单层索网结构点支式玻璃幕墙抗震计算思路

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点式幕墙单层索网支承体系非线性固有振动

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到索网体系的节点上，般跨度较小，以忽略其一可自重影响，且索内预应力远大于自重引起的张并
力，因此，索可以当作二节点直线杆单元处理。拉在此，文作者利用二节点直线杆单元和模态分析本
索网结构属于典型的几何非线性结构。索网
的抗弯刚度极小，只能通过调整自身的曲率承受横向荷载，因而结构在外荷载的作用下位移很大。求解结构受力后的位移时，不能以受力前的位置列平衡方程，应以变形后的位置列平衡方程。但变形而后的位置是未知的，就是典型的几何非线性问这题，就是计算分析的困难所在。单层平面索网作也为一种新型预张力结构体系，有柔性大、具密度低、阻尼小、自振频率低的特点，风敏感结构。国内属外一些学者对柔性索网结构的动力特性进行了研
ｆｃｏｓｔａｆｅｔｉｓｎｔｒｒｑｎｙ，ｓｃｈｉｈｆｇａｓｃｒｉｌｌｔｅｓｃｉｎｒａｏａｌａｌａｔｒｈｔａｆｃｔａｕａｆｅｕｅｃｌｕｈａｔｅｗｅｇｔｏｌｕａｎｗａ，ｈｅｔａａｅｆｃｅ，ｓｗｅｌｓｓｔｏｌｂｓｔｅｐｔｓｏａｅｗｅｄｓｕｓｄ．Ｔｅｒｓａｃｅｕｔｈｗｈｔｔｅｖｂｔｏｒｑｅｃｅｆａｃｌａｈｒｓｒｓｆｃｌｒｉｃｓｅｅｅｂｅｈｅｅｒｈｒｓｌｓｓｏｔａｈｉｒｉｎｆｕｎｉｓｏａｅ— ｎｔｓｒｅａｅｂｅｔ — ｕｔｒｒｈｓａｈｏｈｒａｄｔｅｖｂａｉｎｏａｌｅｅｏｇｏｔｅｎｎｉｅｒｓｓｅ．ｕｅａｅｃｏｅｅｃｔｅｎｉｒｔｆｃｅｎｔｂｌｎｓｔｈｏｌｎａｙｔｍｈｏｂＫｅｒｓ：ｍｏｏａｅａｌｅ；ｎｔｒｉｒｔｎ；ｇｏｔｃｏｌｎａｉｙ；ｐｉｔｓｐｒｄｇａｓｃｒａｎｗａｌｉ— ｙｗｏｄｎｌｙｒｃｅｎｔａｕａｖｂａｉｂｌｏｅｍｅｒａｎｎｉｅｒｔｏｎ — ｕｐｔｌｕｉｌ；ｆｉｌｏｅｓｔｎｔｌｍｅｔａａｙｉｉｅｅｎｌｓｓｅｎ

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。

建筑幕墙结构抗震设计要点

建筑幕墙结构抗震设计要点摘要：建筑幕墙是现代建筑中的重要组成部分，在现代建筑中建筑幕墙直接影响着建筑物的整体形象，也直接关系着建筑物的整体质量。

本文介绍了建筑幕墙的基本概念，分析了建筑幕墙安全技术要求，探讨了建筑幕墙结构抗震设计要点。

关键词：建筑幕墙；结构抗震；技术设计引言迄今为止，我国建筑幕墙推广和普及的时间已有30多年，以玻璃幕墙和石材幕墙为主的两种幕墙形式已成为主要的建筑外围护结构形式。

