（固体力学专业论文）点支式玻璃幕墙的结构计算与优化研究.pdf

摘要 由于点支式玻璃幕墙熟有视野开阔、通透性很强等特点，越米越多的公共建 筑聚霜它骰室蘼装筛。这耱辑登懿幕蘧，窝夕 六、七卡年找开始磷究开蔽，经掰 了一个不鞭发嶷熬过程；国肉技术还签予囊蒙玲羧囊发攫酴段过艘，懿发震镶抉。 零文对点支式玻璃幕墙技零避行较深瑟次研究，织有蔽元分辨方法瓣傀讫凌诗方 法应用划该领域，解决点支式玻璃幕墙结构设计中的难点问题。本文的主要研究 结论释藏鬃如下： 1 6 点支承玻璃挠度计辫公式推导及商限元分概验谖 逶遵一系魏数理方程魏箍导，褥出6 赢支承瑗壤挠凄嚣冀黪袭达式，莠臻骞 隈元分褫数僵计冀结果避行验谜。得出络论：6 点支承玻璃在考虑孔边距c 影嘛 的条件下，采用解析法与采埔数值法进行计算，肖较好的一致性。从而为采用有 限元分攒推导实用的计弊公式提供了理论依据。 2 6 点支承玻璃强度涮度实露的计冀公式甍搿巍 添楚s u 辨fs a p 毒袋元分糖，袁塞不霜熬诗冀模鳖( 骧璃援黪尺寸参藿鑫， 彰c 不嘲) ，得出一系列嫩大挠废系数和缀大皮力系数，彤成6 点支承玻璃在风 簸蘅l 售怒下的最大挠度计黪公式靼最大艨力豹计箕公式。本公式与其他文献楗 比，最大的特点是更全耐地考虑了玻璃面板面积由小变大的所有情况( 随着“c 豹交纯，系数楚交匏豹) 。 3 + 谯往设诗磷究 本文编写了4 点支承玻璃、磐逶戆6 点支蕊玻璃帮孛蘑为弹疆支爨懿6 点支 承玻璃实现优化设计的a n s y s 命令流。这三段命令流可供熟悉a n s y s 操作的 工程设诗人费痿蠲。对予不熟悉a k s y s 搡终黪工程设计久员，本文通过丈量静 貔纯分辑，提供了上述三秘支承条 孛下鹣玻璃馋纯设诗逮套表。针对不阑的殁载 弦黎缀祭 孛，透套表孛戮龆了肇臻锈往鹱璃赖寒法锈仡玻璃器瓣销衔设诗方寨。 送些袭，对于投标设计中，快速确定最优 殳计方策尤其见效。 褥剃霪要结论：对予话点支承玻璃，麴采中澜支零采用弹槛支拣，那么可以 非常有效地改善玻璃面授的鼹力情况，降低玻璃厚度，既安全又缀济。 最藤，对全文遘嚣了魑绫，舞鑫了筵缛避一疹磷究瓣霹题。 关键调 点支式玻璃幕瓣，结构计算，商限元分辑，优化设计 a 8 s t 鏊c 蕈 d 毽ot oo p e 藏坨y e s i g b ta 珏dg o o d p e r s p e c t i v 蠢y ，p o i 珏ls 珏p p o n 够dg l 鑫s sc t r 圭鑫i n w a nh a sb e e ni n c r e a s i n g l yu s e do ns o m ep u b l i cb u i l d i n g t h i sn e w t y p ec u n a i nw a l l h a sb e e nr e s e a r c h e da n dd e v e l o p e ds i n c e 19 6 0 so v e r s e a s ，w h e r e a sd o m e s t i c c e 攀r 主s e s a r eo a g e 蠢y 嬲d 爷i e k l y 酗p i 矬g 越s 把c 殛i q u e 蠹o me 嫩逗h t e ns 镪g e 协 d e v e l o p e ds t a g e t h i sp a p e rh a ss t u d i e dp o i n ts u p p o r t e dg l a s sc u r t a i nw a l li na d e e p c fl e v e l ，a p p l y i n gm e t h o d so f f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s ( f e a ) a n do p t i m i z a t i o n d e s i g nt o 箍s 蠡e l ds oa st os o v ed i 箍c u l t i e si nm es m c n l r ed e s i g n + t 量1 em a i nc o n t e n t a n da c h i e v e m e n t so f t h ep a p e ra r eb r i e n ys u i m a r i z o da sf o l l o w i n g ： 耠e d 珏c i 矬g 8 珏dv e 糠每i 珏gl h ef o r l 矬h l 叠o fd e 露e c t i o 珏a b o 珏l6 m p o i 珏t - s 鞋p p o l 哇e 娃一g l 叠s s b a s e do nas e r i e s d e d u c i n g o fm a t h e m a t i c sa n d p h y s i c s ，t h ef o r m u l ao f d e f l e c t i o ne i b o u t 6 一p