喻支凯[1]2017年在《点支式玻璃幕墙驳接件力学性能研究及结构优化设计》文中指出点支式玻璃幕墙是一种典型的建筑外维护结构,由玻璃面板、支承结构体系、驳接件和密封材料等组成。点支式玻璃幕墙的玻璃面板通过驳接件与支承结构连接在一起,驳接件结构力学性能的优劣对点支式玻璃幕墙的安全性及稳定性有着直接影响。目前工程上使用的驳接件普遍存在结构单一、形式笨重的现象,对驳接件进行力学性能研究及结构优化设计对提高点支式玻璃幕墙的安全性、美观性及经济性具有非常重要的意义。本文针对点支式玻璃幕墙的重要结构部件—驳接件开展研究工作,分析其在受到荷载作用下的力学性能,并对其进行疲劳寿命模拟和结构优化设计,主要研究内容如下:(1)根据金属疲劳性能理论及结构件疲劳寿命的有限元分析方法,借助有限元软件对目前工程中常用的驳接爪和驳接头进行静力特性分析和疲劳寿命模拟,分析得出目前工程中使用的驳接爪存在结构不合理、材料浪费的现象比较明显,且驳接爪疲劳寿命受风荷载的影响较大;驳接头结构相对合理,疲劳寿命受风荷载的影响不大,应重点对驳接爪结构进行优化设计。(2)以现代优化设计方法理论为基础,结合有限单元法的思想和应用,提出针对点支式玻璃幕墙驳接件的结构优化与尺寸优化相结合的优化设计方法。1)根据对工程中常用驳接爪的力学特性及疲劳寿命模拟结果,寻找驳接爪结构优化方向。研究分析了X型驳接爪、H型驳接爪和V型驳接爪叁类不同结构形式驳接爪的力学特性和疲劳寿命,分析结果显示X型驳接爪综合性能优于H型和V型驳接爪。2)以X型驳接爪为研究对象,研究驳接爪爪臂截面形状变化时,对驳接爪的静力性能及疲劳寿命的影响。在保证爪臂截面面积相同的情况下,研究分析了爪臂截面形状为梯形、正方形、圆形、竖矩形和横矩形时驳接爪的静力特性和疲劳寿命,研究结果表明爪臂截面形状为圆形的驳接爪综合性能优于其他形状的驳接爪。3)分别研究爪臂截面形状为梯形和圆形时的驳接爪,爪臂尺寸变化时对驳接爪的静力性能和疲劳寿命的影响。研究分析了当爪臂尺寸L为200mm、250mm和300mm情况下时驳接爪的力学性能和疲劳寿命,结果表明,随着尺寸L的增大,驳接爪综合性能变优,爪臂截面形状为圆形的驳接爪其尺寸L=300mm时具有最好综合性能。(3)依据浮头式驳接头结构特点,设计了相对应的沉头式驳接头。研究两类不同结构的驳接头的静力特性及疲劳寿命,结果表明沉头式驳接头静力特性较浮头式驳接头静力特性更好。(4)为了验证本文的研究结论,对一实际工程中使用的驳接件进行静力特性分析,设计爪臂截面形状为梯形的H型结构驳接爪和爪臂截面形状为圆形的X型结构驳接爪,分别与原工程中采用的爪臂截面形状为梯形的X型结构驳接爪进行分析比较,分析结果一致。
蒋凤昌[2]2002年在《点支式玻璃幕墙的结构计算与优化研究》文中认为由于点支式玻璃幕墙具有视野开阔、通透性很强等特点，越来越多的公共建筑采用它做室外装饰。这种新型的幕墙，国外六、七十年代开始研究开发，经历了一个不断发展的过程；国内技术还处于启蒙阶段向发展阶段过度，但发展很快。本文对点支式玻璃幕墙技术进行较深层次研究，把有限元分析方法和优化设计方法应用到该领域，解决点支式玻璃幕墙结构设计中的难点问题。本文的主要研究结论和成果如下： 1．6点支承玻璃挠度计算公式推导及有限元分析验证 通过一系列数理方程的推导，得出6点支承玻璃挠度计算的表达式，并用有限元分析数值计算结果进行验证。得出结论：6点支承玻璃在考虑孔边距C影响的条件下，采用解析法与采用数值法进行计算，有较好的一致性。