大跨度全玻幕墙结构计算解析论文_熊波

金刚幕墙集团有限公司 广东广州 510650

摘要:以烟台恒大童世界国际会展中心全玻幕墙为基础,介绍大跨度全玻幕墙全玻幕墙强度,挠度,稳定性,玻璃肋拼接计算要点,对今后类似工程的设计和计算提供参考。

关键字:全玻幕墙;跨度大于8m甚至12m;面板;玻璃肋;连接;强度;挠度;稳定性

1、引言

全玻幕墙是指由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。玻璃肋胶接全玻璃,是面玻璃与支承框架均为玻璃的幕墙,又称玻璃框架玻璃幕墙。玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的主要特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来,建筑物从不同角度呈现出不同的色调,随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。

2、全玻幕墙结构设计验算

以烟台恒大童世界国际会展中心全玻幕墙为例,面板采用采用(8+1.52PVB+8)+12A+8mm外夹胶内单中空玻璃,玻璃肋采用15+1.52BVB+15+1.52BVB+15mm夹胶钢化玻璃,两肋之间的玻璃面板跨度1.810mm,玻璃肋的跨度10mm。

计算标高10m,地面粗糙度取B类,基本风压Wo取0.55kN/m^2,抗震设防烈度7度,水平地震影响系数最大值0.08。

2.1 荷载计算

(1)风荷载计算:

σi:各单片玻璃所受的应力

E:玻璃的弹性模量E=72000N/mm^2

u:玻璃跨中最大挠度

u=μ×Wk×a4×η/D

=23.79mm

23.79mm<1810/60=30.17mm

双夹胶中空玻璃挠度可以满足要求

2.4 玻璃肋的截面高度计算

玻璃肋:15+1.52BVB+15+1.52BVB+15mm夹胶钢化玻璃

fg:玻璃侧面强度设计值:50.4N/mm^2

hr:玻璃肋的截面高度(mm)

W:风荷载设计值:2.094kN/m^2

L:两肋之间的玻璃面板跨度:1810mm

t:玻璃肋截面厚度t=45mm

h:玻璃肋的跨度:10000mm

hr=[3×W×L×h^2×10^(-3)/(4×fg×t)]^0.5

=354.06mm

取hr=440mm

2.5 玻璃肋的挠度计算

玻璃肋最大挠度u,小于玻璃肋计算跨度的1/200

Wk:风荷载标准值:1.496kN/m^2

E:玻璃的弹性模量:72000N/mm^2

u=5×Wk×L×h^4×10^(-3)/(32×E×t×hr^3)

=15.33mm

15.33mm<10000/200=50.00mm

玻璃肋挠度可以满足要求

2.6 玻璃肋连接计算

由于玻璃肋拼接节点处承受的外荷载较大,其可靠性关系到整个玻璃肋结构的安全,所以设计时采取了双保险的受力措施,其一为螺栓受剪+玻璃孔壁承压传递弯矩模式,其二为环氧树脂结构胶粘接力传递弯矩模式。玻璃肋连接的做法是玻璃肋接头处进行开孔,再用钢板+螺栓+环氧树脂结构胶进行连接。玻璃肋之间可以采用了2块钢板进行接驳,同时采用了多个不锈钢高强螺栓固定玻璃肋与钢板。以下对两种受力模式进行计算分析:

式中:

Mcr--玻璃肋稳定性抗力(弯矩)设计值

L---玻璃肋的高度

EI---玻璃肋弱轴的抗弯刚度

GJ---玻璃肋的抗扭刚度

r---玻璃的泊松比

t---玻璃肋等效厚度

yo---侧向约束到玻璃肋中心轴距离

yk---荷载作用点到玻璃肋的距离

d---玻璃肋的宽度

M---玻璃肋的最大弯矩

结语:

以上是笔者对大跨度玻璃肋全玻幕墙几个要点的计算方法,同时也在实际工程中进行计算应用,并通过了实验检验。实验和后期的使用证明以上计算方法可以用来指导设计并保证其合理性和安全性。

论文作者:熊波

论文发表刊物:《防护工程》2019年12期

论文发表时间:2019/9/9

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