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工程案例分析:厦门杏林湾营运中心幕墙设计解析

来源:《幕墙周刊》  作者:*  日期:2015-1-9
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  随着科学技术的不断发展,建筑护围开始越来越多的采用玻璃、石料以及金属建造,而且造型新颖独特,使建筑整体更加美观大方。目前玻璃幕墙是建筑幕墙之主要外围保护结构,因此玻璃幕墙设计的好坏将直接影响着建筑幕墙的质量。

  (3)风荷载取值

  根据汕头大学风洞实验室《厦门杏林湾营运中心12#楼—风洞试验报告》提供的分析数据与根据《建筑结构荷载规范GB50009-2012计算的风荷载值,取两者比较之大者。具体数据如下表1所示:

  表1 风荷载取值

  (3)风振分析

  图16 风洞试验模型

  本项目在汕头大学刚性模型风洞测压试验的基础上,采用刚性模型风洞测压试验的数据,进行“风致响应及等效静力风荷载计算”。

  在高层建筑结构(词条“高层建筑结构”由行业大百科提供)的风致响应分析中,其力学模型大致分为三类:分别为串联质点模型、层刚片模型和精细的空间有限元模型,本项目采用了精细的空间有限元模型,见图1-2。图1-2是由北京市建筑设计研究院提供的ETABS高层软件模型转换为SAP2000软件的模型。

  采用汕头大学风洞实验室测量的脉动风压时程数据,首先分析得到测点上的脉动风压均方根、脉动风压功率谱,再按空间结构随机风振分析方法对该高层建筑结构进行风振动力分析,包括顺风向、横风向和绕竖轴的扭转空间风致振动,连同平均风荷载一起,给出每一楼层的三分力(水平X、Y 向合力和绕Z轴扭矩)等效静力风荷载;同时给出脉动风荷载作用下每一塔楼顶部楼层的峰值加速度值,以判断人体舒适度用。

  图17 风振分析分析模型

  第1阶振型(f1=0.1797Hz)

  第2阶振型(f2=0.1856Hz)

  图18 风振分析分析结果

  表2 顶部楼层中心最大加速度(m/s2)

  表3 顶部楼层角部最大加速度(m/s2)

  4.2 结构设计原理及设计方法

  4.2.1 设计原理及方法

  (1)有关内力变形(词条“变形”由行业大百科提供)的计算均采用弹性方法进行,对部分变形较大的场合,如索结构,考虑几何非线性的影响。

  (2)进行构件的设计计算时,对于静定结构,采用材料力学、弹性力学的相关假设、公式、原理及方法进行计算;对超静定结构,一般利用结构设计软件进行计算。

  (3)进行面板的设计计算时,一般是基于挠度不大于厚度条件下的弹性小变形理论,采用弹性小挠度计算公式,并考虑与大挠度分析方法计算结果的差异,将应力与挠度计算值进行折减;对支撑条件比较特殊的面板,一般采用有限元方法进行计算。

  (4)除按上述原理及方法进行结构设计计算外,还需遵守现行相关规范的规定。

  4.2.2 设计荷载分析与组合原则

  在作用于幕墙上的各种荷载中,主要有风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等。其中,风荷载、地震作用为作用在幕墙上的动荷载;结构自重和由环境温度变化引起的作用效应为作用在幕墙上的静荷载

  在幕墙的节点设计中通过预留一定的间隙,消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩(词条“热胀冷缩”由行业大百科提供)引起的作用效应。所以,作用于幕墙立面的平面外荷载、地震作用,幕墙平面内主要是幕墙结构自重,其中风荷载引起的效应最大。

  在进行幕墙构件、连接件预埋件承载力计算时,采用荷载设计值;进行位移和挠度计算时,采用荷载标准值

  (1)风荷载

  按规范要求,风荷载分项系数应取=1.4,即风荷载设计值为:

  W =γ/W·Wk…………………………… (4.2.2-1)

  (2)地震作用

  幕墙平面外水平地震作用标准值计算公式如下:

  qEK =βEαmax·Gk/A………………… (4.2.2-2)

  式中:

  qEK为垂直幕墙平面的分布水平地震作用(kN/㎡) ;

  βE=γηζ1ζ2≈5.0(按《建筑抗震设计规范GB 50011-2010),其中,γ=1.4,η=0.9;ζ1 =2.0;ζ2=2.0;

  αmax为水平地震影响系数最大值;Gk/A为单位面积的幕墙结构自重(kN/㎡)。

  按规范要求,地震作用的分项系数取γE = 1.3,即地震作用设计值为:

  qE =γE·qEK=1.3 qEK…………………… (4.2.2-3)

  (3)幕墙结构自重

  按规范要求,幕墙结构自重的分项系数取γG=1.2(自重起主要控制作用时为1.35)。

  (4)雪荷载

  按规范要求,雪荷载的分项系数取γG=1.4。

  (5)施工荷载、清洗荷载等:按规范取值。

  (6)荷载组合

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