从而为采用有限元分析推导实用的计算公式提供了理论依据。 2．6点支承玻璃强度刚度实用的计算公式研究 采用Super SAP有限元分析，求出不同的计算模型(玻璃板的尺寸参量a／b，a／c不同)，得出一系列最大挠度系数和最大应力系数，形成6点支承玻璃在风载荷作用下的最大挠度计算公式和最大应力的计算公式。本公式与其他文献相比，最大的特点是更全面地考虑了玻璃面板面积由小变大的所有情况(随着a／c的变化，系数是变化的)。 3．优化设计研究 本文编写了4点支承玻璃、普通的6点支承玻璃和中间为弹性支承的6点支承玻璃实现优化设计的ANSYS命令流。这叁段命令流可供熟悉ANSYS操作的工程设计人员使用。对于不熟悉ANSYS操作的工程设计人员，本文通过大量的优化分析，提供了上述叁种支承条件下的玻璃优化设计速查表。针对不同的风载标准值条件，速查表中列出了单层钢化玻璃和夹层钢化玻璃两种优化设计方案。这些表，对于投标设计中，快速确定最优设计方案尤其见效。 得到重要结论：对于6点支承玻璃，如果中间支承采用弹性支承，那么可以非常有效地改善玻璃面板的受力情况，降低玻璃厚度，既安全又经济。 最后，对全文进行了总结，提出了值得进一步研究的问题。
李勇[3]2009年在《点支式玻璃幕墙单层索网抗震性能及其计算方法研究》文中研究指明预应力平面单层索网与玻璃面板的完美结合造就了新兴的单层索网点支式玻璃幕墙,其拥有独立的结构支承体系,因而需要进行抗震设计。目前关于此方面的研究还较薄弱,现行玻璃幕墙工程技术规范中的相关规定也不尽完善,因此,深入开展相关抗震研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文结合实际工程,通过有限元数值模拟和适当的理论分析,完成了单独单层索网和索网与主体结构整体模型的地震反应分析,并提出了实用抗震计算的新思路。论文主要工作分为如下几个方面:(1)点支式玻璃幕墙单层索网的地震反应分析方法比较研究:结合实际工程,通过对其进行地震反应计算的比较,初步选定适用于此类结构的分析方法,并对直接地震作用下单层索网地震反应进行了初步探讨。(2)几何非线性的量化和其对索网地震反应的影响:通过对单层索网振动方程中刚度组成分析,提出了几何非线性程度的定量指标,并分析了不同因素所致的几何非线性对地震反应的影响。(3)主体结构对点支式玻璃幕墙单层索网地震反应的影响:通过索网幕墙与主体结构的整体建模,分析了主体结构对索网幕墙地震反应的影响,指出了索网幕墙的地震输入存在直接地震作用和主体结构的附加地震作用,即二次输入;并分析了二者振动特性和相对位置关系对相互作用的影响,最后提出了用多点激励联合输入法来考虑二次输入影响。(4)点支式玻璃幕墙单层索网平面内的抗震性能研究:分别对点支式玻璃幕墙单层平面索网水平和竖向地震作用进行了计算,表明索网平面内地震反应较小,但索网幕墙需具备适应主体结构层间变形的能力。(5)实用抗震计算方法的新思路:基于单层索网的等效非线性单自由度体系简化,构造了相应的单质点模型来分析几何非线性结构的地震反应特性,指出非线性反应谱可由几何非线性因子和线性自振周期双参数控制,并考虑非线性和主体结构的影响,提出了实用抗震计算方法。
