建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法淺析

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1、建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法淺析摘要：建筑幕墻是建筑物不承重的外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)，除了具有建筑的基本使用功能（包括采光、承載、保溫等）外，還具有豐富的藝術(shù)性（構(gòu)造精巧、表現(xiàn)力強(qiáng)、品質(zhì)純凈等），因此建筑幕墻在我國(guó)的使用范圍已經(jīng)從商業(yè)擴(kuò)展到民宅幕墻使用的材料也越來(lái)越廣泛。然而破璃幕墻本身造價(jià)昂貴沮抗風(fēng)骯震性能較差；能耗較大容易對(duì)周?chē)h(huán)境形成光污染相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范仍不是十分成熟。目前我國(guó)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有待于積累和提高。因此玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法的分析研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文簡(jiǎn)要介紹建筑玻璃幕墻的組成分類(lèi)以及國(guó)內(nèi)外的分析研究進(jìn)展情況介紹了工程實(shí)踐

2、中的幾種實(shí)用設(shè)計(jì)方法并提出值得研究的若干問(wèn)題。關(guān)鍵詞：玻璃幕墻；組成分類(lèi)；設(shè)計(jì)方法中圖分類(lèi)號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、玻璃幕墻的類(lèi)別隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，玻璃幕墻的類(lèi)別很多，在高層建筑中應(yīng)用最多的是框支撐玻璃幕墻，其主要包括明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻。其中明框玻璃幕墻是最傳統(tǒng)的玻璃幕墻，金屬框架直接顯露在外立面，玻璃是嵌固在型材的凹槽里，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，工作性能良好，是高層建筑最佳的選擇;隱框玻璃幕墻是金屬框架設(shè)計(jì)在室內(nèi)，玻璃面板安裝在框架外側(cè)，再利用硅酮密封膠把玻璃面板與框架進(jìn)行有效的粘結(jié)，形成現(xiàn)代化的建筑外觀(guān)效果。二、玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，

3、玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)主要是由結(jié)構(gòu)骨架及玻璃組成的，兩者有機(jī)地整體連接才能構(gòu)成玻璃幕墻的方式。骨架是由不同的型材材料構(gòu)成的，利用連接件來(lái)固定裝飾玻璃，通過(guò)骨架把玻璃的重量和幕墻所受到的荷載全部傳遞給支撐體系，再由支撐體系傳遞給主體結(jié)構(gòu)。玻璃幕墻不僅具有墻體維護(hù)的功能，還有美化建筑外立面的視覺(jué)沖擊效果，也可以巧妙地配合建筑造型來(lái)表達(dá)建筑師的思維空間。由于玻璃幕墻的安全可靠性包括抗風(fēng)壓性、抗氣密性、抗震性、防火性、抗變形性等內(nèi)容，再加上其安裝滋工的專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)建筑物的正常使用性能影響很大，所以應(yīng)根據(jù)工程需求來(lái)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，從而保證玻璃幕墻的安全性

4、及穩(wěn)定性。三設(shè)計(jì)方法概述三、設(shè)計(jì)方法概述1、玻璃幕墻主要設(shè)計(jì)內(nèi)容玻璃幕墻的剛度和承載力都較低，強(qiáng)風(fēng)或地震作用容易引起破壞和脫落，因此必須進(jìn)行風(fēng)荷載、地震作用、溫度應(yīng)力作用下的設(shè)計(jì)計(jì)算和變形驗(yàn)收。其主要過(guò)程包括：(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則和方法。玻璃幕墻屬于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不承受主體結(jié)構(gòu)的地震作用，但須保證幕墻及其連接件承載力足夠沮剛度、相對(duì)主體結(jié)構(gòu)的位移能力滿(mǎn)足要求。作為非承重構(gòu)件，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是小震下保持彈性,故應(yīng)采用彈性計(jì)算方法。（2）基本參數(shù)的選取?，F(xiàn)行玻璃幕墻規(guī)范對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的荷載與作用取值、材料的力學(xué)性能取值均有較為詳細(xì)的規(guī)定，此處不