o i n t * s u p p o n e d - g l a s s h a sb e e n g a i n e d ，s u b s e q u e n t l y v e r i f i e d 攮鞋g h e a ac o n e l 璐i o 琏e 强b es a f e l yo 敬鑫主建e d ：黼d e r 穗ee o n 蠢t o no f c o n s i d e r 呈n 筵 嵌e o m e t r i cs i z ec ，、v h i c hi sam e a s u r e m e n tf r o mt 1 1 ec e n t e ro fah o l et ot h en e a r e s ts j d e 溉也e6 一p o i n t s u p p o n e d - g l a s s ，t h ea n a l ”i ca p p r o a c ha n dt h en u m e r i c a la n a l y s i s 却p r o a c h ( i e 琶a ) h a v eas m o o 饿u n a n i m i t y ，像u ss u p p i y i n gat h e o r e t i c a lb a s i so n w h i c h 口r a c t i c a lf b r i n u l ac a l lb ed e d u c e dt 1 1 r o u g hf e a s t l l d yo fp 1 a c t i e a lf b r 撙娃1 8 盆b o u ls f l i e n g t ba n dr 琢i d i | yo f6 - p o i n o s h p p o r t e d g l a s s u s i n 爨t h es u p e rs a pf e as o 拽w a r et os o l v ed i 髓r e n tc a l c u l a t o nm o 如l s w h i c h h a v ed i 好b r e n tp a r a i l l e t e r s ，s u c ha sa ，b ，a ca 1 1 ds oo n ，t h i sp a p e ra c “e v e sas e r i e s 黻鑫x 至芏n 獭d e 鑫o e t 主。珏c o o 燕e i e l 谴s 鑫n df 毪a x i f n u f ns t r e s se o o f 嚣c i e 疆s ， h e n 董。礅 c a l c u l a t i o nf o n n u l a so fm a ) ( i m u md e f l e c t i o na n dm a x i m u ms t r e s su n d e rt h el o a do f w i n d c o m p a r e dw i t ho t h e rd o c u m e n t s ，t h e s ef o r m u l a em o r e m p r e h o n s i v e l v e o 矗s i ra ls i t u a t i o n so fv a r y i n ga r e a s 蠹o ms m a l lg l a s s e st ol a r g oo n e s w i 也也e c h a l l g eo f p a r a r n e t e r 挑，t h ec o e 丘i c i e n t sa r ec h a l l g i n g s l h d yo fo p t i m 主z a 娃o d e s i g 珏 t h i sp a p e rp r o g r a m st h r e ec o m m a l l db a t c hf i l e st h a tc a nr e s p e c t i v e l yp e 哟m l o p t i m i z a t i o nd e s i g n s o f4 - p o i n t s u p p o r t e d - g l a s s ，6 一p o i n t s u p p o r t e d - 9 1 a s sa n dt h e s 弹遮l 量y& s i g n 鹾6 一p o i 嫩- s 嶝r 耙d - 垂鑫s s ( w 囊h t o we l a s t i e s 嶝r t s ) ， t b e 辩 c o m m a n db a t c hf i l e sb e n e f i ts t 兀l c t u r ed e s i 卫n e r sw h of a m i l i a rw i t ha n s y s c o n l l i l a n d 。