钢板和螺栓连接上下两片玻璃肋,利用驳接件将玻璃与肋板联合在一起,最终形成玻璃幕墙,玻璃肋驳接点支式玻璃幕墙面玻承受的水平地震作用力及风荷载力通过肋板作用于主体结构上,稳定玻璃幕墙结构。
单层拉索式玻璃幕墙中拉索的计算

单层拉索式玻璃幕墙中拉索的计算摘要:拉索式玻璃幕墙中拉索结构的受力分析复杂而繁琐,本文介绍了拉索的简单手算方法及SAP2000有限元计算方法。
通过理论推导出了拉索计算“代梁”方法及索长的简化计算公式,通过公式可以简单快速的计算出拉索的直径及预拉力的大小。
关键词:单层拉索式玻璃幕墙、计算、拉索截面、预拉力、SAP2000一、概述拉索式点支式玻璃幕墙由玻璃面板、拉索结构以及支撑体系组成,由于它具有良好的通透性而被大量应用于酒店、写字楼大堂。
拉索结构的受力分析也成为设计师必然面对的问题。
索是理想柔性的,既不能承受压力也不能承受弯矩,必须通过施加适当的预拉力,使拉索处于初始平衡状态才能承受外部荷载作用。
外部荷载作用下拉索的挠度变形远超拉索截面尺寸,计算中需要考虑几何非线性,这给设计师增加了计算的难度。
通常在设计中,手算时,结合荷载计算,经过试算、调整来确定拉索的直径和预拉力的大小;使用有限元软件时,也需要反复试算来确定拉索直径和预拉力大小。
这些步骤繁琐重复,工作量巨大,本文介绍了手算的简易计算方法:根据拉索的静力平衡方程,手算出拉索最大内力,确定拉索直径,由索长公式计算出拉索的初始预拉力,来确定拉索的初始平衡状态。
本文主要介绍单层拉索式幕墙中拉索的手算方法、SAP2000有限元计算方法及其两种计算结果的比较,以供后来者参考。
二、拉索截面的选取方法索计算理论推导时,两条基本假设:1. 索是理想柔性的,既不能受压,也不能受弯;2. 索的材料符合胡克定律,也就是说应力和应变符合线性关系。
根据《悬索结构设计》单索计算理论可知情形一竖向荷载沿跨度均布的情形索的抛物线平衡方程(1)可求出索内的水平张力(2)代回式(1)后,可得(3)索各点张力(4)当索曲线比较平缓时,(dz/dx)2 与1比较是微量,于是有T=H。
情形二荷载沿索长均布的情形索的悬链线平衡方程(5)将悬链线与抛物线作比较,当二者在跨中处的垂度f相同时,两条曲线基本重合。
单层索网玻璃幕墙拉索探析

单层索网玻璃幕墙拉索探析摘要:单层索网玻璃幕墙是近年来流行较广的一种幕墙形式,其支撑结构由柔性钢索组成。
由于索网的刚度需通过施加预应力获得,其与传统幕墙结构相比具有受力复杂,施工难度较高等特点。
本文通过对一个典型的单索幕墙工程休息厅单层索网拉索预应力分析过程作详细描述,以期对以后类似工程设计施工提供借鉴。
关键词:单层索网玻璃幕墙;拉索;预应力XX拟建项目占地面积约6.7万m ,总建筑面积约7.8万m ,建筑高度为51.35m,是一栋大型多功能艺术表演文化中心。
休息厅由钢桁架屋盖、折角异形柱、平面桁架柱及单层索网玻璃幕墙构成。
单层索网玻璃幕墙由竖向索、横向索和玻璃面板构成。
单层索网玻璃幕墙面内设有平面桁架柱,相邻面的折角处设有异形柱,横向索在折角异形柱处断开。
该休息厅有六个单层索网玻璃幕墙面,高17m;贵宾休息厅有三个单层索网玻璃幕墙面,高9.2m。
现场实拍照片本项目中单层索网玻璃幕墙不仅是建筑效果体现的关键部位,更是幕墙施工中技术难度最大的分项。
与传统结构相比,索网结构的设计、计算理论较有着较大的差别,施工工艺也绝非传统的施工技术能够解决。
首先,传统结构计算都是假定在一定的几何形状基础上的,而索网结构的初始形态和初始预应力分布是一对相互影响的未知量,这就产生了两个不确定量。
也就是说既要形成假设的初始几何,又要满足初始假设的预应力分布,这用传统的结构力学方法是难以完成的,只能采用迭代法,通过几何形状和预应力分布的逼近来实现;其次,由于索网结构成形阶段很强的非线性反应使得索网结构预应力张拉的施工过程极为繁琐,需要持续的人为监控,以期保证结构成形后的工作状态能够达到和预期设计的吻合。