张炳顺[4]2015年在《拉索点支式玻璃幕墙力学性能研究》文中研究说明随着国民经济及现代建筑技术的发展,人们开始对周围生活环境的品质有了更高的要求。为了满足建筑艺术及人们对美好生活环境的追求,越来越多的大空间、大跨度的建筑结构被建造出来。拉索点支式玻璃幕墙作为现代建筑科技和艺术的完美结合的外围护结构,其外形构造上能够提供更大的空间跨度和视野,深受现代建筑艺术人士的喜爱,具有广阔的市场前景。虽然玻璃幕墙结构在我国有了较大的发展,但是对于玻璃幕墙在结构设计过程中还没有形成一套比较完整、成熟的设计理论。本文从玻璃幕墙结构组成进行介绍分析,以某一工程实例为背景,结合有限元分析原理,建立有限元分析模型对拉索点支式玻璃幕墙结构进行了分析,主要工作如下：1)对玻璃面板的破坏原因进行了介绍,建立玻璃面板的ansys有限元模型,对影响玻璃面板承载性能的因素进行分析,并应用MATLAB软件对玻璃面板的挠度和应力进行数值计算。分析玻璃面板的厚度,边界条件、玻璃的几何形状及开孔大小等因素对玻璃面板承载力的影响。2)以某一工程实例为背景,研究双层拉索点支式玻璃幕墙结构随玻璃面板厚度、拉索的预应力和撑杆高度的变化对玻璃幕墙结构的挠度的影响情况。3)利用线性滤波法中的扩展回归AR模型,通过MATLAB工具编程求解玻璃幕墙结构所受脉动风速度。4)通过MATLAB工具对幕墙结构所受到的脉动风进行模拟,模拟得到玻璃幕墙结构受到的脉动风压时程变化数据。求解玻璃幕墙整体结构在脉动风荷载作用下的结构位移响应,并与静力法求解结果作对比。5)利用Ansys中的时程分析方法,采用EI和Tafat地震谱对模型进行地震响应求解。分析不同的地震波谱作用下的幕墙结构的响应。本文的结论能用于双层拉索点支式玻璃幕墙结构,能够为同类幕墙结构的设计提供参考,具有很好的工程价值使用价值。
霍治澎[5]2012年在《点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系的风振响应》文中研究说明科技的日新月异给我们带来的不仅是生活物质水平的提高,我们的居住环境和居住场所也在不断地发展改变。从过去的窑洞、平房发展到现在高楼大厦,高层、超高层建筑在我们的生活中已随处可见,司空见惯。点支式玻璃幕墙结构的出现正是建筑科技高速发展下孕育而生的产物,美观大气的外表、合理简捷的受力、通透高效的采光让都市的气息更加浓郁,因此点支式玻璃幕墙一经出现就受到建筑师和业主的推捧与青睐。点支式玻璃幕墙结构的支撑体系中,索桁架柔性支撑体系相比刚性支撑体系不但施工简便,而且受力均匀合理、节约材料,所以索桁架支撑体系的应用越来越为广泛。国内外数据统计表明,点支式玻璃幕墙建筑发生破坏的最主要荷载因素是风荷载,风荷载导致幕墙结构发生破坏最常见的就是结构的外围护体系,也就是幕墙的玻璃面板和支撑体系。鉴于此,就很有必要分析点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系在风荷载作用下的动力响应。本论文就此问题进行较为系统的分析,具体工作有以下几个方面：1.分析整理相关资料对点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系的基本组成、受力特性和存在的问题进行了归纳和总结,包括主动索和被动索的基本概念和受力特点：杆单元和梁单元的变形协调与变形不协调原则等。2.对索桁架支撑体系的动力响应分析做必要的准备工作,即对结构的基本自振特性。本文应用有限元软件ansys对结构的模态进行了分析研究,并计算出结构的前20阶自振频率。最后通过改变结构拉索预应力、拉索直径、撑杆长度、撑杆直径以及玻璃面板尺寸五个参数,分析对改变比参数导致结构自振频率的变化规律。3.本文利用世界上应用最广泛的达文波特谱对风速进行了模拟,通过风速得到风压,最后得到风荷载,并绘制出了风荷载的时程曲线。