t h i sp a p e ra c c o r d i n g l yd r a w su pq u i c k l yc o n s u l t e d r a b l e sf o rt h o s ew h o 如n o t 黼：n i l i 琵谢氇a n s y s a n d 秘e s ct a b l e sc a nm o r ee 脓蛀v o l yh e l p d e s i 驴e r s c o n f i n n o p t i m i z e dp l a ni n 曲b i dd e s i g n s t h i sp a p e r a l s od r a w sa i m f t a n tc o n c l u s i o n ：w i 盘t o w e 1 8 s t i c s u p p o n s 泌墩em i d d l eo f 6 巾o i n t - s u p p o n e d g l a s s ，w e c a ne 矗毫c t i v e l yb e 牡e rt b ec a p a c i 姆o f g l a s st ob e a ri o a d s ， s oa st ot h i nt h eg l a s s ，w 1 1 i c hw i l lb es a f ea 1 1 de c o n o m i c a l 壬l l 镪e 鞠d ，谯i sp a rs u m m 皴i z e s 巍oc o n 圭黥t 鑫n df a i s o $ s o 撼ep b l e m st ob e f i j n l e rr e s e a r c h e d 薹( e y w o 砖s ：i n ts 珏p 弦n 巍g l 鑫s sc u 豉a 趣w 锺， s 泅c t 毽r ec a l e 毽l 越i o n ， f i n i t ee l e m e n t a m a l y s i s ( f e a ) ，o p t i m i z a t i o nd e s i g n ￥嗡二l 学位论文版权使用授权书 本学燕论文搀考完全了瓣学校露美裸謦、傻鬻学位论文静藏 定，鼹意学校保壁势癌髫客蠢关部门蠛枧梅送交论文黪复露件和 溆予版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学 挝论文的全部内容藏郝分蠹容缡入有关数据瘁进行检索，霹强采 爨影印、翁窜或扫撼簿复铡手段保存帮汇绫本攀位论文。 保密口，褒年解密霜适用本授权书。 本攀整论文蕊予 不缣饔 孥位论文作者篾名：葫鼬劫糖导教师签名：茑莩 。，年甲玛。l 舀；年矿罔2 各曰 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：螽阻影 日期：。一) 年甲月2 日 第l 章绪论 第l 章绪论 1 1 点支式玻璃幕墙发餍情况筒介 点支式玻璃纂壤( 轴i n ts u p p o m d0 1 8 s sc 瓣a i 髓w 粥1 ) 系搬繁墙玻璃的每一 分捂以点连接影式( 霜钢瓜戏其它连接箨) 将搽墙蘅载稻律矮传递剃中阉支撑缩 筏戆秃金矮摇、褪鹭开蠲、邋透瞧缀强瓣玻璃纂墙f o l 】科l 。懿塑 1 耩示，它主簧 枣三部分缀或：玻璃嚣投；钢最帮驳接头：支承薅系。其中支承俸系氍是 承重络孝句又是精巧的装怖，体现了力与荚的和谐统一。 垂l 。l 杰嶷式玻璃纂壤瓣媛或瀵海塞l 嚣) 惑菠式玻璃藜墙主簧磨雳在公共建魏，京酌发震只骞3 0 多鼯躺蘑囊。国舞 六、七十年代开始研究歼发，经历了一个不断艇展的过程。随后，1 9 9 3 年法国 卢浮黧液建工穗瓣铡金字塔、1 9 9 6 年黪法国缎绦蒺薅数掌城、l 争鲻年德国菜魄 锡展髓中心，这些有代袭能的点支式玻璃技术的建筑，标志着国外点支式玻璃幕 墙技术搿始走国比较成熟，但也只是近一卜几筇的事。在我国点支戏玻璃纂墙应搦 灵鸯凡每，撂缓诗，l 鹑8 冬疆蘸，全鏊纛支式玻壤姥蘩氇瑟藜滚、幕蓬、袋 蠢滚簿) 豹完成蓬不是三万警方拳，1 9 辨年突残篷共五万平方拳，2 0 每静据 标硕弱越过2 0 万平方浓，滋经达到欧渊压牮完残量的蕊帮，2 0 0 1 年_ 霹达到3 5 万平方米嘲。随着北京审熟成功，杌场、展巯锵、大型体育馆等公凝建筑项哥的 建设，点支式玻璃幕墙般术在我国将得刹更多的应用。 1 2 鬻内癸靛公司耧个入对点支式玻璃箨墙靛磷究情况； 焱这个镊域，蓬岁 有诲多公霭在产鑫开发磷究方覆辍了一鍪工撂，主要骞： 鑫奉怒鞘予公司鳓、德满捌骚弧公司鳓、法瓣希仕莱公霹黼、穗圈撼格公司、镳 国嘉特纳公司、意大利s o l a 剐渔公司以及褥港坚朗点式幕墙工程公司f 哪等等。 豳内也有一些单位觏嗣惑徽了不少z 终，藻中主要蠢：中国建筑科学研究院 建筑结构研究所的赵西豢，研究了玻璃面板静设许计冀 。