同时不一定同步增减。因此确定预应力张拉控制应力值是首要的任务。对张拉索杆结构钢索预应力张拉控制是在预估各种预应力损失的基础上,在张拉时选择适当的预应力张拉控制应力值,预应力张拉控制应力值要根据作用在张拉索杆结构上的作用和钢索材料特点等多方面因素综合考虑后选用。
预应力张拉控制应力值决定了钢索的下料长度,这一长度是衡量张拉索杆结构变位后稳定索是否松弛的基准即在张拉索杆结构变位后稳定索索长缩短的极限为不能小于钢索下料长度。
预应力张拉控制应力值也是建立有效预应力值的基础。有效预应力值对张拉索杆结构的变形有直接影响,它们成反比例关系,有效预应力愈大,张拉索杆结构变形愈小,反之变形愈大。提高有效预应力值是减少张拉索杆结构变形、提高其刚度的重要手段。如果有效预应力太小,张拉索杆结构很快变位到稳定索松弛而失稳。不过有效预应力过大,就会增加锚定结构的负担,使主体结构构件截面加大,增加主体结构的造价,有时甚至可能使主体结构不堪负担。调整增大、减少钢索截面对张拉索杆结构的刚度、稳定会有影响,但影响不大,且不经济,决定因素还是预应力控制。
钢索的
弹性模量对张拉索杆结构的稳定和刚度有两方面影响,弹性
模量小,钢索伸长量大,可以减少下料长度,可延缓稳定索松弛。相反小的弹性模量会增加张拉索杆结构变位,使稳定索加快回缩。因此必须权衡两方面利弊,选用适当弹性模量的钢索。
张拉索杆结构的索杆要和压制接头、丝杆、套筒组合成受力体系,因此除了对索杆强度进行验算外,还要对这些连接部位进行连接验算对压制接头通过试验证明其连接强度大于索强度:
耳子
抗拉强度 AOf≥T (6)
耳子焊缝抗拉强度 heLWffw≥T (7)
销子
抗剪强度 NVASfv≥T (8)
耳子截面抗承压承载力 Dtfce≥T (9)
丝杆净截面抗拉强度 AOf≥T (10)
套筒净截面抗拉强度 AOf≥T (11)
内
螺纹抗剪强度 fvπDbz≥T (l2)
外螺纹抗剪强度 fvπdlbz≥T (13)
对螺纹连接还要规定配合
精度内螺纹为6H级、外螺纹为6g级。焊缝应采用I级焊缝。
近年来在我国掀起了一股
热通道幕墙的热浪,
热通道幕墙又称
双层幕墙、气循环幕墙、呼吸幕墙、
生态幕墙、健康幕墙、绿色幕墙、双层皮幕墙等是指由一层外层幕墙和一层内层幕墙或窗组成的双层幕墙,两层幕墙之间留有一空腔通道,这个通道称为热通道。热通道幕墙在国外应用已有近二十年历史,我国第一个热通道幕墙是方大公司在1998年为国家会计学院建造的,在峻工后进行了现场观测、理论分析和
热工性能检测。2003年深圳市对热通道幕墙与单层玻璃幕墙进人室内的
太阳辐射热进行了对比实测。还有很多学者和幕墙企业的工程技术人员对热通道幕墙的热工原理和热工计算进行了研究,发表了一批研究报告和学术论文,这些对我们正确认识热通道幕墙有很大作用。实测和研究分析结果与国外″太阳
辐射热不通过热通道内层玻璃进人室内″的假设大相径庭,观测和实测表明在北纬25度、
大气透明度5级地区透过单层透明玻璃迸人室内的太阳辐射热为431W/m2,透过单层
镀膜玻璃进入室内的太阳辐射热为122W/m2,而透过双层透明玻璃的热通道幕墙进人室内的太阳辐射热为316W/m2,即热通道内的空气对太阳辐射热的裒减作用微不足道。设内层玻璃
透射率为78%,进入热通道内的太阳辐射热431W/m2通过内层透明玻璃进人室内的太阳辐射热计算结果为336W/m2,与实测值316W/m2相近。
这就为我们全面认识热通道幕墙热工性能提供了依据,对夏热地区,当采用外循环热通道幕墙时,要使热通道内的空气流动上升,热通道内温度最少要比室外温度高40℃,在进行热工平衡时,要计算通过热通道幕墙进人室内的太阳辐射热约为通过单层玻璃幕墙的3/4,而内层玻璃外表面的温度比单层玻璃外
表面温度室外温度高40℃以上,对此二因素和漏气热通道内空气比室外空气温度高40℃以上传热等进行综合平衡来评估节能效果。而对冬冷地区,则要考虑双层幕墙通过热通道进入室内的太阳辐射热比单层幕墙少1/4,而内层玻璃外表面温度高于室外温度进行综合平衡来评估节能效果。赵西安教授指出对双层幕墙要进行全面的经济技术分析来评估其节能效果。杨仕超教授进一步提出要针对各气候分区冬冷夏冷、夏热冬冷、夏热冬暖、冬温夏凉、长冬无夏、冬寒夏热分别进行评估选用。