为此在拉索幕墙施工过程中,采用ANSYS通用有限元分析软件对拉索施工过程分析,以作为施工过程中的安全性、选择合理的拉索施工方案、确定拉索施工参数的依据。
下文就通过对休息厅单层索网拉索预应力分析过程作详细描述,以便对类似工程的施工具有一定参考意义。
高层建筑单层索网幕墙结构设计要素分析

高层建筑单层索网幕墙结构设计要素分析摘要:在当前的高层建筑施工过程中,单层索网幕墙已经得到十分广泛的运用,其中这一结构体系主要的组成是柔性钢索,通过索网刚度的测量可以快速获得良好的预应力。
这一结构在施工过程中和传统的幕墙结构对比,在受力方面具有一定的复杂性,而且设计与施工难度方面都比较严格,对保障是高层建筑的施工质量具有十分重要的意义。
具体分析不同单层索网幕墙结构的形式,并针对单层的索网幕墙结构具体设计情况与施工要点做出具体分析,希望今后的高层建筑施工过程可以合理把握好单层的索网幕墙结构具体形式,进而可以准确掌握好握索网结构具体设计要素。
关键词:单层索网幕墙结构;高层建筑;设计要素高层建筑施工过程中采用单层索网幕墙,主要的是由于这一结构具有良好的视觉高通透性,而且其构件也比较纤细以及整体简洁,因此,将这一结构运用在一些高层建筑的施工过程中具有良好的效果。
单层的索网幕墙结构中,主要是由一些柔性的钢索而组成,同时可以施加良好的预应力,进而形成1个良好的刚度结构,能够将这一受力过程逐渐从钢索变形而有效达到力学的平衡,从而提升刚度以及承载能力。
从当前高层建筑的施工过程可知,单层索网幕墙的结构需要运用在一些高层建筑的施工过程中,可以很好地提升高层建筑的综合质量。
下文做出具体分析。
1概述索网幕墙结构具体形式在当前的高层建筑施工过程中,单层的索网幕墙主要结合钢索布置情况而可以将分为双向与单向的索网幕墙结构,单向的索幕墙结构主要依靠的是玻璃纵向提供一个具有良好稳定性的支撑,该支撑就使得玻璃索之间可以相互支撑,进而形成1个十分稳定的结构,而双向(3向)的索网幕墙结构主要是在2个不同的方向(3向)通过连接点而进行相互支撑,进而使得整个结构形成1个稳定的结构。
除此之外,根据对应外立面之间的差异性而可以将整个索网幕墙结构分为以下2种形式,即平面索网以及非平面索网。
根据边界之间的条件不同又能将整体式的索网幕墙结构与附着索网幕墙结构,其中整体式的索网幕墙结构主要采用的是钢索直接和主体结构之间进行连接,其主体的构件直接可以承受对应拉索,附着自承式的索网幕墙结构是钢索和主体结构之间处于不连接的状态,而依靠的是主体构件发生对应的作用,进而可以在索网幕墙的结构中而形成1个平衡体系。
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单层索网玻璃幕墙拉索探析
发表时间:2016-08-08T14:31:31.873Z 来源:《基层建设》2016年11期作者:林云
[导读] 单层索网玻璃幕墙是近年来流行较广的一种幕墙形式,其支撑结构由柔性钢索组成。
深圳金粤幕墙装饰工程有限公司
摘要:单层索网玻璃幕墙是近年来流行较广的一种幕墙形式,其支撑结构由柔性钢索组成。
由于索网的刚度需通过施加预应力获得,其与传统幕墙结构相比具有受力复杂,施工难度较高等特点。
本文通过对一个典型的单索幕墙工程休息厅单层索网拉索预应力分析过程作详细描述,以期对以后类似工程设计施工提供借鉴。
关键词:单层索网玻璃幕墙;拉索;预应力
XX拟建项目占地面积约6.7万m ,总建筑面积约7.8万m ,建筑高度为51.35m,是一栋大型多功能艺术表演文化中心。
休息厅由钢桁架屋盖、折角异形柱、平面桁架柱及单层索网玻璃幕墙构成。
单层索网玻璃幕墙由竖向索、横向索和玻璃面板构成。
单层索网玻璃幕墙面内设有平面桁架柱,相邻面的折角处设有异形柱,横向索在折角异形柱处断开。