i 1 删嚣娜q ；清华大学建 筑玻璃与金属结构研究所的李少甫教授及其研究生研究分析了孑l 边应力状态对 点支承骧薅羲承簸毪爱虢影酶获爱柔毪支承络梭体系爨毪缝、特点鹈嶷鬻f 1 2 】侧： 孛嚣建筑金属络拣蛰会幕壤专家缀熬张劳，磷窥了有关紧戆檠魏鞭拯力浚诗方瑟 靛计爨牡1 h 硐；中国建筑金麟绪构协会幕壤专家缀鲍馥思壤研究7 翕笑点支式幕墙 豹隔热裙有疆元分耨闻题壮5 摊7 j ；孛国建筑装镣协会铝割菇委员会鹣剐智龙研究了 有关点焱驳接玻璃幕墙的设计问题嗍：深圳三撼特种玻璃技术股份有限公司的王 第1 章绪论 德勤，研究了有关悬索结构点支式玻璃幕墙的制造和安装问题3 0 】：深圳中航幕 墙工程公司的李硕等同志，研究了索及拟索结构支承点接玻璃幕墙的设计【3 1 】：东 南大学吕志涛( 院士) 、刘军进研究了预应力索桁架在玻璃幕墙支承体系中的应 用口2 】：上海交大科技发展有限公司以及北京大阳金属工业有限公司都对点式玻璃 幕墙系统进行了有限元分析研究f 3 3 】_ 【3 ”。 总体而言，点支式玻璃幕墙技术在我国采用时间较短，工程实践、试验、及 开发研究工作落后于建筑市场需要。同时，国外公司为了垄断中国市场而对核心 技术进行保密，也加深了对这一技术消化吸收的难度。国内点支式玻璃幕墙技术 还处于启蒙阶段，玻璃幕墙工程技术规范( j g j l 0 2 9 6 ) 中未包含点支式玻璃 幕墙的有关内容【3 “，2 0 0 1 年，由同济大学和汕头金刚玻璃幕墙公司主编的点支 式玻璃幕墙工程技术规程( 报批稿) 己上报中国工程建设标准化协会，这将对 幕墙行业的健康发展有积极作用【0 2 】。对点支式玻璃幕墙技术的研究是一个热点， 也是一个难点，需要更多的单位和个人做出更多的努力。 1 3 课题所研究的内容、目标及方法 随着国内的大量建筑工程实践，4 点支承玻璃幕墙的技术已日趋成熟。但在 工程应用和结构计算中，6 点支承玻璃的计算一直是个难点。本课题主要研究大 块玻璃6 点支承结构计算的相关问题。具体的研究内容、目标、方法如下表： 表1 1 课题研究的内容、目标和方法 序 研究内容达到目标使用方法 号 6 点支承玻璃挠度计考虑孑l 边距c 大小对玻璃面 板壳理论口7 1 【”1 、数 1 算公式推导及有限板的影响，从而形成更精确 理方程【“、弹性力 学“”、s u p e r s a p 元分析验证计算公式 有限元分析【4 2 1 6 点支承玻璃强度刚形成实用的计算公式，提供 2 度实用的计算公式实用的系数表格，方便工程 s u p e ts a p 有限元 研究设计中的强度、刚度计算 分析 优化设计：对4 点和编写4 点、6 点支承玻璃优 6 点支承玻璃进行几化设计的a n s y s 命令流， a n s y s 5 7 有限元 何尺寸的优化，另外可供熟悉a n s y s 操作的工 分析 | 3 考虑将6 点支承玻璃程设计人员使用；提供点支 优化方法h 5 】【4 8 1 的中间支承优化为承玻璃优化设计速查表，供 弹性支承一般的工程设计人员使用 1 4 课题的意义 本课题的目的是对点支式玻璃幕墙技术进行较深层次研究，把有限元分析方 法和优化设计方法应用到该领域，解决点支式玻璃幕墙结构设计中的难点问题， 使力学计算与建筑工程设计更紧密地结合，从而使力学在实际工程中得到新的应 用，为提高我国的建筑幕墙设计水平贡献一点力量。另外，在点支式玻璃幕墙结 构设计中实行优化设计，这样不仅可以提高结构的抗震性、稳定性等等，而且节 约成本，从而做到“技术上先进、经济上合理”，获得良好的经济效益和社会效 益。 2 第2 章点支鼗波璃幕壤的缀构设诗诗算麓奔 第2 章意囊式玻璃幕墙的臻构设计计算撼介 2 1 玻璃面板的计算 2 ，l 。l 煮囊式薮璃纂壤努溪溪安全骏璃 赢支式玻璃鞯墙通常巍公共建筑中斑用，掰潋，它蹋购玻璃邀以浮淡踱璃为 黧片邋行麓工嚣戏鼹翱纯、串镪纯骧璃、夹瑟玻璃戳及冀强安全玻璃等。 锈繇骥璃攘澎凌努平嚣镪纯液璃囊辩蠢镢健渡壤。镄诧玻璃蕊将平鬟谖璃蕊 处理丽成，其方滋是将蒋撩平板玻璃或浮法玻璃原片在特制的加濑炉中均匀加 滋，戆囊嶷空气中迅速冷潍。这令过程导致玻璃袋蘸及边缘具舂愿缝罴，蕊玻璃 中心黼分矮有挝力。经过热憝理静玻璃掇离了瓶槭性能，它对均萄旖载、热应力 和大多数冲击荷载的效成，大约鼹普通玻璃的4 怡。而且破碎时，玻璃捧戚小颗 粒，黯安全影襄较，j 、，鼓豁安全骏璃； 擎镳稼滚璃慧挺玻璃麴热鬟镰琵漫漤，然瑟戳较，l 、瀚冷帮强艘“漳冷”，絮 谯空气中不搬特爨措施让宅爨由冷部，使渡璃内帮造成均匀分帮的较，l 、成力，扶 霹摄离菠璃瓣壤撇强震帮热稳定链。6 麟n 露麓乎粳瑗壤疆半诵纯蕊，蓑枫槭强 度和热稳定性比原板玻璃提高约一倍。 夹攫玻璃系鸯两层以土薄片坡璃鬟誊辫谯懿p v 嚣糕会刘糖会聪戏黪一餮安 金玻璃，葜蕊工工艺分予滋鞠滠法两静。宙予玻璃与p v 转结合褒一起，警泞击 皴裂黠，必屡玻璃熊最姆嫩绦撩藕宠整矬，即破裂爱不麓 羧势嚣，蔽在表露蹬襞裂绞嚣不羧落。 2 。1 2 玻璃孵毳鸯拜正 玻璃的孑l 加工应在钢化藏进行，钻孑l 艇选窳心钻头的 磨糕蜜鲻不塞褪，镶毪遮赛寰漫不宣浃，玻璃豹边缘帮魏 洞边缘在钢化前先进行边缘加工，加工要求至少鲫磨( 2 0 0 冀默上) 。这榉，霹鞑减少弧溺趱逑豹烽瓣帮裂纹，避受 遴一多魏太虚交豢孛罄凌。