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摘要：玻璃幕墙做为一种建筑外围护结构，不承担土建结构的受力，但需要具备吸收土建结构的变形能力。超高坐式全玻幕墙由于跨度大，导致该幕墙顶、底两端的土建连接点距离大，在地震作用下的土建相对位移更大。本文所设计的稳定弹簧装置可以很好的吸收地震作用下土建结构的位移，从而保护幕墙系统不因地震作用而遭到损坏。
关键词：稳定弹簧装置；超高全玻幕墙；地震
1 前言
全玻幕墙由于其超高的通透性和安全性，已越来越多应用于建筑的主入口、大堂、商场等重要位置。随着建筑设计技术的进步以及人们审美观的不断提高，全玻幕墙的高度越来越大，施工难度越来越高。但玻璃幕墙必须考虑地震作用的影响，目前幕墙规范中明确要求幕墙设计抗震设防烈度为8度。而全玻幕墙的跨度越大，则在相同地震烈度的情况下其顶、底两端在土建结构的连接点相对位移越大，对幕墙的破坏力也越强。目前全玻幕墙多以吊挂式连接方式为主，最大高度为12米。本文将以某待建工程的17米高坐式全玻幕墙为案例，来分析稳定弹簧装置在其中发挥的重要作用。
2 稳定弹簧装置图解
图中，1为玻璃肋顶部U形夹板、2为钢制转接件、3为不锈钢销轴、4为玻璃肋底部U形钢槽、5为通高玻璃肋、6为玻璃面板、7为硅酮结构胶、8为弹簧装置、9为不锈钢螺栓、10为玻璃面板顶部U形钢槽、11为玻璃面板底部U形钢槽。
其相互之间的连接关系描述如下：
1、玻璃面板（6）底部通过U形钢槽（11）与埋件焊接，形成与首层土建结构的固定，其顶部通过U形钢槽（10）与玻璃肋夹板（1）焊接，中间通过通长的硅酮结构胶（7）与通高玻璃肋（5）粘接，由此形成玻璃面板（6）的受力完全依附在通高玻璃肋（5）上。
2、通高玻璃肋（5）做为支撑龙骨，其底端通过U形钢槽（4）与埋件焊接，形成与首层土建结构的固定，其顶部的U形夹板（1）左端部钻孔，穿过不锈钢销轴（3），不锈钢销轴（3）与钢制转接件（2）螺接，弹簧装置（8）套在不锈钢销轴（3）上，分居夹板（1）两侧，转接件（2）通过转接钢结构最后与二层土建结构刚接固定。
3 稳定弹簧装置的作用分析
当发生地震作用时，二层土建结构会产生相对首层结构的水平和垂直方向的位移。而玻璃为脆性材料，玻璃肋和玻璃面板的底部已经与土建结构刚接固定，如何保证二层土建结构在动，而玻璃肋和面板不受土建结构的拉扯形成破坏变得尤为重要。图中可知，U形夹板（1）左端部的开孔为垂直长圆孔，保证玻璃肋夹板的垂直方向上的伸缩运动，可以吸收地震时二层结构垂直方向的位移。当二层土建结构发生水平位移时，U形夹板（1）可在不锈钢销轴（3）上滑动，两侧的弹簧装置（8）不影响玻璃肋夹板的水平位移，同时可以弱化地震力的直接冲击，相当于减震器的作用；在地震结束后，玻璃肋夹板在两侧弹簧装置均衡受力的作用下，重新恢复玻璃肋的垂直状态。此弹簧装置可以做到地震作用时土建结构大动，而玻璃肋小动或者不动，玻璃肋稳定了，从而做到全玻幕墙系统的稳定不被破坏。
4 稳定弹簧的技术参数选定
17米高坐式全玻幕墙，此种幕墙无金属龙骨，由17米通高玻璃肋作为支撑龙骨。玻璃肋顶、底两端分别采用U形钢板槽夹持固定。通常幕墙抗震设防烈度为8度，即幕墙的结构设计需要吸收在地震作用下土建结构变形产生的影响。
本工程此种全玻幕墙所处层高18米，最大层间位移角1/1300，则顶、底土建结构偏差：18000*1/1300=13.85mm；即玻璃肋的顶、底U槽相互位移为±13.85mm。
地震作用下玻璃肋倾斜±13.85mm时至达到稳定直立状态所需要的夹持力计算
水平地震作用：根据《建筑抗震设计规范》，北京地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g。根据《玻璃幕墙工程技术规范》第5.3.4条地震作用可采用简化的等效静力计算方法进行计算。具体计算方法如下：
qEK＝βE•αmax•t•γ玻
＝5×0.16×0.072×25.6
＝1.475KN／m2
式中：qEK——分布水平地震作用标准值 KN/m2；
βE——动力放大系数， 取5.0；
αmax——水平地震影响系数最大值， 取0.16；
t——玻璃的总厚度 0.072m；
γ玻——玻璃的密度 25.6KN／m3；
对玻璃肋支撑所需的弹簧反力计算：
F＝1.3qEK•L•B/2
＝1.3×1.475×17×1.02
＝33.25KN
式中：qEK——分布水平地震作用标准值 KN/m2；
L——玻璃肋高度 m；
B——玻璃肋宽度 m；
3、根据弹簧反力、弹簧安装完成空间、弹簧压缩量等参数选定弹簧型号。
5 结束语
在全玻幕墙实际应用中，这是第一次引入稳定弹簧装置的概念。本稳定弹簧装置是针对“超高”的“坐式”全玻幕墙而特别设计的，是一种机械装置与建筑系统的完美结合。随着社会的发展进步和人们审美观念的提升，建筑幕墙将变得越发新颖、别致、特异，传统的幕墙做法已不能满足现代幕墙的需要，未来也将出现越来越多的新产品、新技术应用在幕墙行业中。
参考文献：
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[3]邓军华.全玻幕墙玻璃肋稳定性计算及分析[A].中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会.2008年全国铝门窗幕墙行业年会论文集[C].中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会:,2008:4.
论文作者:于广成
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/26
标签：幕墙论文; 玻璃论文; 土建论文; 弹簧论文; 结构论文; 夹板论文; 装置论文; 《基层建设》2017年5期论文;