幕墙的广泛应用，有力的推动了我国建筑行业的发展，但也暴露了其中的一些问题，如幕墙抗震性能难以得到保证。

在汶川大地震中，有关调查表明，地震中房屋幕墙设计的抗震性能良莠不齐，直接造成了部分居民的人生安全问题。

因此，研究建筑幕墙结构的抗震性能，提升目前结构的抗震能力，对提升建筑结构的整体抗震性能和安全性具有十分重要的意义。

一、建筑幕墙的基本概念建筑幕墙在现代高层建筑中，尤其是商业建筑中非常常见，在建筑结构中具有重要作用，对建筑的抗震性能具有很大的影响。

只有充分了解幕墙结构，掌握其受力特点与结构特点，才能设计出优秀的作品。

建筑幕墙是指在建筑结构中不承受重力的外墙，往往由面板和支护承重结构组成。

面板主要由玻璃、铝板陶瓷等组成。

支护结构则包括钢结构、玻璃肋等。

在建筑物中，外墙因幕墙像幕布一样悬挂在建筑外围，因此也被称之为幕墙。

结合建筑幕墙的定义可知建筑幕墙具备以下特点：建筑幕墙在整个建筑结构中，不承受任何结构作用，但是其设计质量影响着建筑的整体质量与抗震性能，建筑幕墙的质量对于建筑的整体质量也至关重要，所以，在幕墙的设计过程中，要结合实际情况，选择核实的幕墙类型，同时，做好细节处理，提高其结构的抗震性。

二、建筑幕墙安全技术要求在幕墙设计过程中，注意处理好细节部分，方便后期维修操作。

另外，还应当着重考虑幕墙的安全技术，保证幕墙安装，后期使用及维护过程中的安全。

在进行建筑幕墙设计时，发生以下问题需及时采取相应的保护措施来进行处理。

浅谈玻璃幕墙结构的计算方法

浅谈玻璃幕墙结构的计算方法摘要：玻璃幕墙的结构计算在整个工程中占有非常重要的作用，一旦在结构计算过程中出现一点纰漏，将会酿成很严重的后果。

本文主要结合隐框玻璃幕墙的工程实例，对玻璃幕墙的结构计算方法进行分析。

关键词：隐框玻璃幕墙；结构；计算方法1工程概况某地段幕墙的层间高度为H=3.6m，幕墙的分格宽度为B=1.5m，每个层间高度方向有三块玻璃，从下到上玻璃的高度依次为H1=1.1m，H2=1.6m，H3=0.9m。

透明部分采用浅灰色中空钢化玻璃，层间阴影盒位置采用钢化单玻璃。

基本风压按照50年一遇考虑，ω0=0.45kN/m2，地面粗超度为C类，8度抗震设防烈度，地震加速度为0.2g，最危险点标高为He=100.0m。

2单片玻璃的计算2.1玻璃强度计算依据JGJ102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》第6.1节的规定。

风荷载标准值为WK=βgz×μs1×μz×W0=1.602×1.2×1.697×0.45=1.468kN/m2水平分布地震作用标准值为：qEk=βe×αmax×γ玻×t×10-3=5×0.16×25.6×6×10-3=0.123kN/m22.2玻璃挠度计算风荷载标准值为Wk=1.468kN/m。

玻璃跨中最大挠度为μ=η×ψ2×WK×a4/D式中：μ——玻璃跨中最大挠度，mm；ψ2——跨中最大挠度系数，由a/b 查表1；a——玻璃短边长，mm；b——玻璃长边长，mm。

玻璃板的弯曲刚度：D=Et3/[12（1-v2）]=0.72×105×63/（[12(1-0.22)]=1350000N·mm 式中：V——泊松比，取v=0.2；E——玻璃弹性模量，取0.72×105N/mm2；t——玻璃等效厚度，mm。

索网幕墙设计及施工探讨

索网幕墙设计及施工探讨作为建筑工程中一种新型的外墙形式，玻璃幕墙自兴起到现在已经经历了50多年的发展过程，如今已经成为城市建筑发展现代化的重要标志和特征之一。

玻璃幕墙同索网结构相融合具有如下方面的优点：结构通透且轻盈、构件量小且少、施工过程速度较快、索网间的柔性连接能够在振动过程中显著减少玻璃的破损率，此外，索网同平面相接近，因而实现了支承结构所需空间的大幅度减少，因此，从很大程度上实现了室内可使用空间的大幅增加。

