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1、大跨度雙曲面玻璃幕墻設(shè)計 摘要：本文結(jié)合多個工程實例對大跨度雙曲面玻璃幕墻的設(shè)計幾個方面進(jìn)行闡述，包括具有代表性的上海中國航海博物館大跨度雙曲面玻璃幕墻設(shè)計中的技術(shù)難題、常用的模擬分析計算典型杭州大劇院屋頂設(shè)計及結(jié)構(gòu)材料等。關(guān)鍵詞：大跨度；雙曲面；玻璃幕墻；設(shè)計分析 abstract:thispapercombiningmultipleengineeringexamplehyperboloidoflongglasscurtainwalldesignseveralaspects,includingthetypicalshanghaichinamaritimemu
2、seumbigspanhypoidglasscurtainwalldesignoftechnicalproblems,commonlyusedsimulationanalysisandcalculationtypicalroofdesignandstructureofhangzhougrandtheatrematerialetc. keywords:bigspan;hypoid;glasscurtainwall;designanalysis 中圖分類號：s611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號： 引言 由支承結(jié)構(gòu)體系和玻璃所組成的，能夠相對于主體結(jié)構(gòu)具有一定的唯一能
3、力且不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)受到作用力的起到在建筑外圍維護(hù)的玻璃幕墻越來越廣泛的應(yīng)用于大跨度建筑之中。玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式隨著工藝的不斷進(jìn)步發(fā)生著多元化的發(fā)展，其中雙曲面的結(jié)構(gòu)形式憑借其優(yōu)越的綜合性能受到了眾多設(shè)計的偏愛。本文針對大跨度雙曲面玻璃幕墻設(shè)計幾個方面解決的關(guān)鍵問題，結(jié)合具體的工程實例分別剖析，為相關(guān)設(shè)計項目提供參考?！ 〈罂缍入p曲面超預(yù)應(yīng)力玻璃幕墻技術(shù)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)難題 上海市的博物館形象標(biāo)志形象工程中國航海博物館建筑外形效果為中央帆體大跨度，形似兩片風(fēng)帆，具有新穎、宏偉且富于視覺沖擊力。從空間角度看，其帆頁面裝飾工程所用玻璃幕墻采用立面大跨度雙曲面的預(yù)應(yīng)力結(jié)
4、構(gòu)形式，空間弧度變化較大，寬度上下不等。該玻璃幕墻設(shè)計中出現(xiàn)的很多技術(shù)難題都是具有很強(qiáng)的典型代表性，對其的攻克對于整個大跨度雙曲面玻璃幕墻設(shè)計項目技術(shù)方面來講都具有很好的意義。 立面上的大跨度雙曲面加上超預(yù)應(yīng)力設(shè)計需要，使得該項目的玻璃幕墻設(shè)計存在多方面的技術(shù)難題。超預(yù)應(yīng)力索網(wǎng)一方面需要成為玻璃幕墻支承的系統(tǒng)，另一方面要聯(lián)系起兩片帆頁的鋼結(jié)構(gòu)使其成為整體結(jié)構(gòu)，這就要求鋼索的形狀設(shè)計滿足工程中的玻璃幕墻安裝誤差精度要求，并且設(shè)計要使得其中始終存在預(yù)張拉應(yīng)力。要實現(xiàn)上述的設(shè)計目標(biāo)，就要綜合考慮航海博物館結(jié)構(gòu)的特征和施工可能會出現(xiàn)的問題，注意幾個關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。首先，設(shè)計
5、所用的計算模型不一定能夠毫無偏差的反應(yīng)真實的結(jié)構(gòu)，工程不可避免會有材料性能和制作安裝等方面的離散和偏異，而且該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中長期的內(nèi)力及形狀波動在設(shè)計中必須充分考慮。針對這個難題，玻璃幕墻設(shè)計方采用雙控制設(shè)計理論計算方法對位移及索力進(jìn)行分析計算，除了建立模型進(jìn)行分析之外，通過理論計算調(diào)和力與形狀之間的設(shè)計差異。其次，索端的預(yù)埋件設(shè)計存在難點(diǎn)，曲面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的中央帆體各個預(yù)埋件的定位設(shè)計精度要求非常高，因施工中可以控制的誤差僅能保證2cm，設(shè)計要盡量避免狹長空間出現(xiàn)錯亂，減少索網(wǎng)支撐點(diǎn)和幕墻的分格點(diǎn)測定難度。再次是索網(wǎng)形態(tài)的控制要實現(xiàn)設(shè)計的簡化處理，三維空間的大跨度
6、集合完成雙曲面形態(tài)既需要保證拱形的曲率設(shè)計要求又要保證帆體內(nèi)彎曲效果。此外大跨度雙曲面玻璃幕墻的預(yù)應(yīng)力要充分給予設(shè)計控制，該項目初步設(shè)計為18根豎索56根橫索控制預(yù)應(yīng)力，技術(shù)設(shè)計階段要考慮施加預(yù)應(yīng)力順序和步驟可能造成的索力值影響，施工保證率情況。另外各玻璃面板間的連接設(shè)計也至關(guān)重要且是設(shè)計難點(diǎn)，柔性鋼索結(jié)構(gòu)和剛性玻璃面板的結(jié)合使得其連接設(shè)計需要角度和定位的嚴(yán)格準(zhǔn)確精度?！ 〗鉀Q了幾個設(shè)計技術(shù)難題并不代表航海博物館的玻璃幕墻設(shè)計達(dá)到了高規(guī)格的設(shè)計要求，要保證最終的設(shè)計能夠順利施工，得到良好的工程效果，必須模擬施工過程進(jìn)行前期計算指導(dǎo)。在充分分析大跨度雙曲面玻璃幕墻的
7、索力相關(guān)性和設(shè)計難題之后，使用有限單元法分析計算軟件建立克服障礙后的超預(yù)應(yīng)力玻璃幕墻計算機(jī)模型對張拉方式、張拉順序、受力特點(diǎn)、位移控制、預(yù)應(yīng)力控制和綜合性能全面進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計瑕疵，使用更好的設(shè)計技術(shù)手段使其完美化?！ 〈罂缍入p曲面屋頂設(shè)計通過模擬分析計算技術(shù)運(yùn)用 圖1杭州大劇院建筑設(shè)計效果圖 上圖1所示杭州大劇院具有新穎獨(dú)特的外觀造型，倒置的大跨度雙曲面屋頂玻璃幕墻同橢球屋頂交錯布局，形成大劇院整體外輪廓的設(shè)計效果。由于杭州地區(qū)的地理位置特點(diǎn)和該玻璃幕墻設(shè)計項目的結(jié)構(gòu)特色，使得本設(shè)計抗風(fēng)模擬分析計算成為必須，該項目實驗研究工作由浙江大學(xué)的土木
8、工程系建立
