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近年来,点式玻璃幕墙在国内得到了迅速的发展,出现了许多城市标志性建筑。随着点式玻璃幕墙越来越朝着大尺度、超轻型化和通透化的方向发展,点连接式索网幕墙在工程中得到了越来越广泛的应用,它更好地沟通和融合了建筑物内、外空间,更人限度地将工作和生活空间与人自然融为一体。
点连接式索网幕墙主要由单层平面索网支承体系、玻璃面板、金属连接件和密封材料等组成。目前,点连接式索网幕墙在国内外都获得了快速的发展,但其理论和试验研究都严重滞后于工程发展的需要。作为一种新兴的幕墙体系,即使在该技术应用相对较成熟的德国、法国,其研究机构也没有一套成熟的理论体系;点连接式索网幕墙在国内的研究尚处于起步阶段,还没有相关的规范标准。
现阶段,对点连接式索网幕墙的研究,主要集中在单层平面索网的受力性能上,而对玻璃面板和连接件等的研究甚少。实际上,玻璃面板与单层平面索网通过连接什连接在一起,形成了一种组合结构,共同承受外荷载的作用。相比传统的点式玻璃幕墙支承结构,单层平面索网支承体系的刚度较弱,在荷载作用下产生的位移较人,单层平面索网、玻璃面板和连接件等的相互影响远人于传统的点式玻璃幕墙,因此单层平面索网影响下的玻璃面板和连接件的性能研究不能忽略。
本文对点连接式索网幕墙设计分析中存在的相关问题进行了探讨。
利用非线性有限元法对单层平面索网支承体系的受力性能进行了分析,着重探讨了玻璃白重和温度变化等对单层平面索网受力性能的影响。考虑索网边界支承结构的影响,对单层平面索网的找形进行了分析。拉索预拉力和索网挠度是单层平面索网设计的两个关键参数,本文研究了单层平面索网与边界支承结构连接构造的优化措施,对单层平面索网的挠度限值进行了探讨,并提出了合理的建议。
连接方式的不同,对玻璃面板支承处的约束会不同,会导致玻璃面板的受力性能有较大差异,本文分析了点支承玻璃面板的穿孔式连接和夹板式连接对玻璃面板受力性能的影响。在分析点支承玻璃面板连接构造的基础上,建立了穿孔式连接玻璃面板的数值模型,较好地模拟了连接件对玻璃面板的面内约束,并通过该模型,分析了玻璃厚度以及连接处垫片刚度、连接间隙等对玻璃面板受力性能的影响。同时,对《规范》中规定的玻璃面板折减系数的合理性进行了探讨。
分别从点连接式索网幕墙的安全角度和优化角度,分析了考虑单层平面索网与玻璃面板协同工作的必要性,通过对协同工作机理的探讨,得出玻璃面板的薄膜拉力是影响单层平面索网与玻璃面板协同工作性能的主要因素。在此基础上,建立了有限元数值模型,来分析单层平面索网与玻璃面板的协同工作性能,通过对单层平面索网、玻璃面板和连接件的受力性能及影响因索的分析,得出了改善点连接式索网幕墙工作性能的有效措施。