单层索网玻璃幕墙进行施工及使用时，由于其索网结构一直处于一种受拉的状态，因而设计过程中无需担心构件受压稳定性等相关问题，因而实现了钢索力学效能的充分发挥，并有效节省了钢材的用量。

因此，本文就单层索网玻璃幕墙设计及施工进行了探讨。

标签：单层索网;玻璃幕墙;设计;施工引言：玻璃幕墙相比传统的建筑外墙具有造型简洁、通透、现代感强等特点，能体现建筑时代气息，因此幕墙尤其是玻璃幕墙倍受建筑师的青睐。

单层平面索网支承式玻璃幕墙是近年来在国内外应用较为广泛的一种新型幕墙结构，具有建筑造型美观、构件轻巧纤细、视觉通透性好等优点，因而特别适用于大型公共建筑中。

近年来，随着单层索网玻璃幕墙的不断发展和应用，对其研究越来越受到相关研究人员的重视。

但是，应当注意的是，目前单层索网玻璃幕墙的应用及实践技术方面仍存在着一定程度上的难题，因此，有必要对单层索网玻璃幕墙的设计要点及施工技术要点等相关内容进行分析和研究。

一、概述近年来，随着玻璃加工工艺和节点制作技术的提高，以及大量公共建筑的兴建，以预应力拉索作为支承结构的单层平面索网玻璃幕墙结构以其造型美观、结构简洁、视觉通透的特点在国内外得到广泛地应用。