4.论文最后一部分,应用有限元软件ansys对结构建立模型并施加模拟好的风荷载时程进行结构的风振响应分析,分别得出位于模型角点、边点及中间点的位移时程及应力时程。通过改变结构模型的拉索预应力、拉索直径、撑杆长度及玻璃面板尺寸计算统计出模型的玻璃面板表面最大应力、拉索最大应力以及结构顺风向最大位移(挠度)的变化规律。最后,对数据进行归一化分析,统计整理改变参数对玻璃面板表面最大应力、拉索最大应力以及结构顺风向最大位移改变的影响程度。
钟康[6]2014年在《拉索点支式玻璃幕墙的力学性能研究》文中指出点支式玻璃幕墙是一种新型的建筑结构，该结构是在上世纪九十年代逐渐发展起来的。由于点支式玻璃幕墙具有经济美观且受力合理，所以这种结构在许多国家得到了广泛的应用。玻璃幕墙可以相对于主体有一定的位移能力，但它不承担主体结构的荷载，属于建筑的外围护结构。点支式玻璃幕墙结构简单，受力合理，外观美观，利用玻璃的通透性，让人们可以在室内看到整个室外的情景，整个建筑融入附近的环境中，这是任何结构都无法做到的。玻璃的形式有多种多样，可以根据不同的环境不同的要求选择适宜的玻璃。对于点支式玻璃幕墙，它的支承形式有多种，如单层索网、双层索网、索桁架以及玻璃肋等等，建筑师就可以根据不同的要求选择不同的结构形式，为设计师提供了很大的想象空间和创作空间。由于上述种种优点，所以自从点支式玻璃幕墙问世就得到迅速的发展和应用。拉索点支式玻璃幕墙是一种柔性结构体系，其刚度主要由拉索的预应力提供，所以控制拉索的预应力是整个结构受力中的关键，必须得到重视。鉴于此，对于就有必要拉索点支式玻璃幕墙的力学性能进行详细的分析。本文就关于玻璃面板的力学性能、玻璃面板与索桁架之间的共同作用以及拉索点支式玻璃幕墙的力学性能等相关方面进行了较为详细的分析，具体做了以下几个方面的工作：1、收集有关玻璃幕墙的资料，了解幕墙的发展历史以及现在的研究现状，为本次论文提供理论依据。2、分析薄板弯曲问题的计算理论并应用于玻璃面板的受力情况，建立ANSYS有限元计算模型，分析四点支承夹层玻璃面板的受力，得出玻璃在玻璃的厚度、PVB材料的厚度以及玻璃的平面尺寸叁个参数下对玻璃受力的影响，为以后的玻璃设计提供一定的理论依据。3、阐述了拉索点支式玻璃幕墙有关支承体系相关理论，为了分析玻璃面板对拉索点支式玻璃幕墙刚度的贡献程度，分别建立了无玻璃面板和有玻璃面板的有限元模型。通过不同的压杆的结构高度、拉索预应力以及荷载来研究玻璃面板对拉索点支式玻璃幕墙刚度贡献的程度。4、利用有限元ANSYS来建立拉索点支式玻璃幕墙的整体模型，通过改变模型中撑杆的结构高度、拉索预应力、拉索直径以及玻璃的厚度，研究各个参数对整体幕墙的最大挠度、拉索的最大应力和玻璃面板最大应力的影响，并对这些参数进行归一化处理，得出以上参数对幕墙拉索的最大应力、最大挠度和玻璃面板最大应力的影响程度。
孙芬[7]2005年在《点支式玻璃建筑单层索网体系承载性能分析与试验研究》文中研究表明点支式玻璃建筑单层索网体系是一种新型的柔性玻璃幕墙体系,因其具有通透性好、轻盈美观和施工灵活等特点得到广泛应用。目前对单层索网的设计和分析一般不考虑玻璃的贡献,本文考虑玻璃和索网的相互作用,对单层索网体系承载性能的影响因素进行分析,并研究玻璃刚度的贡献。结合北京新保利大厦二期工程单层索网幕墙的投标方案,设计了1:10比例的试验模型,对该模型的预应力施加过程以及承载性能进行研究。本文的主要内容包括:1.