5、予贅述。（3）玻璃應(yīng)力計(jì)算。主要需計(jì)算玻璃在風(fēng)荷載作用下的最大應(yīng)力；在年溫度變化作用下玻璃邊緣與邊框的擠壓應(yīng)力；玻璃中央與玻璃邊緣的溫差應(yīng)力等。（4）橫梁和立柱的計(jì)算。當(dāng)矩形玻璃板材四周均有橫梁/立柱支承時(shí)荷載可按45度分角線(xiàn)劃分傳遞到四周支承橫梁以立柱為支承并可按簡(jiǎn)支計(jì)算。（5）結(jié)構(gòu)膠計(jì)算。（6）幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接等。計(jì)算過(guò)程中荷載傳遞路徑分析十分重要，而應(yīng)力分析及變形驗(yàn)算也是重難點(diǎn)。2、國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)方法概述對(duì)于玻璃幕墻結(jié)構(gòu)中玻璃的設(shè)計(jì)月前國(guó)內(nèi)外有眾多方法,T面介紹其中典型的三種方法。最大應(yīng)力理論設(shè)計(jì)法：最大應(yīng)力理論法以薄板的大變形理論應(yīng)力

6、分析（在均布的。靜壓力作用下）為依據(jù)。假定玻璃表面任何一處達(dá)到極限拉應(yīng)力時(shí)即達(dá)破壞進(jìn)行有限元分析。PPG公司進(jìn)行了大量有限元計(jì)算應(yīng)用其分析結(jié)果于1979年推出了以最大應(yīng)力理論為基礎(chǔ)的玻璃設(shè)計(jì)圖表。此后沃布蘭及其合作者俐用有限差分法對(duì)大變形薄板玻璃在均布側(cè)向靜壓力作用下的應(yīng)力進(jìn)行了分析取得了較大的進(jìn)展能利用電算快速運(yùn)算并經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證河適用于各種類(lèi)型玻璃。斷裂理論設(shè)計(jì)法：1972年布朗根據(jù)靜態(tài)疲勞和斷裂力學(xué)理論，給出了著名的布朗積分公式一玻璃累積損傷破壞的計(jì)算公式。該理論認(rèn)為只要強(qiáng)度累積損傷量值達(dá)到與加載方式無(wú)關(guān)的臨界值時(shí)，玻璃就破壞。依據(jù)該理論的

7、設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為斷裂理論設(shè)計(jì)法。然而，由于斷裂理論設(shè)計(jì)法過(guò)于復(fù)雜灘于在實(shí)際工程實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用。實(shí)用公式設(shè)計(jì)法：由于矩形薄板玻璃在風(fēng)壓作用下的應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算十分復(fù)雜理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)情況也有出入沮目前尚無(wú)成熟的計(jì)算方法因此，日本舍棄建立玻璃容許應(yīng)力與風(fēng)壓之間的關(guān)系式的方法而采用風(fēng)壓與玻璃安全厚度之間的實(shí)用關(guān)系式。四、研究中的問(wèn)題1、設(shè)計(jì)管理問(wèn)題在目前的工程實(shí)踐中建筑幕墻工程一般都是由業(yè)主直接承包的但是業(yè)主在招標(biāo)的過(guò)程中往往因?yàn)闀r(shí)間緊迫等原因，投標(biāo)單位沒(méi)有足夠的時(shí)間去熟悉圖紙還有很多設(shè)計(jì)圖紙缺乏節(jié)點(diǎn)細(xì)部的詳圖及做法過(guò)于粗糙導(dǎo)致中標(biāo)單位在后期施工過(guò)程中沒(méi)有足

8、夠的依據(jù)指導(dǎo)施工影響工程整體的質(zhì)量。因此我們要加強(qiáng)對(duì)于設(shè)計(jì)階段的重視程度避免設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場(chǎng)的沖突。在設(shè)計(jì)階段要保證圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的深度與科學(xué)性提供節(jié)點(diǎn)細(xì)部的詳圖以及具