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幕墙规范的新解读(五)——幕墙钢结构设计

来源:2014年会论文集  作者:赵西安  日期:2013-10-23
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  《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ 133-2001 颁布于 2001 年,编制于1996~1997年,是上一个世纪九十年代的产物,距离今天已经有十六年的历史了。理解和应用 JGJ 133 规范,不能离开JGJ 133-2001编制当时的历史背景和技术水平。

  实际上, 钢材和混凝土的膨胀系数相近:

  钢 材:1.2 X 10-5 / oC

  混凝土:1.0 X 10-5 /o C

  对杭州东站25m巨柱的温度应力进行过两次实测,幕墙支承钢结构最大温度应力发生于70mm竖向钢管,数值仅为45N/mm2,远小于钢管的强度设计值215N/mm2(图25、图26)。

 

  所以,钢筋混凝土结构才有可能应用。幕墙钢结构和主体钢结构或主体混凝土结构膨胀系数相同或相近,温度变化时幕墙钢结构的温度应力接近于零。实际工程钢结构往往不分段,或者不会分段太密。

  铝合金结构则不同,其温度变形远大于混凝土和钢材,连接到主体结构上时,无法变形协调。铝结构连接到钢结构、混凝土结构时,应该适当分段。

  韩国首尔仁川机场幕墙就是一个最典型的例子,幕墙玻璃由铝立柱和钢立柱共同支承,钢立柱与主体钢结构直接连接。由于铝材变形远远大于钢材,与钢立柱无法协调,所以铝立柱分段;而钢立柱与主体钢结构变形相同,所以钢立柱不必分段(图27)。

  

  三、大量幕墙钢结构不分段

  如国家大剧院,215mX145m,全部焊成一个刚性的“大碗”,无分缝;鸟巢,296mX310m,钢构件全部刚性连接成为整体,没有缝;深圳湾体育馆,两馆一场由连续曲面覆盖,屋面支承结构为双向单层网壳,长 530 m,连续不分缝(图22~图24)。

  高层建筑同样如此,世界最高的哈里法塔,高度度828米;上海三座高楼:金茂大厦 420 米,环球金融 495 米,上海中心 635m 。总不能把它们统统切成三米一段吧?

  主体钢结构不分段,幕墙钢结构同样可以不分段(图28~图31)。

  

  北京凤凰传媒中心玻璃幕墙的支承钢结构长度达200m,连续焊接不分段(图32)。中国建筑科学研究院办公楼的室外电梯,夹层玻璃方钢管框架(词条“框架”由行业大百科提供)支承,立柱90m高,连续焊接不分段,无接头,多年使用没有问题(图33)。

 

  

  

 

  四、 幕墙钢结构是否分段由设计者自己决定

  幕墙钢结构与主体钢结构或主体混凝土结构相连接,两者温度变形相同或相近,温度应力很小;钢材强度很高,完全可以承受温度应力。所以断与不断都不成问题,怎么做都可以,断与不断,由设计者自行决定:

  全部砍断,传统做法,肯定可行,但是增加许多连接节点,费工费料。

  加长杆件,减少断口,可以节省工料,但温度问题要从计算和构造上加以考虑。

  全部不断,必须计算温度和位移产生的应力,分析结构的变形耐受能力,采取措施确保结构安全。【完】

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专家介绍

 赵西安

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:中国建筑科学研究院

技术职称:研究员

专业:建筑结构,建筑幕墙

专长:建筑结构,建筑幕墙

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2013-10-23/35676-1.htm
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