1 引言
隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，工程中新材料、新設(shè)備、新結(jié)構(gòu)和新施工工藝的運(yùn)用，結(jié)構(gòu)向高（深）、輕、大這三個(gè)方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)形式也由原來(lái)的剛性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?a href='../../zsk/ct.asp?id=5994' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>柔性結(jié)構(gòu)。然而作為在一定程度上代表現(xiàn)代建筑的重要符號(hào)的現(xiàn)代建筑外衣的玻璃幕墻而言，其體現(xiàn)了建筑理論家對(duì)當(dāng)前建筑“光、薄、透”的追求。較能體現(xiàn)大空間大通透性的玻璃幕墻支撐體系，應(yīng)屬于近年來(lái)在幕墻興起的大跨度預(yù)拉力張拉體系[1-2] ，由柔性的拉索結(jié)構(gòu)形式來(lái)代替幕墻常用的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土支撐結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑整體的高通透性收到了建筑師和業(yè)主的青睞，目前已逐步開(kāi)始在大型公共建筑、高檔寫(xiě)字樓中應(yīng)用，但是這種新型結(jié)構(gòu)形式的采用，使幕墻的技術(shù)含量、施工難度都有比較高的提高。
多層懸吊幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系作為現(xiàn)代幕墻追求大空間大通透的幕墻形式之一，其合理運(yùn)用各種簡(jiǎn)單而實(shí)用的幕墻節(jié)點(diǎn)形式來(lái)滿足懸吊體系變形大的影響，在滿足建筑外形與功能要求的同時(shí)，做到安全可靠，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理。
本文結(jié)合近年來(lái)多層懸吊幕墻結(jié)構(gòu)體系的工程實(shí)例和在工程中的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，來(lái)闡述這種結(jié)構(gòu)體系的工作原理，并給出多層懸吊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和工程安裝的精確方法，為將來(lái)此種體系的幕墻設(shè)計(jì)提供參考。
2 柔性幕墻支撐體系
針對(duì)目前幕墻柔性支撐體系承受荷載的方式不同，在本文中將此種體系分為雙向拉索結(jié)構(gòu)體系和多層懸吊體系，以下就為這兩種體系工作原理作以介紹：
雙向拉索結(jié)構(gòu)的工作原理：雙向拉索結(jié)構(gòu)體系由橫豎向都采用柔性拉索結(jié)構(gòu)。通過(guò)給橫豎向的拉索施加合適的預(yù)應(yīng)力從而形成剛度以抵抗外部全部載荷。拉索的性能特性和受力分析如下所示：
在溫差變化不大的情況下，拉索在初次加載時(shí)的拉伸圖如圖2.1 中的實(shí)線表示。階段1 表明在開(kāi)始荷載作用時(shí)顯示出有一定的松弛變形，隨著荷載的增加基本上為直線狀態(tài)( 階段2)，當(dāng)接近極限強(qiáng)度時(shí)，又顯現(xiàn)出較明顯的曲線性質(zhì)( 階段3)，在實(shí)際的工程中，拉索在使用前均需進(jìn)行預(yù)張力，來(lái)消除階段1 所表現(xiàn)的初始非彈性變形，而后拉索的工作圖形將如圖2-1 中的虛線所示，因此在很大范圍內(nèi)，拉索的應(yīng)力與應(yīng)變符合線性關(guān)系[3,4,5] 。
在滿足拉索撓度允許范圍內(nèi)(L/50) 和拉索承載能力允許范圍內(nèi)[6,7] ，拉索在不同拉索面積下所需的初始預(yù)應(yīng)力變化曲線如圖2.3 所示，圖2.4 表示在滿足使用能力和承載能力條件下拉索所施加初始拉力和拉索橫截面面積比值與溫差變化曲線。
從圖2.3 和圖2.4 中可知：在相同溫度變化條件下，拉索所需初始預(yù)拉力隨拉索橫截面面積增大而增大，且成正比例關(guān)系。在拉索橫截面面積一定的條件下，施加拉索初始預(yù)拉力隨溫度升高而升高。為了使拉索結(jié)構(gòu)能滿足承載能力和使用能力極限條件下，必須在安裝拉索時(shí)給拉索以初始預(yù)拉力即為主體的長(zhǎng)期荷載，同時(shí)在可變載荷( 風(fēng)荷載及地震荷載) 作用下，邊緣構(gòu)件除要克服拉索初始應(yīng)力外還要克服可變荷載對(duì)其產(chǎn)生的反力，導(dǎo)致邊緣構(gòu)件或邊緣結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成具有相當(dāng)剛度的平面結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗拉索對(duì)其產(chǎn)生的反力，如北京新保利大廈，其采用雙向單層拉索結(jié)構(gòu)，效果圖如圖2.5 所示，與主體連接如圖2.6 所示，此工程在風(fēng)荷載、幕墻自重及預(yù)應(yīng)力作用下對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最大支點(diǎn)反力為355kN，產(chǎn)生最大變形為813mm。由于長(zhǎng)期支點(diǎn)反力的存在使建筑設(shè)計(jì)師必然要付出較大的主體結(jié)構(gòu)工程造價(jià)，即必然要考慮另一種結(jié)構(gòu)形式來(lái)避免這一不利影響。為解決雙層拉索結(jié)構(gòu)對(duì)主體的不利影響，為此引用多層懸吊幕墻結(jié)構(gòu)體系。
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