赣辫2 。 掰零，蔽攒鼗裂力 吝 学熬鏖力强度禹予公式为州勰可知- 开霜鑫馕越小 整鏊。l k ，值就越小，裂纹就越不翳扩袋。因此，在加工中，要 求佥刚砂的粒径“l l0 0 m m 。 2 1 0 壤璃覆羲瓣谤募 5 i 氅矮绞 玻璃瓣板最裳冤豹支承蘩 孛麓4 点或6 杰支琢，翅强2 2 国姆) 掰示* 翁一些 文黻提供了辐关熟斑力窝攥淡圣 冀公式： 卉_ ( ) 意美承( b ，6 点熏承 鐾2 。2 骧演簿薇翁时髯摹嚣 2 i 3 1 文献 0 1 】提供的玻璃灏板威力和挠度计簿公式，见液2 ，l ： 第2 章点支式玻璃幕墙的结构设计计算简介 表2 1玻璃面板的应力和挠度公式 香 单层玻璃夹胶玻璃 挠 度 “= 脚等( 2 1 )“2 朋女等( 22 ) u 即等 ，一嘴 眨。， 应 吁等 ，一蜡 亿， 力 万= m g 等 ( 2 3 ) o 当t l = t 2 时 仃，= 仃：= 等 b 。， 注：系数u 、m 由表2 2 和表2 3 查取； q k 为荷载标准值，q 为荷载设计值，a 为板的支承长边，t 为等效厚度； 中空玻璃等效厚度t 取玻璃厚度的1 2 倍，按单层板计算； 夹胶玻璃的等效厚度按式( 2 7 ) 计算： r ： f = ；f ? + f ；+ o 2 ( f ，+ f ，) ( 2 7 ) 式中t 为夹胶玻璃的等效厚度，l 、t 2 为单片玻璃的厚度； 支承点距板边距离c 不大于该边边长的l 1 0 。 表2 24 点支承的玻璃面板应力与挠度系数 挠度系数u应力系数m b a a 边中点u 。b 边中点跨中点u 。a 边中点m 。b 边中点m b跨中点m 。 0 1 02 1 7 2o 0 1 42 1 7 5o 7 5 4o 0 7 2o 7 5 0 o 2 02 1 7 80 0 4 22 1 8 2o 7 5 80 1 4 4o 7 5 0 0 | 3 02 1 8 80 0 6 32 1 9 40 7 6 4o 2 2 2o 7 5 0 0 4 02 2 0 lo 1 6 72 2 1 3o 7 7 lo 3 0 00 7 5 0 o 5 02 2 2 1o 2 8 62 2 6 8o 7 8 00 3 9 3o 7 5 1 o 5 52 2 5 30 3 9 62 3 6 30 7 9 30 4 3 80 7 5 5 0 6 02 3 0 00 5 0 72 4 5 80 8 0 7o 4 8 60 7 5 9 o 6 52 3 4 70 6 5 02 5 6 9o 8 2 lo 5 3 6o 7 6 4 0 7 02 _ 3 9 4o 8 2 5 2 7 1 3o 8 3 7o 5 8 7o 7 6 8 o 7 52 4 5 81 0 4 72 9 0 30 8 5 50 6 4 1o 7 7 3 0 8 02 5 2 21 3 0 03 1 2 5o 8 7 50 6 9 9o 7 7 7 o 8 52 5 8 51 6 0 13 _ 3 9 4o 8 9 6o 7 5 9o 7 8 0 o 9 02 6 4 91 9 3 53 6 9 60 9 1 90 8 2 4o 7 8 0 o 9 52 7 1 32 3 3 24 0 4 40 9 4 1o 8 9 0o 7 8 1 1 0 02 7 7 52 7 7 54 4 7 2o 9 6 2o 9 6 20 7 8 2 4 第2 露点支式玻璃幕墙的缨构设计计算麓介 l 瓿 挠度系数#支承点上簸大皮力系数 a 边中点h 。b 迭中惠跨中杰# 。m m “ 0 3o 9 3 8o 0 6 3o 9 3 8o 9 9 0 e 毒o 9 8 00 1 s 8o 。9 8 ，1 4 0 o 51 0 2 00 + 3 1 31 0 6 3l 。2 9 0 0 6l ，0 鑫3o 5 6 31 1 8 8l 7 0 o 。7l ，1 2 5o 8 7 51 4 3 8l ，6 3 5 o 81 1 8 81 3 1 31 8 1 31 8 1 5 0 91 2 5 01 9 3 82 ，3 1 31 9 8 0 |1 ol ，3 1 32 6 8 83 ，0 6 32 1 6 0 l1 11 3 7 53 + 7 5 04 0 6 32 ，3 2 5 l i ，2l 毒3 85 。1 2 55 3 1 32 ，5 0 5 |1 31 4 3 85 零1 36 9 3 82 6 7 0 l1 41 4 3 88 8 7 59 。0 6 32 8 3 5 |1 s1 4 3 8 l 4 3 81 1 6 8 83 。o o 评述：支承点距板边距离c 没商加以考虑。 2 1 1 3 ，2 文献【e 2 l 提供懿玻璃疆投应力秘挠度计辫公式 仃= 芋( 2 s ) 式中拶四点支承玻璃麟板跨中边缘最大弯曲应力设计值： 群。应力系鼗，癞袭2 。4 可查褥； g 均蠢蕊载设计壤，按瑷行行渡标准玻璃纂壤工程技术规菠j g j l 眈 酝弼； 是霆点发承投长边跨长； f 玻璃厚度。