平面柔索幕墙的受力性能分析

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平面柔索玻璃幕墙是点支式玻璃幕墙中一种新型的建筑结构体系。由于其通透性好、工艺感强、造型时尚,从国内首次应用开始,就得到了业主和建筑设计师的大力推崇,具有广阔的应用前景。目前国内外有不少研究机构正在积极开展研究工作。 本文主要对平面索网玻璃幕墙结构的自振特性和静动力性能进行了细致的分析与计算,得出一些合理且方便实用的结论;通过对大量算例进行时域分析后,给出了平面索网风振系数的建议取值,为工程设计提供了方便,为行业规范的完善提供了参考。 对平面索网结构的自振特性进行了分析并总结出其规律,考虑了玻璃对平面索网自振特性的影响,分析了弹簧缓冲装置在平面索网中的工作原理。结合北京新保利大厦工程,对平面索网自振频率的实测结果和数值计算结果进行了对比分析。 以提出的平面索网位移函数为基础,推导出均布荷载作用下的索网受力性能解析计算公式,即等效均布静力风荷载作用下平面索网各结点位移和各索段应力的理论计算公式。采用分步叠加简化解析法,考虑了玻璃自重对索网受力性能的影响;采用取索网三分之二高度处的风压值作为索网均布荷载的简化方法考虑了索网幕墙风压沿高度逐渐增大的影响。经计算和对比分析,理论解析公式计算得到的结果能满足工程应用的精度要求,在平面索网方案设计阶段采用该简化解析方法十分方便,并且可行。 在分析了脉动风的响应特征后,对影响平面索网结构风振特性的主要参数进行了分析。采用时域分析方法,通过大量算例,考虑不同时间区段,总结出关于平面索网结构风振系数的几点结论和取值建议。在风荷载的作用下,平面索网结构具有高度的几何非线性,表现出刚度硬化的特征。对于常规的平面索网结构,当其它情况都相同时,随着拉索中初始预应力的不断增加,索网刚度逐渐提高,整个结构体系由柔变刚。这时,响应风振系数先增大,后慢慢减小;荷载风振系数先增大,后减小;二者并不同步。这是平面索网结构区别于一般结构的重要特征。其根本原因在于柔性较大的平面柔索幕墙受荷变形后表现出非常明显的几何非线性特征。
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