清华大学建筑玻璃与金属结构研究所对清华大学游泳馆张拉索杆结构的分析,当取4列分别用A、B、C、D表示,6行分别用1、2、3、4、5、6表示计算简图,当玻璃成为
刚架间的侧间支撑,则刚架间可以不用附加侧间支撑。分析表明如果在使用中发生玻璃破碎,在某块玻璃破碎后构成的几何形状为几何不变体系,则结构是稳定。一旦中部的玻璃破碎,无论是两块或多块玻璃破碎,结构都要丧失稳定而倒塌。同时在结构没有丧失稳定性的几种情况中,玻璃的应力是非常大的,在使用过程中不能保证玻璃不发生破碎,即这几种情况也是很不可靠的。
玻璃对钢架稳定性的影响 表4
序号 玻璃缺损情况 结论
1 B列全无 结构不稳定
2 A列全无 结构不稳定
3 A2无玻璃 结构不稳定
4 B2无玻璃 结构不稳定
5 B4下及B5下无玻璃 结构不稳定
6 上(下)片全无 结构稳定
7 1行全无 结构稳定
8 6行全无 结构稳定
9 5行及6行的上片无玻璃 结构稳定
张拉索杆点支式幕墙除自重外还要承受风荷载和地震作用,GB50009《
建筑结构荷载规范》规定当计算
围护结构时Wk=βgzμzμsWO
以上计算只考虑了平均风对结构静力作用,实际上风具有明显的阵性,即其速度是脉动的,它对结构的作用是动力的,在阵风作用下结构将产生振动。由于张拉索杆结构属柔性
支承体系,在风荷载作用下易产生较大的变形和振动,如何确定动态风荷载对张拉索杆结构位移和内力的影响是一个必须正视的问题。白云机场张拉索杆结构三种结构方案,静力分析结果表明,均能满足内力和变形要求,且差别不大,最终方案的选择取决于动力性能。研究结果表明,结构风椒性能不仅与来流的脉动特性有关,还与结构自身的振动特性有关,因此在进行风振分析前有必要对幕墙支承结构的自振频率和振型作适当探讨。张拉索杆结构的动力响应可简化采用风振系数来计算,风振系数可定义为结构在风荷载作用下的可能最大响应与平均风最大响应之比。由于张拉索杆结构的响应与荷载呈
非线性关系,所以对于张拉索杆结构而言,定义荷载风振系数在理论上是不正确的,而应该确定结构响应的风振响应。白云机场张拉索杆结构按上述定义的风振系数如下表:
钢桁架 张拉索杆结构
位移 内力 位移 内力
方案二 2.0 1.7 2.2 1.4
方案三 1.4 1.6 1.4 1.2
地震是一种突发性自然灾害,目前科学技术还达不到控制地震发生的水平,但是可以预防和减轻地震灾害。人类在长期与地震灾害的斗争中,积累了丰富的经验,随着科学技术的发展,人们通过地震台站网监测纪录和现场调查,积累了不少地震资料,对这些资料的分析和经验总结,人们对地震作用规律有了初步认识。
GB5O011《建筑
抗震设计规范》规定计算非
结构构件时f=υμζ1ζ2αmaxG 2JGJlO2-2003《
玻璃幕墙工程技术规范》规定qek=βEαmaxGk 3βE=υμζ1ζ2=5.0 (4)
非结构构件的地震作用,除自身质量产生的惯性力外,还有地震时支座间相对移位产生的附加作用,二者需同时组合计算。
北京工业大学、上海同济大学对振动台试验纪录分析,玻璃的应力比按JG102-96公式计算结果大5倍以上,这是由于规范公式只计算了幕墙自身质量产生的地震作用,在计算主体结构时将幕墙的自重施加给主体结构,而计算幕墙时假定幕墙是一个独立的脱离体,而实际上幕墙不是一个独立的脱离体,而是与主体结构连成一个整体,主体结构也会对幕墙产生影响,即需考虑主体结构与幕墙的动力相互作用。东南大学的研究进一步提出了点支式幕墙-结构动力耪合效应,指出结构刚度、幕墙系统刚度以及地面运动频率是幕墙动力响应的主要影响因素。点支式幕墙对结构传来的振动既可能放大也可能削弱。只有当幕墙系统刚度极大时,幕墙的振动才与结构保持同步。结构自振频率接近于地面运动频率时,幕墙加速度放大系数最小。地面运动频率接近幕墙自振频率时,幕墙系统将放大结构传来的振动,当幕墙系统与结构自振频率均较大时,幕墙系统引起的地震作用最大,当幕墙系统与结构自振频率较小时,幕墙系统引起也较小,在计算幕墙系统地震作用时,要考虑幕墙-结构动力耦合效应。简化计算可采用加速度放大系数来计算,即qE=γβEαmaxGAK (5) 式中加速度放大系数γ取l.53.0 βE取5.0
《建筑
抗震设计规范》GB50011采用二阶段设计实现上述三个个水准的设防目标,第一阶段是
承载力验算,取第一水准的地震动参数计算结构的
弹性地震
作用标准值和相应的地震
作用效应,采用《建筑结构
可靠度设计统一标准》GB50068规定的
分项系数表达式进行结构构件的
截面承载能力的验算,这样,既满足了在第一水准下具有必要的承载能力可靠度,又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数的结构,可只进行第一阶段设计,而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。
第二阶段是弹
塑性变形验算,对特殊要求的建筑,地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构,除进行第一阶段设计外,还要取第三水准的地震动参数进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算,并采取相应的抗震构造措施,实现第三水准的设防要求。
对于第二水准,《建筑抗震设计规范》一般不要求进行验算,仅作为控制破坏程度加以叙述。
张拉索杆结构承载能力
极限状态验算时,荷载分项系数风荷载取1.4、地震作用取1.3。荷载作用效应组合取1.0W+0.6E。当进行正常使用极限状态验算时,荷载分项系数取
标准值进行验算。
JGJlO2-2003《玻璃幕墙工程技术规范》规定″张拉杆索体系的预拉力最小值应使拉杆或拉索在使用荷载下不松弛并保持一定的预拉力储备″。
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