点式幕墙基础知识资料

点幕墙系统的结构与成本分析点幕墙基础知识也称为点玻璃幕墙(pointsupportedficingsystemfllglasswallallglaswall )，以幕墙玻璃的各格子用点连接的形式(用钢爪或其他连接件)将幕墙的载荷和作用传递给中间支承结构，中间支承结构改变用玻璃表现窗户、建筑物、质感、体型的传统手法，更多地利用玻璃的透明特性，追求建筑物内外空间的流通和融合，人们可以清楚地看到玻璃支撑的整个结构系统，该结构系统从简单的支撑作用表现出其可视性。 由于这种奇怪的效应，他从出生到现在只有30多年了，却广泛应用于各种大型公共建筑。 点连接玻璃幕墙30多年来，自身经历了发展和完善的过程，最初在经过强化处理的玻璃四角开孔，用铜矩形连接板内外夹住玻璃用螺栓固定，内侧连接板与金属肋连接，金属肋支撑在主体结构上，达到玻璃固定的定位，当时点连接玻璃幕墙70年代在此基础上加以改进，消除了外表面可见的铜制连接板，使用外表面几乎看不见的面积极小的平头螺钉，在强化玻璃的四角以螺栓截面的形状开孔，放入圆孔型垫圈，螺栓通过垫圈中央的孔，在螺栓和玻璃的平面接触部分拉平垫圈80年代，开发出了可自由旋转的半球状铰链螺栓。 而且，该特殊螺栓的旋转中心与玻璃的重心(即厚度的中心)一致，比平板系统有了显着的改进。 在平板系统中，玻璃的支撑构件突出到玻璃的外部，因此联接部分容易产生扭矩。 半球状铰接螺栓旋转中心与玻璃重心一致，可减少此效果。 然后，连接开发了被称为h型连接件的4块玻璃的4个孔，在4个点上分别设置玻璃的旋转铰链，消除外力引起的玻璃的部分位移。 除了h型连接件支撑玻璃，上下玻璃各组之间弹簧组承受着下玻璃的负荷。 近年来，在这一点上连接全部玻璃幕墙，并普及到采用中空玻璃的幕墙，为了防止中空玻璃开孔后的气体泄漏，在铰链螺栓上插入环状的金属垫圈，在与玻璃的交点上盖上聚异丁烯的橡胶片，外部用铝制垫圈保护，最后点幕墙具有以下特点1 .这不仅是一种方法，也是一种系统，它是构成系统的各个元素，相互依存，相互制约，相互影响。2 .该系统有三个要素：玻璃(幕墙板)；钢爪和其他连接件中间支撑结构(支撑板的载荷和作用，从该结构传递到主体结构的结构)。3 .中间支撑结构在玻璃上的连接形式是点连接。 作用于幕墙玻璃的分布载荷通过钢爪等连接件，将这些分布载荷转换为集中载荷并传递给中间构造。 中间结构对玻璃是点支撑。4 .视野开阔点式玻璃幕墙技术依赖于机械连接装置安全固定的机械装置通过与具有优异调整性、耐久性的弹力(或压力)系统等特殊装置组合，产生与硅粘接剂无法匹敌的安全固定效果。点式玻璃幕墙的设计符合成本控制、加工方便、易于施工、维护、承载力和美观的原则，从各个环节考虑，包括型号、材料、加工施工等各个环节的部件标准化、系列化，将产品批量生产，尽量降低成本，沿袭成熟的技术在设计部件时，选择必须考虑加工技术的组装关系时，请考虑现场施工的简便性。点幕墙的安装形式1 .节点结构积分幕墙最初采用的是内外金属板的贴片连接方法，但外观不好，现在积分玻璃幕墙的玻璃面板由支点支撑，通常由4点支撑，6点或8点也支撑。 钢制支撑点通过玻璃上的圆孔与玻璃连接。 支撑点钢轴与圆孔之间有间隙，用尼龙管内衬，支撑点头部与玻璃之间有弹性垫圈，这些措施使玻璃具有一定的可动空间，且不与金属直接接触，防止受力后局部应力过大而破损， 点幕墙紧固件采用球铰螺栓是目前普遍采用的连接方法，球铰是关键部件，可在一定范围内自由旋转，对玻璃的约束力大大减少。单玻璃浮子式紧固件组件中空玻璃隔热式紧固件组件2 .支撑感测头的形状支承头通常采用沉头和浮头两种形式，沉头式连接件沉入玻璃表面，表面平整干净，积尘难以污染玻璃表面，但玻璃开锥形孔，加工复杂，且玻璃厚度在10mm以上，受力较大特别是夹层玻璃，为了加工锥孔，不仅要加厚外层玻璃的厚度，增加费用，还要加大重量，两玻璃的厚度差异太大，容易破裂。