单层平面索网幕墙结构由于结构主要为平面，不具有负高斯曲面形式，因而结构的刚度偏柔，表现出一定的几何非线性特征，因此其力学性能与传统的线性结构相比有所不同。

对于常规的索支承玻璃幕墙结构，结构的力学性能是由索结构决定的，玻璃作为围护构件是不考虑其刚度的。

幕墙设计中的建筑抗震设计

幕墙设计中的建筑抗震设计在建筑设计中，抗震设计是至关重要的一环。

幕墙作为建筑外立面的重要组成部分，其设计应当兼顾美观性与抗震性能。

本文将探讨幕墙设计中的建筑抗震设计原则与技术要点。

一、幕墙设计中的抗震设计原则1. 结构合理性：幕墙结构应符合建筑整体结构设计的合理性，确保在地震发生时能够承受地震力，并分担部分荷载。

合理的结构布置和连接方式是幕墙设计中抗震性能的关键。

2. 材料选择：幕墙面板、铝材、玻璃等材料的选择应遵循抗震设计的要求。

抗震性能好、刚性强、抗拉强度高的材料可以提高幕墙的抗震性能。

3. 弹性设计：幕墙结构应具备一定的弹性，以吸收和分散地震能量。

采用弹性材料、合理设置连接结构，能够在地震产生时产生一定的位移，降低地震对建筑的冲击。

4. 完备的层间连接：幕墙与建筑主体之间的连接点必须设计牢固，确保在地震发生时能够承受来自建筑主体的荷载。

通过采用可靠的连接技术，提高幕墙的整体抗震性能。

5. 考虑地震区域：不同地震区域具有不同的地震烈度，针对不同地震烈度等级的地区，抗震设防要求也不同。

幕墙设计应根据所在地的地震烈度等级进行相应的抗震设计。

二、幕墙设计中的抗震技术要点1. 幕墙面板的抗震设计：为了增强幕墙面板的抗震能力，可以采用加固材料和合理的布置方式。

例如，在玻璃面板中加入钢化膜或夹层玻璃，增加面板的抗震性能；合理设置面板之间的连接方式，增加整体的刚性。

2. 幕墙铝材的抗震设计：铝材作为幕墙的主要材料之一，在抗震设计中也起到关键作用。

可以通过增加铝材截面的厚度，增加其抗剪能力；采用预应力技术，提高铝材的强度和稳定性。

3. 幕墙连接结构的抗震设计：幕墙连接结构是幕墙整体抗震性能的关键之一。

在设计过程中，应充分考虑连接结构的强度和刚度，采用可靠的连接方式，确保连接点能够在地震中起到连接和固定作用。

4. 辅助结构的抗震设计：幕墙设计中的辅助结构，如支撑系统、轴承系统等，也需要进行抗震设计。

支撑系统应具备足够的刚度和强度，能够承受地震力；轴承系统应能够缓冲地震冲击力，减小对幕墙整体的影响。

单层平面索网玻璃幕墙数值风洞风载荷分析

单层平面索网玻璃幕墙数值风洞风载荷分析随着玻璃工艺的提高和大量公共建筑的兴起，单层索网点支承玻璃幕墙以其建筑造型美观、结构轻巧纤细、通透性好等优势在国内外得到广泛应用.单层索网结构刚度小、质量轻、阻尼较小，属于柔性张拉结构，具有较强的几何非线性，对风载荷较为敏感.支承于主体结构上的框架式幕墙设计中，等效静风载荷一般可采用阵风因数进行计算.单层平面索网幕墙结构自振周期长，取阵风因数进行风载荷的计算显然是不合理的.我国《建筑结构载荷规范》中关于风振因数的计算方法适用于高层高耸等线性和弱非线性的结构体系，现行幕墙设计规范关于单层平面索网幕墙体系的风载荷计算并无明确规定.[3-4]随着单层平面索网幕墙结构日渐广泛的应用，研究其风载荷效应的计算和设计十分重要.本文以索网结构在平均风载荷作用下到达平衡位置时的结构参数为基准进行分析，采用通用有限元软件进行玻璃-索网体系考虑流固耦合作用的风振响应分析，比较玻璃-索网体系的风振响应与等效静风载荷下的反应，分析比较风载荷效应计算的误差及其原因，得到若干有意义的结论.1 工程概况某大厦主楼及裙房部分的整体俯瞰图见图1.该结构为56层高层建筑，最顶部标高为245.2 m，底部5层处为裙房.图中圆圈所示部位为一单层索网结构.该工程地处江苏无锡市宜兴地区，建筑所处地场地类别为B类地貌，50年一遇的基本风压为0.45 kN/m2，换算所得平均风速约为27m/s.图1 整体俯瞰图Fig.1 Top view of whole structure该幕墙高度为24.64 m，宽度为26.0 m.