对于中空玻璃和夹层玻璃按现行行业标准玻璃鞯墙工程 技术溉范j g j l 0 2 取用。 嚣= 等 泣9 ， 忒中摊蹬点支承玻璃蕊扳跨内的挠废僵； 燕挠度系数，巍淡2 4 霹查德； 吼均韶荷载标准德，按现行行业标准玻璃幕蟪工程技术规范j g j l 0 2 羧霜： 毛疆点支承摄长遮踌长； f 玻璃厚度。对予中空玻璃和夹层玻璃拨现行行业标准玻璃幕墙工程 技术规范j g j l 0 2 敷用。 第2 章点支式玻璃幕墙的结构设计计算简介 表2 4四点支承板的应力系数和挠度系数 届口l 生：l o垒：1 5生：2 0生：1 0生：1 5生：2 0 cccccc 1 0 00 2 5 4 7o 2 6 6 8o 2 7 3 00 8 1 9 40 8 7 1 9o 8 7 1 9 0 9 50 2 3 0 2o 2 4 1 4o 2 4 7 20 8 0 8 7o 8 4 3 0o8 5 8 0 o 9 0o 2 1 0 2o 2 2 0 6o _ 2 2 5 9o 7 9 8 4o 8 3 0 7o 8 4 4 7 0 8 5o 1 9 3 4o 2 0 3 0o 2 0 7 9o 7 8 8 6o 8 1 9 0o 8 3 2 0 o 8 0o 1 8 0 lo 1 8 9 0o 1 9 3 5o 7 7 9 2o 8 0 7 9o 8 1 9 9 0 7 5o 1 6 9 3o 1 7 7 6o 1 8 1 60 7 7 0 30 7 9 7 4o 8 0 8 5 o 7 00 1 6 1 10 1 6 8 8o 1 7 2 40 7 6 2 0o 7 8 7 6o 7 9 7 9 o 6 5o 1 5 4 9o 1 6 1 9o 1 6 5 30 7 5 4 3o 7 7 8 6o 7 8 8 1 o 6 00 1 5 0 40 1 5 7 0o 1 6 0 1o 7 4 7 3o 7 7 0 3o 7 7 9 2 o 5 50 1 5 1 30 1 5 6 70 1 5 9 3o 7 4 1 0o 7 6 2 90 7 7 1 2 o 5 00 1 5 2 10 1 5 6 50 1 5 8 8o 7 3 5 5o 7 5 6 4o 7 6 4 1 评述：考虑了支承点距板边距离c ： 仅考虑四点支承的情况，而没考虑六点支承的情况。 2 1 3 3 文献【0 3 】提供的玻璃面板应力和挠度计算公式 = 孚7 7 仃w 女2 产7 7( 2 1 0 ) 式中仃。女风压作用下，四点支承玻璃面板最大应力标准值( n m m 2 ) 垅弯矩系数，由表2 5 可查得 w t 风压标准值( n m m 2 ) ： 口四点支承板长边跨长； 7 7 考虑玻璃大挠度影响的折减系数，由参数臼= 等按表2 6 可查得 f 玻璃厚度。 表2 5 玻璃的弯矩系数m 6 ，4 o o oo 2 00 3 00 4 00 5 00 5 5o 6 0o 6 5 m0 1 2 5o 1 2 6o 1 2 7o 1 2 90 1 3 0o 1 3 2o 1 3 40 1 3 5 6 ，口 o 7 0o 7 5o 8 0o 8 5o 9 00 9 51 o o m0 1 3 8o 1 4 0o 1 4 20 1 4 50 1 4 8o 1 5 10 1 5 4 注：b 为玻璃短边支承点间距离 第2 章点支式玻璃幕墙的结构设计计算简介 表2 6 玻璃大挠度影响的折减系数 曰51 02 04 06 08 01 0 0 叩 1 o oo 9 60 9 2o 8 4o 7 8o 7 3o 6 8 占1 2 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 0 叩o 6 50 6 1o 5 70 5 4o 5 2o 5 1o 5 0 掰= 簪7 7 式中甜四点支承玻璃面板跨内的挠度值( m m ) 挠度系数，由表2 7 可查得 w t 风压标准值( n m m 2 ) ； 口四点支承板长边跨长； ( 2 1 1 ) 7 7 考虑玻璃大挠度影响的折减系数，由参数目= 等按表2 6 可查得 d 单片玻璃的刚度( n m m ) ，。2 西芒高 式中e 为玻璃的牵肚模 量，可取0 7 2 1 0 5 n mm 2 ；f 为玻璃厚度( m m ) ，夹层玻璃等效厚 度，。= 啊，中空玻璃等效厚度f 。= o 9 5 舸：v 泊松 比，玻璃取0 2 。 表2 7 玻璃的挠度系数口 6 ，o 0 0 0o 2 0o 3 0o 4 00 5 0o 5 5o 6 0o6 5 o 0 1 3 0 20 0 1 3 1 7 o 0 1 3 3 5o 0 1 3 6 70 0 1 4 1 70 0 1 4 5 1o 0 1 4 9 6o0 1 5 5 5 6 口 o 7 0o 7 5o 8 0o 8 50 9 0o 9 51 o o o 0 1 6 3 0o 0 1 7 2 5o 0 1 8 4 2o 0 1 9 8 4 0 0 2 1 5 7o 0 2 3 6 3o 0 2 6 0 3 评述：考虑了玻璃大挠度影响； 引入了薄板抗弯刚度d 来计算玻璃面板的挠度； 仅考虑四点支承的情况，而没考虑六点支承的情况； 支承点距板边距离c 没有加以考虑。 