相反，浮法拉链突出到玻璃平面之外，无需在玻璃上开锥孔，对玻璃厚度没有特别要求。中空玻璃的支撑点有两种形式，一个支撑头贯穿两块玻璃，内外两块玻璃直接连接，另一块只连接内侧玻璃，外侧玻璃还用结构粘接剂粘接。3 .连接钢爪常用爪部件结构形式种类风格种类风格四点钟x型三点y型h型两点钟v型单点V/2型I型I/2型u形点式玻璃幕墙的结构体系与特征点幕墙的主要结构是非常引人注目的结构形式，其主要特点是可以利用不同的材料应对不同建筑方式的变化。 因此，点状玻璃幕墙结构合理轻便，形式新颖，具有强调人类艺术创造性等优点。 从结构体系分为刚性结构体系、柔性结构体系和刚柔组合的结构体系三大体系。1 .刚性结构体系刚性结构体系的特点是结构具有良好的刚性，结构的形式由构件的刚性形式决定。 属于这类体系的结构，玻璃肋结构体系、轻钢结构体系、钢性网架结构体系、轻钢结构体系剖面形式多种多样，主要形式除考虑受力形式外，还应综合考虑建筑本身的特点、环境和使用功能，综合考虑钢结构剖面。 其中，悬臂支撑结构最简单，梁柱均为弯梁工作状态，因此通常采用钢管和h型钢。 单个构件不能满足承载力和刚性要求时，可采用两根杆，中间连接横杆形成空腹桁架。风荷载作用下幕墙主要受力构件的相对挠曲应小于L/180，绝对挠曲应控制在20mm以内。钢结构施工时，应符合以下要求：相邻两个桁架的间距容许偏差为2.5mm桁架的垂直度为容许偏差的1/1000，绝对误差在5mm以下桁架外表面平面度容许偏差(相邻三柱)5mm；相邻两钢爪罩的水平间距尺寸容许偏差-3 1mm；相邻两钢爪罩的水平台阶容许偏差为1.5mm钢爪盖水平允许偏差2mm该高度内钢爪罩的高低差偏差l为35m以下，容许值为5mm，l大于35m，容许值为7mm相邻两钢爪罩的垂直间距尺寸容许偏差2.0mm；各格钢爪套的对角线尺寸容许偏差为4mm钢爪罩端面平面度容许偏差6.0mm；安装爪后端面相对于玻璃面的平行度容许为1.5mm。2 .灵活的架构体系柔性结构体系的特点是，许多结构构件都是柔性构件，结构的形式必须由体系内部的预应力形式决定。 属于这种体系的结构是拉杆结构体系和缆索结构体系。 上海大剧院是有线结构。悬索结构以一系列牵引的缆索为主要支撑构件，这些缆索按一定规律构成各种形式的体系，悬挂在相应的支撑结构上。 电缆一般采用由高强度钢丝构成的钢铰链、钢丝绳和电缆线束，但也可以采用拉杆、钢筋、带状钢板。 悬架结构建筑造型容易，适应多种建筑外形，能较自由地满足各种建筑美学的表现形式，因此近年来发展起来的后现代主义建筑越来越多地采用悬架结构，玻璃屋顶和点玻璃幕墙采用预应力双悬架体系双吊索系统的承重索、稳定索和连杆一般配置在同一平面内，类似于传统的平面桁架，也称为索桁架。点玻璃幕墙采用的悬架结构需要耐力电缆和平衡电缆，设计时以跨度尽可能小的方向为主，跨度大的方向为平衡电缆，受力的双悬架结构一般设计为对称型。 这是因为幕墙不仅承受正风压，还承受负风压，设计成对称结构，正风压的承重索成为稳定索，负风压的承重索成为正风压的稳定索。 由此，在正负风压的情况下，保证了双系统的完整性。在双索体系中，必须设置稳定索。 这不仅是为了抵抗风的压力，而且因为设置了相反曲率的稳定索和相应的连接棒，所以在体系上加上预应力，使索系紧张，能够保证索系所需的形状稳定性和刚性。悬架结构通过结构变形后产生的阻力平衡外载，双悬架结构连接玻璃面板和主体结构，需要足够的变形以平衡外载，变形不大，保证玻璃面板和建筑立面的平坦性和水密性。必须合理地设计预应力管桩。 预应力过大时拉链容易断裂，预应力过小时刚性不足，容易振动。 在设计和施工过程中，应防止预应力松动，保证整体结构的预应力均匀性。双悬架的一般形式：h型梭动式x型鱼型电缆(交点不得打分数)鱼型拉杆(交点处有得分)3 .