玻璃采用8 mm+8 mm的双层夹胶玻璃，分格列数为17，行数为16.第一列和最后一列的分格尺寸为1 750 mm×1 540 mm，中间部分的分格尺寸为1 500 mm×1 540 mm.2 幕墙玻璃-索网体系计算模型和基本动力特性在风载荷作用下结构刚度会发生变化，单层平面索网结构在风载荷作用下到达新的平衡位置附近做弱幅振动.采用通用有限元软件ADINA建立包含玻璃面板、索网、爪件和密封胶等在内的玻璃-索网结构整体计算模型，索网结构采用只拉的杆单元，驳接爪件采用梁单元，密封胶采用壳单元.根据刚度等效原则，8 mm+8 mm的夹胶玻璃面板可以等效为一个单片玻璃面板，其厚度te=3t31+t32=32×83≈10 mm玻璃质量仍按2×8 mm的实际质量计算.玻璃面板弹性模量取0.72×105 Pa；爪件弹性模量取2.06×105 Pa；密封胶条弹性模量取3 Pa.竖索预拉力为150 kN，索径为36 mm，预应力为147.5 Pa；横索预拉力为120 kN，索径为30 mm，预应力为170 Pa.索网幕墙有限元模型见图2.其中，每个玻璃面板分为4个计算单元，爪件之间的索段为1个只拉索单元，胶条采用SHELL单元模拟.图2 索网幕墙有限元模型Fig.2 Finite element model of cable network curtain wall通过动力特性分析，得到索网幕墙各振型和频率，其前8阶频率和振型分别见表1和图3.表1 索网幕墙平均风压作用下前8阶频率Tab.1 First eight order frequencies of cable network curtainwall under average wind load图3 1～8阶振型Fig.3 1～8 order vibration modes该结构的动力特性表明结构第一周期为0.464 s.对于T1≥0.25 s的围护结构应考虑风振效应.3 幕墙玻璃-索网体因数值风洞流固耦合有限元模型3.1 数值风洞的有限元模型结构域采用动力计算有限元模型.流体域采用八节点六面体FCBI-C流体单元进行离散，见图4.针对裙房计算区域采用结构网格进行划分，网格数量约为100万个，同时对所考察的幕墙表面进行一定的局部加密，达到重要区域网格细密、非重要区域网格相对略粗的目的，保证在总体网格数量不变的情况下提高计算精度，节约计算资源.迎风在离散过程中自动引入，动量方程中速度和压力的耦合问题采用*****算法解决，计算过程中保证数值求解的收敛性和稳定性，对动量方程和标量输运方程采用欠松弛计算.在结构动力响应计算中，索网结构采用Rayleigh阻尼，取第1阶和第8阶振型为控制振型，阻尼比取0.02.图4 流场网格划分Fig.4 Fluid field meshing3.2 数值风洞的边界条件及风的模拟以平均风速为27 m/s的风速时程（见图5）为速度进口，湍流采用平均风速加上脉动风速.根据达文波特风速谱模拟的风速时程，采用线性回归滤波器法中的AR模型，通过MATLAB编程模拟脉动风的平稳随机过程，获得风速时程[6-7].流体域的左右侧面和顶面采用对称边界条件，地面采用壁面条件，除索网幕墙部分以外的裙房结构和地面采用无滑移固壁条件.索网幕墙部分为流固耦合边界.图5 风速时程Fig.5 Time history of wind velocity4 数值风洞分析结果4.1 风载荷体型因数计算统计通过数值模拟可以直接获得索网幕墙表面每个节点处的压力值，然后通过统计可获得风载荷体型因数.体型因数方向为垂直分块表面，其中正值表示垂直曲面向内，即压力；负值表示垂直曲面向外，即吸力.对索网幕墙结构的玻璃面板进行分块，将原有索网建筑网格划分为17×16的方块，见图6.图6 体型因数Fig.6 Shape factors计算所得风压作用下的最大体型因数值为0.97；而按照规范取值，体型因数取值为1.00.4.2 考虑流固耦合作用时程分析结构响应索网幕墙的位移随着风速不断变化而发生变化.