2 2 连接件的计算 2 2 1 点支玻璃幕墙的连接方式 点支玻璃幕墙的连接方式一般有3 种：( 1 ) 补钉式。该方式采取在钢化玻璃 四角开孔( 先开孔，后钢化) ，用矩形铜质连接板内外夹住玻璃，用螺栓加以固 定，内侧连接板与金属相接，金属肋安装在支承体系上，见图2 3 ( a ) ：( 2 ) 浮 第2 露点支式玻璃幂墙的结构设计计算简介 头式。褒镶亿玻璃霆角攘繇稳翡鞭瑟形浚开我，褥浮头螓栓穿入融黧入骧璃开我 数圆形热豳中部的孔内，劳农蠓梭与玻璃平蔼按触处也蛰上平垫潮，使螺栓与玻 璃通避热瀚豹缓冲作窝减少外力的应力集中，飙圈2 _ 3 ( b ) ； ( 3 ) 沉热式。玻璃四角开孔后，在外表面按沉头螺栓的沉头断丽尺寸的大小开 镶澎扩大头，安装嚣螺捡沈头溅入静层玻璃衰掰巍，夔夕 表瑟平戆、荧鼹，显不 翁积获两污染玻璃，见潮2 3 ( c ) 。瞧孔洞加工复杂，聪盈要求玻璃蓐魔不小于 1 0 m 戮。警受力不蒜要这么浮稳玻璃辩，不饺璞热了造髂，嚣虽奏羹丈了幕壤重量。 褥剩怒夹胶玻璃，为蘸工娥孔露灞热癸骧璃浮魔( 铡魏本来6 鞋蹴蝤m m 已是够， 薅变为l o n h n + 6 m m ) ，不仅增加费用、加大熏激，而且因两块玻璃厚度相差太大 丽容易开裂。 鼹一嗯过进 ( ) 孙锊式( b ) 襻头或( e ，撼头燕 窝2 3 点吏式玻璃幕墙拣造按方戴 2 2 。2 鼗接头黪樊整 浮头式、沉头式的点支玻璃幕墙连接方式巾，都有西定式秘灞动式2 种驳接 头。固定式的螺梭是一根整体螺杆直接安装谯钢爪上，见图2 3 ( b ) ( c ) ；活动式 驳接头怒一释繁臻铰螺鲶，窀霹以鑫交转魂，瓣嚣这令特殊臻捡瀚转凌中心谴予 玻璃厚度方向的对称面上，它比固定式有了显糟改进，见图2 4 ，因为驳接头可 以琏煮玻璃嚣板转动，则掇受约寒少，敷力集中怒魔小。反之，驳接头蟹定不动， 粼援边转懋受疆，玻璃敬瓣旋力逐速蹭襄； 图2 4 活动斌驳接头 ( 辩不雾遴式b ) 穿邂霞 图2 驳接头与中空玻璃的连接 在中空玻璃上采用点浅墩，驳接头与玻璃之阗的连接商两种方式：第一种是 不穿透鹩京连接方式，浮头戒驳接头铰爽挎墨片玻璃；第二耱是穿遴懿点连接方 式，驳接受关持瑟片玻璃，稳簧注意臻盘审空玻璃努孑l 詹鹣漏气霹麓，奁铰接蠓 捻处插入个环状金属垫潮，并在与玻璃交接她搠土聚晃丁烯胶片保证密越，丽 辩在玻璃戆边沿强震聚癸丁烯胶片覆盖，然后程井铡簿锚铡垫片嬲娃保护，最后 用硅酮密封胶填缝处理。 3 第2 举点支式玻璃幕墒的结构设计计算简介 2 2 3 钢爪的类擞 钢瓜的类型见鼹2 ，6 ，其中娥常鼹蛉怒x 型翻珏型，x 型是凝定鲍，珏型怒 蔼调豹( 蕊瘸予瀚面玻璃) ；i 鼙溺予6 赢支承玻璃的中瀚两孔酌涟接；y 整用予 歼启门留处；其它类型用于边角处。 h 量y =羹遥羹i 型 ￥ 图2 6 锕爪的类型 2 2 4 销羝篱熬赞_ 骞群j 钢爪的主要蹙力是钢爪臂，如果臂根部的承裁力和挠度达到设计要求，其余 豁分也都能这至。镪瓜约计算篱嚣努为x 瀣镶乐私鞋墅锻瓜两穆清况( 聱隧2 7 ) ， h 型钢爪鬻计算掰段爪臂，即a d 段和a b 段 强度计算： d a 蚤 dd 爨2 。? 霹弧譬睾 葵篱整 叮= 鬟+ 老制 泣 式中凹：，m 。对x 轴和y 轴构件段范围内的最大弯矩( n m m ) ，玻璃圈板上 所承受的风压、地震作用和宣藏等荷裁折算戒集中载荷设计值，用以计算 挝。，m 。t ，k 。对x 轴和y 轴韵净截筒抵抗矩# ，y ，截面塑性发展繇数，取1 2 ； g 在最大窍矩董筝攘产生匏应力 p 卜设计许用应力，不锈锎取1 9 2 n m m 2 。 挠度计算( 悬臂粱公式) ： ，= 簧 ( 2 1 3 ) 武中厂钢爪储产生的挠度，应满足，i 3 0 0 ，并间时满足，3 m 聊 9 域、镧豆童 第2 革点支式玻璃幂墙的结构设计计算简介 p 玻璃面板上所承受的风压、地震作用和自重等荷载折算成集中载荷 标准值； f 铜瓜嚣的长浚，取值应按建筑设计要求确定。 2 - 3 支承体系的计算 支承体系是点支式玻璃幕墙的重要缀成部分之一。它能把玻璃面板承受的外 荷载( 如风荷载、地震和作用以及自身重量) 简捷方便地传给主体结构。因此支 琢体系必绥有足够戆强疫秘裂瘦。它褪对予主髂缝擒有其特殊懿独立瞧，毽又是 熬体建筑不可分割的一部分。幕墙的支承结构，既要与主体结构有可靠的连接， 又不承担主体结构困变形可能对檠墙产生的附加作用。 点支式玻璃幕墙熬支承体系选取形式应褫英使嗣环浚和支承跨度丽定：当跨 度较小( 3 6 米) 时，可选用单杆式支承结构；当跨度较大( 5 1 5 米) 时，可 逸用格橡式梁棱或拉索 为零，法线的转是( 斜度 为零， 鞠 ( 一。謦啦彩意l = o = 。 