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建筑幕墻裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2019-12-24 來源:第一幕墻資訊

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中玻網(wǎng)】裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較優(yōu)化的過程,需要解決以下幾個(gè)因素之間的矛盾:1)建筑師要求的外觀尺寸;2)結(jié)構(gòu)需要的連接方式;3)對(duì)幕墻立柱橫梁的影響;4)施工安裝的要求。以下分別就鋁合金型材裝飾線條、鋁板裝飾線條、以及石材裝飾線條的典型例子進(jìn)行分析。

  鋁合金型材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

  (一)典型的鋁合金型材裝飾線條節(jié)點(diǎn)

 ?。ǘ┙Y(jié)構(gòu)分析

  鋁合金型材裝飾線條常見高層度在300左右,裝飾線條為整體式的截面或者兩個(gè)截面組合體,因此裝飾線條自身截面剛度非常大,足以抵抗風(fēng)荷載或者外沖擊荷載的作用。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析主要針對(duì)支撐裝飾線條的連接結(jié)構(gòu)和幕墻立柱。此外連接結(jié)構(gòu)在構(gòu)造上需要滿足可拆卸。

  1.連接結(jié)構(gòu)分析

  連接結(jié)構(gòu)主要為了抵抗裝飾線條自重和側(cè)向風(fēng)荷載作用。裝飾線條安裝采用懸掛式,在頂部設(shè)置連接掛點(diǎn)支撐自重,因?yàn)榫€條自重不大,可采用自攻螺釘連接承重。側(cè)向風(fēng)荷載對(duì)裝飾線條連接結(jié)構(gòu)和幕墻立柱影響比非常大,常見連接結(jié)構(gòu)為剛性板連接和螺栓連接兩種情況。以下分別就這兩種連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

 ?。?)剛性板連接結(jié)構(gòu)

  采用SAP2000建模分析兩種布置情況下剛性板連接結(jié)構(gòu)模型。

  模型假設(shè):鋁合金立柱為150x75x3計(jì)算跨度為4.2m;裝飾線條為300x100x3;側(cè)向風(fēng)荷載為2kPa;連接結(jié)構(gòu)件為剛性板連接,考慮頂?shù)走B接和等間距布置兩種情況

  由計(jì)算模型分析結(jié)構(gòu)比較可得到如下結(jié)論:

  1)連接結(jié)構(gòu)主要傳力點(diǎn)作用于頂?shù)走B接處;

  2)鋁合金型材裝飾線條兩點(diǎn)支撐與多點(diǎn)支撐等效;

  3)裝飾線條可簡(jiǎn)化為頂?shù)字蔚暮?jiǎn)支梁設(shè)計(jì);

  4)頂?shù)走B接結(jié)構(gòu)的幕墻立柱側(cè)向變形小于等距多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)的幕墻立柱側(cè)向變形;

  5)裝飾線條建議考慮頂?shù)走B接方案,多點(diǎn)連接方案不利于幕墻立柱側(cè)向撓度控制。

 ?。?)螺栓連接結(jié)構(gòu)

  螺栓連接結(jié)構(gòu)一般為等間距布置;線條側(cè)向荷載產(chǎn)生的

  支撐偏心彎矩需要螺栓與支撐點(diǎn)形成力偶抵抗,支撐點(diǎn)作用于幕墻面或者幕墻型材,為受壓區(qū)域,因此需要考慮此區(qū)域的抗壓強(qiáng)度承載力。采用SAP2000建模分析螺栓兩點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)模型,

  模型假設(shè):鋁合金立柱為150x75x3計(jì)算跨度為4.2m;

  裝飾線條為280x75x3;側(cè)向風(fēng)荷載為2kPa;連接結(jié)構(gòu)件為螺栓連接,考慮頂?shù)走B接和多點(diǎn)等間距布置兩種情況。

  由計(jì)算模型比較可得到如下結(jié)論:

  1)多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)模型線條與幕墻立柱變形是協(xié)調(diào)一致的。

  2)多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)幕墻立柱側(cè)向剛度為立柱與線條側(cè)向剛度之和。

  3)多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)側(cè)向偏心彎矩分布均勻,方便連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

  4)兩點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)線條與幕墻立柱變形不協(xié)調(diào),頂?shù)走B接主要受力,對(duì)連接設(shè)計(jì)不利。

  小結(jié):

  比較剛性板連接結(jié)構(gòu)和螺栓連接結(jié)構(gòu),各有自身特點(diǎn),剛性板連接結(jié)構(gòu)推薦頂?shù)走B接方案,螺栓連接結(jié)構(gòu)推薦等間距布置方案。此兩種方案都會(huì)對(duì)幕墻立柱產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),剛性板連接方案在連接點(diǎn)處需要著重考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。螺栓連接結(jié)構(gòu)因?yàn)榕まD(zhuǎn)發(fā)生在幕墻立柱全截面,為保證幕墻立柱不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形,因此需要扭轉(zhuǎn)剛度非常大的閉合截面。