该休息厅有六个单层索网玻璃幕墙面,高17m;贵宾休息厅有三个单层索网玻璃幕墙面,高9.2m。
现场实拍照片
本项目中单层索网玻璃幕墙不仅是建筑效果体现的关键部位,更是幕墙施工中技术难度最大的分项。
与传统结构相比,索网结构的设计、计算理论较有着较大的差别,施工工艺也绝非传统的施工技术能够解决。
首先,传统结构计算都是假定在一定的几何形状基础上的,而索网结构的初始形态和初始预应力分布是一对相互影响的未知量,这就产生了两个不确定量。
也就是说既要形成假设的初始几何,又要满足初始假设的预应力分布,这用传统的结构力学方法是难以完成的,只能采用迭代法,通过几何形状和预应力分布的逼近来实现;其次,由于索网结构成形阶段很强的非线性反应使得索网结构预应力张拉的施工过程极为繁琐,需要持续的人为监控,以期保证结构成形后的工作状态能够达到和预期设计的吻合。
为此在拉索幕墙施工过程中,采用ANSYS通用有限元分析软件对拉索施工过程分析,以作为施工过程中的安全性、选择合理的拉索施工方案、确定拉索施工参数的依据。
下文就通过对休息厅单层索网拉索预应力分析过程作详细描述,以便对类似工程的施工具有一定参考意义。
1、拉索预应力施工分析
1.分析模型
1.1分析软件
采用ANSYS通用有限元分析软件。
1.2分析模型构成
模型包含顶部钢桁架屋盖和异型格构柱,以及纵横向的索网。
该阶段的有限元模型如下图所示:
休息厅索网模型
1.3节点连接形式和边界条件
1.3.1节点连接形式:
1.3.2边界条件:钢桁架内侧为一竖直圆弧形的剪力墙,两端钢结构均与剪力墙连接,因此此处约束全部自由度,钢柱与地面的连接采用铰接支座,限制三向位移,纵索与地面的连接采三向铰支。
1.4单元类型
根据不同构件的端节点连接形式和受力特点,选择合适的单元类型。
1.5分析方法
采用几何非线性和材料非线性分析,牛顿-拉斐逊迭代求解,考虑应力刚化效应。
2.拉索等效预张力的找力分析
拉索等效预张力的找力分析分为两个层次:一是确定等效于张力的分布模式;二是确定该分布模式下的等效预张力值。
本工程在各索上施加等效预张力,结构在结构自重作用和拉索等效于张力共同作用下达到平衡状态。
通过找力分析,确定各拉索上所需施加的等效于张力,使得结构在平衡状态下,各拉索的索力达到目标设计值。
根据设计要求,索网在自重和等效预张力的共同作用下,使索网内力达到目标索力。
找力分析结果如下表所示:找力分析结果
3.施工过程中结构变形与索力变化
3.1施工过程中索力变化
休息厅索网按照张拉顺序分为14个批次,先张拉纵索,后张拉横索。
拉索张拉过程中索力变化如下表所示:索力变化表
3.2、拉索张拉过程中钢桁架与钢柱应力与变形
由于拉索数量众多,钢结构的变形必须要考虑,考虑到钢结构跨中变形比较大,在A、B…F六个区段的钢结构跨中部分取一点,其竖向位移与张拉批次的关系如下:
拉索张拉过程中钢桁架和钢柱的等效应力变化如下图:
3.3、拉索张拉过程中结构内力与变形云图 1.拉索未张拉
2.纵索张拉完成
3.横索张拉完成
4、结论
从上面分析结果图中可见:
1)考虑到索张拉与钢结构之间的相互影响,对张拉顺序采取了一定的控制。
总体上满足对称张拉的要求,对于竖索从两边向中间张拉,对于横索先张拉上下的,再施工中间的。
在竖横索全部施工完成后,拉索达到目标索力。
2)整个张拉过程中,拉索张拉引起的钢结构竖向位移变化很小。
从六个区段选取的钢桁架上的6个点的位移变化图可以看出,最大位移控制在4.5mm内,对索的张拉影响很小。
3)在整个拉索张拉施工过程中,钢桁架和立柱的等效应力水平均不高,局部出现应力集中,钢桁架最大达到271.67MPa,立柱达到195.55MPa,范围非常小,且均在钢材弹性范围之内。
4)第一批次张拉时,索力未达到目标索力,但可以看出,随着后续批次的张拉,各拉索索力逐渐达到目标值。