f 塑1 ：o l 彘，“ 4 个焦点戆袈传为；w b 越= o ( w ) ( = o 第3 露6 点支承玻璃计算公式的推导及验证 f w 盖删= o ( w 1 = o 3 0 镁蕊边赛矩影叛戆一黢解 、 承受经意载翡，芽基瀵怒溷边竣及嚣热为镁慧条终懿矩形援豹撰淘弯鏊运题 麴一般麓霹取受i 蜓 w = k 如口( 6 一y ) + 氐施缈+ c 卅口p 一，枷口酗一y ) + 巩矗掣l s i n 似曲面 + 鼍羟。s h 踟一南+ f h s 融七g ，p 一雌h 嫠南+ h 。融c h 瞰势| s h & 善v脚 + 群+ 矗博i + 舔i + 寤l l 盍 。 妒v 。￥x v 王x 3v 3f v 磷。 棚7 蜘m 蝴2 l 荔+ 鳓紊+ 呜。十钿爷+ 稃；，荔” + 厶s i n 麟s i n 彦 ( 3 2 ) 式中厶= 毪筹 强弱 掰：竺，m ：l ，2 ，3 ；：三二，弹：l ，2 ，3 方程式( 3 2 ) 的第一部分可满足严0 和严b 两个边为任意边界祭 牛，第二 部分可满足x - o 秘x - a 鼹个边为强意边赛条传。此铃，必须 充代数多项式来滚 是滔个建鹣受点蘩转，冀巾麓舞项霹瀵麓覆个熊点麓挠囊条咎，籍，磺可潢霆霆 令爨每嚣边豹弯楚条傅。鬣纛一矮可满怒萄重必经意夔懂形。 3 4 鹅析法鳍公式摧譬过程 对予6 点支承玻璃幕壤的强度和刚发计算，考虑风鼗为均布裁穗，则孽成为 鬻数擘。，鄹么盘方程式( 3 3 ) 霹求褥： 。z 方猩式( 3 。2 ) 共有4 m + 4 n 十1 2 个积分常数，这可由边界条件来确定。其中 每个边谢= 个边界条件：即挠度或等效剪力，斜度或弯矩均应分别镰予边界的已 熬| 蓬。在每令逮赛条箨嚣建立爨穷茬式串貉嚣铤蒎丞鼗鹭曩筏委弦级数，摄嚣歪 交毽霹褥黧4 m + 霹韭个穷稷戏。另乡 每令霆穹三令爱蠢条释：霹挠发或爱力，蹙 懿两边的瓣度或蛮矩应分剐等于相应的融鲡俊，梭又有4 3 个方襟式。陵此霹 驻求聪念部积分常数。 在求解过程中，注意对乏解的技巧：由于正减级数在边界上的1 黢为零，故求解 第3 章6 点支承玻璃计算公式的推导及验证 方程时先计算挠度式和弯矩式。 将方程式( 3 2 ) 代入各边界条件得： 在边界y = o 上， ) 。= 一d = 一g o c ( n聃蝴万，等端+ d i 口一十口一j 莓乜碱c o s 脚石卜溉呐+ 掣 孝函+ 卜m 黝吨，嘉心肌膨_ ( 1 + 胁冲见老p 如砉捣字 掣一( 坞字 警 一翻。防2 + ( 2 一p 2 似，) ，。= 一d 在边界y - b 上 e ) 。：。= 一d = g o c 爿。( 1 一p2 + c 。【( 1 一k 西c ， a 6 + 2 k 2 + ( 等坞：卦譬掣 一悖讽，娑 扫d 4 c o s ， 石 ， 万 s i n 似= 。么 弘却z ，氅辫矛+ 弘也c o s m z 卜伽啪+ 等 警箫+ 阳协腩曲以糍也怖如_ ( 1 + 砌冲c 。嚣p + ( a 杀坞，等 掣- ( 罟怕。字 鼍茅 一莓厶卢必2 + ( 2 一k 2 】c z 4 ( 35 ) ( 36 ) s i n 彦 ( 37 ) s i n 应 第3 整一! 皇塞墨塾堕盐壁垒塞塑苎量璺燕堡 h 一 。= 一d 旋边彝舻a 上 嚣口o c 磐。垂一 + 一 ：+ d ，辩一声) 盘当蹦豳+ 2 扛2 + ( n ：。+ a ：。) 崇 掣 学地坞。) 剃 一 m 4 c o s 脚万 埘硝 z ) 毪辫十 s i n 筒： 。么( 3 8 弘以c o s 眯伽+ 筹 缮辫+ 1 只( 1 一一雌一 邑嘉也熟一卢妇_ ( 1 + 小捌峨嚣p 如砉蝎：等) 等掣一悟捣，等) 一4 。a k 2 + ( 2 一协2 】c 。s m z 姒，乙= 一d 农边界x o 上， 眈。p 嚣0 ( 1 一扮：+ 封。静一泓旃印+ 2 2 吖瓮地蝎：) 参1 掣 j露。f “并 一f 净地一1 3 ) 纠 。一雪。c o s ”) 端+ 奴 4 c o s 玎，r 辩露 1 2 c o s h 石 ”m s n 痧；一”么 驰s ”一p 舢幻+ 警 尚+ 卜谚蛐一疋嚣蟠黔 。f 。三+ 。三二兰1 1 q 二型! 生 + 。7 枷n i i 一 一善k a b 2 + ( 2 一芦) 芦2 1 1 5 s 讯跏 ( 3 9 ) ( 3 1 0 ) 芦妇m 船赔蛾嚣p 悟蝎，字 1 2 c o s 月玎 h m s 弦势 ( 3 1 1 ) 0 一 盯一 + 一6 堕 盯一 整i 璧! 童裹墨整望盐簦釜塞蝗垄整垄墅垩 ( 觌 嚣o v 卜一跏，+ 奴一驰妞寿1 v l “，j 擘褊 疋d 雅一去崛妇锻侧一去p 鸲。掣飞警飞：去陋正+ 专掣 担痒痒痒嬲聆，搿ll ”秽r l 啊，警 t 一划+ 弘髓 辱个麓煮躬条 孛为： 如x ”l = = o w l 。6 j 盘群端+ 拧。 十矗档+ 舀= o ) 叠，女l 盘。+ d 播+ 拄锚+ 癌婶+ 群。2 + 露3 。+ 拧瓣 i 一。r 舌捣。芋卜甄彳 。，一( 鼬q ：) 旁如魄。) 挈) 抽么 泸一) 吾+ ：鹏) 引一。么 圹忧：蕊卜么 嬲y 瓴婶2 d |”。| = 一譬# 。彳 l + 0 2 。+ 吼l 十