柔性组合结构体系刚性结构体系与柔性结构体系相结合，使结构具有刚性结构的安全感和柔性结构的美观。 自平衡系统的结构是中间钢结构杆两侧的拉杆或电缆结构，应用内力自平衡原理，现有拉杆的拉伸张力通过钢管的压坏而平衡。自平衡体系结构点幕墙玻璃的选用1 .材质应力集中在孔缘，浮法玻璃强度低，容易破裂，因此玻璃板采用强化玻璃。 面板采用带胶玻璃时，请使用先前强化的带胶玻璃。 孔加工在钢化之前进行。玻璃边缘和孔边缘在钢化前要加工边缘，加工要求至少要磨细(200眼以上)。2 .厚度浮子式支承头的厚度没有特别的要求，一般的厚度为6mm以上，下沉式支承头需要锥孔，玻璃的厚度为10mm以上，采用夹层玻璃，外板玻璃的厚度为10mm以上，内片的厚度不在8mm以下，不在6mm以下。3 .玻璃的种类单玻璃具有加工简单、价格便宜的优点，但保温隔热性能差。中空玻璃之所以能够大幅度提高保温隔热性能，是因为玻璃的热传导率k值为0.8W/m.c，空气的k值为0.03W/m.c，惰性气体的k值进一步降低。 中空玻璃具有良好的防结露和隔音性能。在安全性能要求高的情况下，经常选择夹层玻璃，在两层玻璃之间夹入聚乙烯醇缩丁醛(PVB )薄膜，玻璃受力破坏的情况下，碎片可能会粘在PVB薄膜上，避免玻璃掉落引起的伤害和财产损失，PVB薄膜对声波有良好的隔音效果有效地减弱阳光的透过，防止眩光，不引起颜色的歪曲，遮挡紫外线，保护陈列品和商品不受紫外光的影响，改变颜色。 胶卷还可以制作各种文理图案。环境保护-点状玻璃幕墙一般不采用反射性涂层玻璃，避免光污染发生的LOW-E (低辐射)玻璃只反射热能，对光的反射作用极弱，因此没有光污染的问题。在满足风荷载受力计算的前提下，尽可能提高普通玻璃制品的开材率，降低成本，玻璃的一般规格宽度为1.5m或2.5m。点幕墙支撑形式的受力分析另一方面，点幕墙结构支架形式的选择对主体结构的影响支承台采用图1所示的固定端支承台时，主体结构除了承受幕墙水平载荷产生的剪切力以外，还需要承受弯矩。若采用图2那样的两侧的双铰刀，则除了水平载荷产生的剪切力以外，主体结构还需要受到水平载荷产生的拉伸力，特别是在跨距较大的情况下，该拉伸力能够对主体结构造成较大的破坏。如图3所示，用双铰链支撑的同时，用单铰链支撑的话，主体结构只能受到水平负荷产生的剪切力。图1图2图3二、面板玻璃的计算1 .面板的应力和挠曲面板最一般的支承条件是4点或6点支承，有时也像金属槽那样进行点支承，有时采用4点嵌装。2 .内力和挠度的计算面板应力：=M/W W=t2/6公式中：板中的应力(N/mm2 )M板的弯矩(N/mm )W板的截面阻力矩(mm3)t玻璃板的厚度(mm )四点支撑板最大弯矩在长边的中点产生Mmax=my*q*b2公式中：b板的长边(mm )q板的负荷设计值(N/mm2 )my长边中点最大弯曲力矩系数如表1所示。4点支撑板的最大挠曲u可通过下式计算u=maxqkb4/D公式中：b板的长边(mm )qk板的负荷设计值(N/mm2 )用表1调查了max板的挠曲系数D板的刚性(N/mm )D=Et3/12(1-2)玻璃泊松比，0.2t板的厚度(mm )夹层玻璃的等效厚度基于表4，中空玻璃的等效厚度取单片玻璃厚度的1.2倍E玻璃的弹性模量设定为E=7.2x104(N/mm2 )。表1四点支承玻璃板的最大弯矩系数my和最大挠曲系数maxa/b0.500.550.600.650.700.75max0.014170.014250.014960.0153550.016300.01725my0.13030.13170.13350.13550.13760.1398a/b0.800.850.900.951.00max0.018420.019840.021570.023630.026303m