  鋁板裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

 ?。ㄒ唬┑湫偷匿X板裝飾線條節(jié)點(diǎn)

  (二)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

  鋁板厚度一般為3mm,自身剛度不大,但鋁板彎折后具有一定的剛度,高層度大于300mm,金屬線條通常采用鋁板彎折而成,鋁板裝飾線條需要考慮自重、正面風(fēng)荷載以及側(cè)向風(fēng)荷載之間的組合荷載作用影響。鋁板作為裝飾線條有自身特點(diǎn)如下特點(diǎn):

  1)小型尺寸鋁板裝飾線條可以依靠自身剛度保證滿足設(shè)計(jì)要求。

  2)高層度或者寬度大于300mm的鋁板裝飾線條剛度差,需要加強(qiáng)筋增強(qiáng)截面剛度。

  3)大于500以上的裝飾線條需要有內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。

  4)鋁板裝飾線條需要滿足可拆卸構(gòu)造。

  采用SAP2000建模比較分析有無加強(qiáng)肋鋁板裝飾線條截面應(yīng)力變形情況。

  1.鋁板裝飾線條內(nèi)部無支撐結(jié)構(gòu)

  模型假設(shè):鋁板裝飾線條為300x300x3.0計(jì)算跨度為3.5m;正面風(fēng)荷載-1.0kPa;側(cè)向風(fēng)荷載為+0.8kPa&-1.2kPa;

  2.鋁板裝飾線條內(nèi)部有加強(qiáng)筋支撐

  由計(jì)算模型比較可得到如下結(jié)論:

  1)鋁板裝飾線條在無加強(qiáng)筋和有加強(qiáng)筋兩種情況下荷載效應(yīng)不同。

  2)無加強(qiáng)筋情況下鋁板作為整體抵抗側(cè)向風(fēng)荷載,其截面剛度較弱。

  3)有加強(qiáng)筋鋁板裝飾線條整體剛度非常大。

  4)對(duì)于大尺寸鋁板裝飾線條需要在裝飾條內(nèi)部增加單獨(dú)的支撐結(jié)構(gòu)。

  小結(jié):

  鋁板裝飾線條質(zhì)地輕盈,造型多樣,尺寸不受限制,大小線條結(jié)構(gòu)各有自身特點(diǎn),比如小型鋁板裝飾線條有自身剛度無須附件加強(qiáng)筋,中型的裝飾線條完全可以依靠加強(qiáng)肋保證,大型的裝飾線條,需要做支撐結(jié)構(gòu)。

  石材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特分析

  (一)典型的石材裝飾線條節(jié)點(diǎn)

  (二)結(jié)構(gòu)分析

  石材裝飾線條一般需要單獨(dú)的支撐結(jié)構(gòu),考慮到石材板塊尺寸,支撐石材面板的次級(jí)鋼龍骨依據(jù)石材分割布置并依次連接到主龍骨結(jié)構(gòu)上,形成整體支撐結(jié)構(gòu)。石材裝飾線條需要承受非常大的自重荷載,以及側(cè)向風(fēng)荷載、地震荷載。考慮到石材為脆性材料,支撐鋼結(jié)構(gòu)撓度變形比金屬裝飾條嚴(yán)格。石材裝飾線條設(shè)計(jì)要點(diǎn)為支撐結(jié)構(gòu)的布置以及上墻節(jié)點(diǎn)設(shè)置。以下就石材裝飾線條支撐結(jié)構(gòu)建模分析。采用SAP2000建模分析石材裝飾線條支持結(jié)構(gòu)模型。

  模型假設(shè):

  主鋼(方通140x90x4;方通100x100x5)次結(jié)構(gòu)(方通50x50x4,角鋼40x40x4)計(jì)算跨度為6.1m;裝飾線條為長(zhǎng)寬為1000x1000;30mm石材面板,風(fēng)荷載1.5kPa,地震荷載0.5kPa

  由石材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn):

  1)石材裝飾線條次龍骨布置需要依據(jù)石材分割走向布置。

  2)石材裝飾線條荷載工況比較多,需要充分考慮各種工況組合情況。

  3)支撐結(jié)構(gòu)需要有較強(qiáng)的整體性,結(jié)構(gòu)分析過程中通過增加內(nèi)部支撐桿件提高整體穩(wěn)定性。

  4)對(duì)于主次梁節(jié)點(diǎn)設(shè)置依據(jù)實(shí)際情況條件設(shè)置。

  5)支撐結(jié)構(gòu)一般都需要做材料優(yōu)化,因此需要理清各種工況作用下荷載傳遞路徑,并找到主要影響因素。針對(duì)主要影響因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

  總結(jié)

  通過上述三種幕墻裝飾線條的結(jié)構(gòu)分析,闡述了裝飾線條的結(jié)構(gòu)分析過程,在結(jié)構(gòu)分析過程中同時(shí)比較幾種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)幕墻裝飾線條設(shè)計(jì)方案的選取有一定幫助。

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