取加载完成结构振动稳定后的5～26 s作为数据统计的时间区间.某时刻索网顺风向位移云图和典型节点的位移时程曲线见图7，其中最大正位移为0.340 m，最大负位移为0.125 m，平均位移为0.170 m.（a）某时刻顺风向位移云图（b）2 601节点位移时程曲线图7 位移响应Fig.7 Displacement response某时刻流固耦合作用下索网幕墙中的索应力云图见图8（a），典型索单元251的索应力时程曲线见图8（b），其初始预应力为170 Pa，最大索应力为268 Pa，平均索应力为205 Pa.（a）某时刻索应力云图（b）251单元索应力时程曲线图8 应力响应Fig.8 Stress response5 数值计算结果和比较现行大跨结构常用的风振因数取值方法有内力风振因数和位移风振因数.在工程设计中，等效静风载荷用静风载荷与载荷风振因数的乘积表示.结构在脉动风载荷激励下的风振因数定义为总风力的概率统计值与静风力的统计值之比.在分析基于响应的风振因数时，用含有一定保证率的最大动响应除以脉动响应的平均值表示在结构振动沿平衡位置时的波动程度[9-10].位移风振因数根据索网上每个有限元节点的时程位移数据进行计算.对有限元模型中每个节点的风振因数进行数理统计可得，索网部分的平均位移风振因数为1.832，位移最大点2601节点处的位移风振因数为1.855，因此可将位移风振因数取值为1.86.同理也可以进行内力风振因数的计算：索网部分的内力风振因数平均值为1.682，内力风振因数最小值为1.471，最大值在典型单元251处为2.050，内力风振因数计算结果离散性较大.按现行规范所规定的等效静风载荷，位移风振因数为1.86，风载荷体型因数为1.00，计算得到风压的标准值为0.837 0 kN/m2.如按典型节点处应力风振因数为2.05，风载荷体型因数为1.00，计算得到风压的标准值为0.922 5 kN/m2.为分析风振因数计算的等效静力风载荷对单层索网玻璃幕墙的适用性，将等效风载荷作用于图2所示的单层索网幕墙整体计算模型上进行非线性静力计算，并将计算结果与流固耦合数值模拟计算所得实际风效应进行比较，结果见表2.上述计算表明，无论是按位移风振因数计算，还是按最大内力风振因数计算，所得计算结果均小于按流固耦合计算的结果.由此可见，对于单层索网玻璃幕墙这类非线性效应较强的结构体系，现行载荷规范[2，5，11]规定的风振因数方法得到的风载荷效应小于流固耦合计算的结果，将导致偏于不安全的风载荷和风载荷效应计算结果.表2 等效风载荷效应与数值模拟风载荷效应比较Tab.2 Effect comparison of equivalent wind load andnumerical simulation wind load造成上述误差的原因是幕墙的几何非线性.对于线性结构，效应S与载荷P成比例关系，由效应等效因数β/=β变换为等效载荷β后计算得到实际效应β，见图9（a）.图9 位移载荷曲线Fig.9 Curve of displacement and load 对于非线性结构，二者并不一致.平面索网幕墙为刚度逐渐强化的非线性结构，如果按照位移效应等效的方法计算得到风振因数β/=β，变换为等效风载荷β后再进行效应计算，将得到小于实际非线性位移β的计算位移ρ，见图9（b）.6 结论以实际单层索网幕墙工程为例，进行风致动力响应特性的研究和等效静风载荷及其计算效应的分析比较，可以得出以下结论：（1）单层索网幕墙结构为长周期结构，结构第1自振周期大于0.25 s，理论上需要考虑结构的风振效应.（2）索网结构在平均风载荷作用下到达平衡位置，需要以对应的结构参数为基准进行索网风振响应.（3）对于非线性结构，不能按效应等效的方法进行等效静风载荷的计算.对于单层索网玻璃幕墙，根据风振因数或阵风系数得到的等效静风载荷进行结构的风载荷效应计算，均会得到偏小的位移和内力计算结果，进而导致偏于不安全的风载荷效应的设计计算结果，所以在对重大工程或大尺度索网玻璃幕墙设计计算时必须予以重视.。

