淺談維護結構的支撐體系——記深圳市大運會游泳館屋面幕墻鋼結構設計

　　4.3 檁條之間的連接設計:
　　檁條之間的連接設計包括:主檁和次檁、主檁和邊檁、次檁和邊檁及邊檁和邊檁之間的連接設計。各檁條間均采用焊接連接。每個大三角形板塊單元通過檁條間剛性連接,組成一個完整的平面網格體系。該鋼結構體系與幕墻面板平行,結構穩定性好,幕墻表面平整度容易得到保證。平面內的荷載通過檁條間的相互支承傳至邊部固定鉸支座和單向滑動鉸支座處;平面外的荷載則由邊部的所有支座和中間的雙向鉸接支撐共同承受。

　　5 屋面幕墻鋼結構支撐體系靜力計算分析
　　5.1 設計基本參數:
　　深圳大運中心項目外圍護結構工程設計基準期為50年;基本風壓為0.75kn/m² ,由于建筑體型復雜,風荷載通過風洞試驗獲得;該項目所處地區地面粗糙度類別為B類,場地類別為Ⅱ類;該地區地震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g,設計地震分組為第一組;屋面系統面板及鋁龍骨荷載取0.20kN/m² ;屋面活荷載取0.30kN/m2;屋面檢修荷載取1.0kN(集中荷載);考慮安裝時溫度為20℃,設計年溫差按+45℃和-25℃考慮。

　　5.2計算模型:
　　在屋面幕墻鋼結構支撐體系的計算中,選取具有代表性的部分進行空間有限元的分析計算模型如圖5.1所示:

　　在計算中,每個大三角形板塊單元邊部支撐連接件的邊界條件都為剛接,約束了三個方向的線位移和角位移;中間部位支撐連接件的邊界條件都為鉸接,只約束三個方向的線位移。且邊檁與邊部支撐連接件的連接釋放所有的轉動約束,其中一個連接不釋放線性約束,如圖5,2所示支座ZAO1;與其在一條邊檁上的其它連接釋放了沿邊檁軸線方向的約束,如圖5.2所示支座ZA202;另外兩條邊檁與邊部支撐連接件的連接只約束垂直于幕墻面板方向的線位移,其所釋放的線性約束如圖5.2所示支座ZB01、ZC01。中間部分主次檁條與撐桿連接件的連接釋放所有的轉動約束。計算模型與圖紙中設計的節點連接構造一致。

　　5.3 計算結果:
　　在同濟大學開發的3D3s鋼結構計算軟件中,首先建好計算模型,再導入荷載信息——包括面板和轉接件的重力(鋼結構自身的重力由軟件自動計算)、風荷載、活荷載、地震作用、溫度作用。通過詳細的計算分析,在各種不利組合工況下,結構的強度、穩定和變形都控制在現行規范允許的范圍之內。

　　6 游泳館屋面幕墻鋼結構支撐體系的特點及注意事項
　　游泳館外圍護結構工程屋面幕墻鋼結構支撐體系的特點在于:每個三角形單元板塊的鋼結構檁條組成為一個穩定的結構,檁條間共同承受自重及外荷載,通過合理布置各種類型的支座,將溫度應力釋放掉,代之以溫度變形。此支撐系統,主檁、次檁、邊檁截面高度一致,外觀平整,與維護結構裝飾面板協調統一,可視性好,既可用于幕墻,也可用于采光頂。在實際工程設計中,需要注意下列事項:

　　首先,該支撐系統適合于各種角度幕墻、采光頂的設計和安裝。不管是平面幕墻還是曲面幕墻,其龍骨或檁條必須能織成一個穩定的網。鋁合金型材由于其不利于焊接和承壓,很難確保連接節點的剛性,因此不適合采用。鋼型材在節點連接設計中也必須確保整個結構平面內外的穩定性。

　　第二,幕墻在主平面內的荷載和作用不宜太大,以便于能利用其中一個支座傳遞平面外的荷載和平面內一個方向的全部荷載。

　　第三,幕墻表面與主體結構之間應有足夠的空間,便于連接件的設計和安裝。

　　第四,起約柬作用的支座位置盡量選在離重心比較近的地方,且所需承擔幕墻平面內荷載分量盡量小一些。

　　第五,在進行節點設計時,伸縮縫及長圓孔尺寸的設計除考慮結構受溫度作用的變形外,還應考慮構件的加工和安裝誤差。以確保該功能的實現。

　　第六,在作支撐結構連接節點設計時,注意考慮節點構造方便施工,具有可行的三維調節功能。

　　參考文獻
　　[1] 孫訓方等主編《材料力學》第二版,高等教育出版社1991年7月
　　[2] 《建筑結構荷載規范》,GB50009-2001(2000年版)
　　[3] 《鋼結構設計規范》,GB50017-2000
　　[4] 《鋁合金結構設計規范》,GB50429-2007
　　[5] 《玻璃幕墻工程技術規范》,JGJI02-2003

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原文地址：http://www.52mqw.com/info/2010-3-25/19854-1.htm 此文由 中國幕墻網 www.ikucheng.com 收集整理,未經許可不得轉載!
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