点支式玻璃建筑单层索网体系承载性能的影响因素分析:建立考虑玻璃和索网节点约束刚度的有限元模型,采用该模型计算值与相关试验和计算结果进行比较,分析该模型的可靠性,并初步确定一定条件下节点约束刚度的取值。对玻璃和索网结构共同工作的单层索网幕墙承载的影响因素进行分析,并研究在不同影响因素下玻璃刚度的贡献。2.对北京新保利大厦二期工程的试验模型进行预应力施加和承载性能研究:完成该模型玻璃幕墙的设计,分级进行预应力施加,监控该过程中索力变化,探讨张拉方法的可行性;在分级预应力下以及安装玻璃前后对索网幕墙施加水平荷载,测量索网结构的承载和变形,分析预应力和玻璃刚度的影响。3.对试验模型进行有限元建模分析,通过和试验结果的对比,验证有限元计算模型的可靠性。对于玻璃和索网共同承担荷载,有限元计算中考虑玻璃作用,对模型中考虑玻璃滑移和不考虑滑移两种计算结果进行讨论,并结合该试验对本文提出的玻璃和索网节点约束模型进行探讨。4.对北京新保利大厦二期工程单层索网幕墙进行方案设计和分析,对索网幕墙的承载和变形进行验算,并结合该工程的设计对规范中提出的变形控制指标进行讨论。以上研究成果。为点支式玻璃建筑单层索网体系技术的发展,规范的修订和工程设计提供参考。
彭扬[8]2015年在《基于改进人工蜂群算法的玻璃幕墙风振可靠性研究》文中指出通过查阅近年来国内外点支式玻璃幕墙风振可靠性方面的研究成果,结合点支式玻璃幕墙自身的特点和智能算法的发展应用,本文在结构可靠性理论的基础上,建立了点支式玻璃幕墙的风振可靠性分析模型,由于点支式玻璃幕墙支撑体系的形式不同于一般构件,其在进行抗风可靠性分析时的可靠性分析方法也有很大不同,传统的构件可靠性功能函数很难处理玻璃幕墙支撑结构体系的可靠度问题,现有的函数表达式也已不再适用于玻璃幕墙支撑体系的功能函数,因此使用基于信息熵改进后的人工蜂群算法对模型进行验算,通过分析仿真实验结果,证明了该方法是可行有效的。本文在总结归纳了玻璃幕墙的发展历程和研究现状,以及玻璃幕墙结构体系的基本理论和结构设计的基础上,对幕墙结构进行可靠性分析。然后引入了人工蜂群算法的基本原理和数学模型。由于算法本身的局限性,其计算结果存在误差,因此引入信息熵理论对人工蜂群算法的搜索过程进行改进,以克服人工蜂群算法在运行过程中收敛精度较低,易早熟的缺陷。随后,本文分析了自然风特性,阐述了风荷载对玻璃幕墙结构支撑的作用,并在此基础上,建立了点支式玻璃幕墙风振分析的等效模型,同时研究了玻璃幕墙支撑体系在不同地貌,不同高度及不同支撑模式下脉动风作用响应计算式,由此简化了点支式玻璃幕墙支撑结构体系的风振系数计算式。通过对比现行荷载规范中风振系数的表达式以及进行数值仿真计算验证,证明该简化算式是可行有效的。这为点支式玻璃幕墙风振系数的计算建立了基础,具有一定的参考价值。最后,对某点支式玻璃幕墙的空间桁架支撑体系进行风振可靠性分析,采用改进后的人工蜂群算法计算幕墙支撑结构的可靠指标和失效概率,验证了该方法是可行并且有效的。通过实例分析验证,改进后的人工蜂群算法在计算结构可靠度指标和失效概率时,其求解精度和速度比传统方法表现的更好。该方法可用于解决规模大、复杂程度高的幕墙结构可靠度计算。