点支式玻璃建筑单层索网体系分析中的若干问题研究的开题报告

点支式玻璃建筑单层索网体系分析中的若干问题研究的开题报告【标题】点支式玻璃建筑单层索网体系分析中的若干问题研究【摘要】点支式玻璃建筑在建筑领域中越来越受到重视，其玻璃幕墙是该建筑的重要组成部分。

在一些大型单层点支式玻璃建筑中，采用索网体系进行支撑，以增强幕墙的承载力和稳定性。

然而，点支式玻璃建筑单层索网体系存在着一些问题。

本文将对点支式玻璃建筑单层索网体系中的若干问题进行研究，主要包括索网的应力、变形以及对玻璃幕墙的影响等方面。

【关键词】点支式玻璃建筑；单层索网体系；应力；变形；幕墙【研究背景与意义】在现代建筑学中，点支式玻璃建筑因其高透明度、美观性和耐久性等优点，在世界范围内得到了越来越广泛的应用。

单层索网体系是点支式玻璃建筑幕墙的一种常见支撑形式，在提升幕墙承载能力和稳定性方面具有显著的效果。

然而，索网的应力和变形以及其对玻璃幕墙的影响等问题需要进一步的研究和探讨。

【研究方法和技术路线】本文将采用数学计算方法，通过建立点支式玻璃建筑单层索网体系的数学模型，分析其应力和变形特性，进而进行玻璃幕墙的结构分析，并探讨索网对幕墙的影响。

具体技术路线包括：建立点支式玻璃建筑单层索网体系结构模型；采用有限元软件对模型进行力学分析；通过模型计算，分析索网在承载和支撑玻璃幕墙过程中的应力变化及变形特性；通过实验和数值模拟，研究索网对玻璃幕墙的支撑性能和影响。

【预期结果和成果】通过研究，预计可以获得点支式玻璃建筑单层索网体系在结构设计和工程实施中的关键参数，为该类建筑的规划和建设提供参考。

同时，还可推进点支式玻璃建筑幕墙的技术进步，提高其承载力和稳定性，提高建筑的整体质量。

【拟定时间表】阶段一：文献调研与研究设计时间：2021.8-2021.10内容：对点支式玻璃建筑单层索网体系的相关文献进行调研，详细了解目前工程实践和学术研究的进展，确定研究方向和方法，完成开题报告和研究设计。

阶段二：模型建立与力学分析时间：2021.11-2022.4内容：基于调研结果建立点支式玻璃建筑单层索网体系的数学模型，采用有限元软件模拟计算其力学特性，包括应力和变形。

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单层索网结构点支式玻璃幕墙抗震计算思路
发表时间：
2016-12-13T10:25:49.333Z 来源：《基层建设》2016年22期作者：刘媛丽
[导读] 摘要：单层索网结构点支式玻璃幕墙初始刚度较小的单层索网体系几何非线性较大，以及其地震反应受主体结构的影响不可忽视，
使得单层索网结构点支式玻璃幕墙抗震计算思路有待进一步完善。

深圳市三鑫幕墙工程有限公司 518054

摘要：单层索网结构点支式玻璃幕墙初始刚度较小的单层索网体系几何非线性较大，以及其地震反应受主体结构的影响不可忽视，使
得单层索网结构点支式玻璃幕墙抗震计算思路有待进一步完善。

关键词：单层索网结构；点支式；玻璃幕墙；抗震计算；思路
1
计算思路

《玻璃幕墙工程技术规范》( JGJ102—2003) ( 以下简称幕墙规范) 将地震作用的动力作用转化为等效静力荷载，垂直于幕墙平面的分
布地震作用标准值
QEk可按下式计算:
QEk=βEαmaxGk/A

式中:Gk为玻璃幕墙构件的重力荷载代表值；A为玻璃幕墙平面面积；αmax为《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)( 以下简称抗震
规范
) 中线性体系反应谱最大值；βE为考虑玻璃脆性引入的动力放大系数，可取1.0～5.0，一般取3.0。

此方法完全忽视了结构的动力特性，地震影响系数亦未考虑几何非线性体系地震反应谱的不同，而地震作用与结构的动力特性直接相
关，需引入相关参数以考虑其动力特性。

图1 抗震设计方法比较

对一组不同周期的单层索网模型的地震反应进行分析计算，图1为幕墙规范等效静力法和15条地震波非线性时程分析计算结果平均
值。计算结果表明
:幕墙规范采用最大地震影响系数进行计算，忽略了长周期体系地震作用较小的特点，使计算结果偏大较多，因而抗震设
计计算时有必要考虑索网动力特性的影响。
2
改进等效静力法
2.1
模态参与特性研究