单层索玻璃幕墙具有最好通透性而受到青睬。单层索玻璃幕墙分为单向单层索与玻璃组合体系和双向单层索网体系。前者要考虑玻璃的作用才能形成稳定的结构,后者靠双向索组成的索网形成稳定的结构。单层索玻璃幕墙是从国外传人我国的,我们建造单层索玻璃幕墙仅从照片上和在实地观察到的外部造型开始的,国外也有些资料介绍了一根单索的挠度和内力的关系见表10,有些人以为表10的参数是用来选择最大挠度控制值的,按最大挠度控制值求出索的内力。这样理解是不完整的,索的
挠曲矢高越大内力越小。挠曲矢高越小内力越大,表10所列参数说明了这一点。
表 5
f/L 1/400 1/300 1/250 1/200 1/150 1/100 1/80 1/60 1/50
N 100P 75P 62.5P 50P 37.5P 25P 20P 15P 12.5P
单层索幕墙由于两个方向的约束,单层索的挠度由两边中央逐步增加不是线性的,表5参数说明了一幅幕墙不同部位索的挠曲矢高与内力的关系,因此在对索结构分析时,要把整个索网包括是单向单层与玻璃组成双向结构作为双向结构来分析,这样就可求出每根索的挠度和分配到的荷载,从而求出索的内力。在效应分析时要取
可变荷载最不利分布,当可变荷载满布时,某些索截面内力量不利,而其他一些索则不然,因此要分别求可变荷载竖向1/2、1/4分布,横向1/2、1/4分布,整个索网十字型分割时的1/4分布时的荷载分配与挠曲矢高,求最不利分布时内力进行载面承载能力验算,如果以为只对可变荷载满布时,挠曲最大的一根索进行验算,可能一根索不是起控制作用的,按此种方法计算结果设计的幕墙包含着相当大的风险。我们必须对单层索按双向结构分析,找出每根索在最不利可变荷载分布情况下的挠曲矢高和荷载分配,再进人内力分析和截面。
单层索玻璃幕墙是柔性张拉结构,在没有施加预应力之前没有刚度,其形状也是不确定的,必须通过施加适当的预应力赋予其一定的形状,才能成为能承受外荷的结构。单层索玻璃幕墙的预应力必须通过结构自身变位条件来维持,如果说张拉拉索是产生预应力的外在因素的话,那么能够通过变形协调条件来维持预应力的存在是产生预应力的内在因素。静定结构的内力可直接求解平衡方程得到,变位协调条件与杆件内力无关,这种性质决定了静定结构不能作为预应力结构。相比之下,超静定结构却不相同,超静结构杆件内力并不由平衡条件唯一确定,同时还取决于变形协调条件,这种性能决定了单层索玻璃幕墙是预应力结构,同时又是超静定结构,这是维持单层索
玻璃幕墙结构预应力在结构形式方面的要求。单层索玻璃幕墙的稳定与预应力控制是单层索玻璃幕墙设计、施工技术中的关键问题。单层索玻璃幕墙和一般钢桁架不一样,从静力学角度分析,″Maxwell原理″指出对有j个结点的结构体系必须有b≥3j-6个杆件才能使其成为几何不变体系,但是C.R.Calladine指出存在小于″Maxwell原则″要求杆件数的稳定体系。实际上,″Maxwell原则″是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件,而例外的情况在非线性条件下成立,单层索玻璃幕墙体系保持几何稳定的特征是1、结构可以发生无穷小机构运动2、至少存在一个预应力模态,存在可刚化的自应力平衡体系。当此类结构中的杆件长度即将发生改变时,就会在节点上产生不平衡力,该不平衡力能使节点具有恢复初始位置的趋势,使结构趋于硬化。实际上,″Maxwell原则″是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件,而例外的情况在非线性条件下成立。不能认为单层索玻璃幕墙预应力满足了始态的要求就算完成了任务要满足始态的力系平衡,只要施加不太大的预应力就可以了,还要求预应力系统在终态即张拉索杆结构承受最大设计水平作用时,任意一根索都不发生松弛,且保持一定大小的张力储备。
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