贺小平[9]2008年在《点支式玻璃板及铝合金板材的疲劳性能研究》文中认为建筑幕墙是由金属构件与幕墙面板组成的建筑外围护结构。点支式玻璃幕墙以及铝合金幕墙是两种新型的建筑幕墙体系,具有广泛的应用前景。本文着重研究了幕墙中点支式玻璃板与铝合金板的疲劳性能,为避免幕墙面板发生疲劳破坏提供试验与理论依据。本文通过试验与计算分析,对点支式单层、夹层钢化玻璃板的疲劳断裂特性以及6005-T5和6061-T6铝合金板的疲劳性能进行了理论和试验研究,主要研究内容概括如下:1)模拟点支式玻璃在风荷载长期反复作用下的工作状态,通过对8mm单层钢化玻璃和6+1.14PVB+6夹层钢化点支式玻璃的足尺试验模型,经过200万次的单点集中力高频加卸载试验,研究了点支式玻璃板在疲劳荷载作用下的抗脆性破坏能力以及点支式玻璃体系各组件的抗疲劳性能,为其各受力元件的抗脆性破坏设计提供了试验依据。2)以玻璃材料的断裂力学理论为基础,分析了影响点支式玻璃脆性断裂的影响因素,着重阐述了玻璃钢化对其表面微裂纹及其强度的影响,并对玻璃板的疲劳寿命进行了评估;通过对I型玻璃开口裂纹的有限元分析结果与理论解的比较发现两者非常接近。3)采用常规试验方法分别对6061-T6和6005-T5两种典型的铝合金光滑板试件进行了轴向拉伸疲劳试验。运用每组至少7个试件的疲劳循环数据得出了两种材料104~2×106中长寿命区间的S-N曲线,并对它们的疲劳性能进行了分析与比较。4)对3件四点支承的6005-T5铝合金板进行了200万次的疲劳循环试验,并对板的各个部位进行了冲击试验研究。疲劳试验结果显示铝合金板具有良好的抗疲劳性能;同时冲击试验也表明铝合金板在工程应用中的安全可靠性。上述研究成果,为点支式玻璃板及铝合金板材的理论研究和工程设计提供了参考依据。
石永久, 吴丽丽, 王元清, 罗忆, 徐悦[10]2005年在《点支式玻璃建筑单层索网柔性支承体系及其工程应用》文中进行了进一步梳理单层索网体系是点支式柔性支承玻璃幕墙结构中的一种新型体系 ,以其僵筑结构简捷、轻盈美观、通透性好等优点深受许多建筑师的青睐 ,应用前景广泛。由于采用了柔性索杆 ,它的设计方法不同于其他一般的幕墙结构 ,除满足结构强度、刚度、变形要求外 ,还要考虑预应力和几何非线性问题。结合单层索网柔性支承体系在国内外幕墙工程中的应用 ,阐述了该体系的受力特点、研究现状和存在的问题 ,并对其设计分析和施工技术中的主要问题进行了探讨。
参考文献：
[1]. 点支式玻璃幕墙驳接件力学性能研究及结构优化设计[D]. 喻支凯. 山东建筑大学. 2017
[2]. 点支式玻璃幕墙的结构计算与优化研究[D]. 蒋凤昌. 江苏大学. 2002
[3]. 点支式玻璃幕墙单层索网抗震性能及其计算方法研究[D]. 李勇. 清华大学. 2009
[4]. 拉索点支式玻璃幕墙力学性能研究[D]. 张炳顺. 合肥工业大学. 2015
[5]. 点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系的风振响应[D]. 霍治澎. 昆明理工大学. 2012
[6]. 拉索点支式玻璃幕墙的力学性能研究[D]. 钟康. 合肥工业大学. 2014
[7]. 点支式玻璃建筑单层索网体系承载性能分析与试验研究[D]. 孙芬. 清华大学. 2005
[8]. 基于改进人工蜂群算法的玻璃幕墙风振可靠性研究[D]. 彭扬. 河北工程大学. 2015
[9]. 点支式玻璃板及铝合金板材的疲劳性能研究[D]. 贺小平. 清华大学. 2008
[10]. 点支式玻璃建筑单层索网柔性支承体系及其工程应用[J]. 石永久, 吴丽丽, 王元清, 罗忆, 徐悦. 工业建筑. 2005
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