实际工程中，玻璃幕墙的平面单层索网结构重力主要由竖向索承担，且由于索网横竖向跨度及刚度设计的差异，使得一般单层索网的
振动频率不同于刚度双向对称的单层索网，并未表现出明显的频率密集的特性。

表1 幕墙索网结构参数

以典型索网结构为例，参数见表1，忽略几何非线性对频率和振型的影响，通过振型叠加反应谱法分析了索网幕墙地震作用下动力反
应的模态参与特性。反应谱参数选取如下
:北京地区Ⅱ类场地，抗震基本设防烈度为8度，最大地震影响系数为0.16，场地特征周期取0.

35s
，结构阻尼比取0.02。
2.2
简化设计公式推导

对于质量、刚度分布均匀的单层索网结构，类比一般意义上以剪切变形为主的质量、刚度分布均匀的常规结构，其抗震设计基于振型
分解反应谱理论，取第
1阶模态计算总地震作用力，再将计算所得总地震作用力分配到各质点上，基于其基本振型接近于双重三角正弦函数
的假设，提出了单层索网结构的改进等效静力法。

根据振型分解反应谱理论，基本振型对应地震作用最大值可表示为:
F1i =α1γ1X1iGi

式中:α1为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；γ1为基本振型质量参与系数；X1i为基本振型质点i的振型位移；Gi为集中
于质点
i的重力荷载代表值。

对于四边支承单层索网，在直接地震作用下，即假设周边刚性，可得索网节点( s，k) 的地震作用为:
Fsk= α1γ1XskGsk
，Gsk=mglxly
Xsk=usin
（πslx/ Lx)sin(πkly/ Ly)

式中:lx，ly分别为索网横、竖索间距；Lx，Ly分别为索网横、竖向跨度；u为索网中心点振型位移。

则结构总的地震作用标准值:

其中：

则：

为了与单自由度体系地震作用表达式相似，令:

式中v为等效质量系数，其物理意义反映多质点体系底部剪力值与对应单质点体系剪力值异，需根据大量结构采用直接动力法分析的结
果统计求得，文中参照抗震规范，取
v= 0. 85。则:
FE=α1vG=α1vGeq

以上公式必须Gsk全部相等才能成立。因此，必须假定所有的节点质量均相等，即必须是均匀索网。所以文中公式适用范围为横索、
竖索间距相等，玻璃等厚度、形状尺寸相同，各节点质量相同。
2.3
非线性反应谱曲面

不同于线性体系的反应谱，其地震反应谱应由几何非线性因子和线性周期双参数控制，可按照抗震规范采用的抗震设计反应谱曲线的
计算方法，从大量的实际地震反应谱
(约300 多条)按主要影响因素(即场地条件、烈度、近远震分类)进行统计分析，以平滑后的加速度反应
谱作为设计用的标准反应谱曲面。选取人工波和
El Centro NS 波，不经过平滑处理，构造不同线性周期和非线性因子的几何非线性单质点
体系，计算得
Ⅱ类场地特征周期为0.35s，8度抗震设防，阻尼比为0.02的地震反应谱曲面如图2所示，并依此法确定索网结构基本频率对应
的
α1，计算索网幕墙地震反应，与相应时程分析结果进行比较，讨论上述改进等效静力法的可行性。

(a)小震

(b)小震

图2 地震反应谱曲面
3
结束语

玻璃幕墙单层索网结构在建筑装饰业中的应用越来越广泛，单层索网结构点支式玻璃幕墙是幕墙设计的典型代表，本文对单层索网结
构点支式玻璃幕墙采用文中提出的改进等效静力法进行计算，地震影响系数可采用具有相同线性周期和几何非线性的单质点体系对应的谱
值，荷载分布模式为双重三角函数形式，以期单层索网结构点支式玻璃幕墙在未来办公装饰中受到更多的关注。

参考文献
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