浅谈采光天棚自平衡钢桁架系统设计及施工.docVIP

浅谈采光天棚自平衡钢桁架来源:09年会论文集 作者:于胜义 日期:2009-4-15 　页面功能 【字体：大 中 小】【打印】【关闭】【评论】 摘要:主要介绍了采光天棚自平衡钢桁架体系的构造设计要点、施工安装，以及制造工艺问题。关键词:采光天棚;自平衡钢桁架;钢化夹胶玻璃;安装定位 　　1.引论　　随着国内建筑业的飞速发展，很多大厦、写字楼等建筑的主体结构、建筑外形越来越复杂，与之密切相关的幕墙行业也发生了日新月异的变化。　　在结构形式上，单元式幕墙、拉杆式、拉索式点支承幕墙、通风式幕墙等得到广泛应用。在建筑造型上，出现了在采光夭棚、圆台形、球形等幕墙中大量使用钢析架，使得建筑的外型更加丰富多彩，更加通透。这就对幕墙行业工程技术人员提出了更高的要求，必须更快地掌握幕墙行业的新技术、新工艺，并不断创新，满足日益变化的建筑效果的需要。　　　2.采光天棚自平衡钢桁架体系的设计　　我国地域辽阔，南北气候差距较大，在设计选材时需考虑这些因素。　　2.1主体结构形式　　主体结构大多采用钢网架结构形式，由网架球、上下弦杆及腹杆组成的空间网架体系。　　在不断追求现代、通透和空间感的今天，柑架式结构以其独特的优点得到广泛应用。在力学分析方面，桁架式结构主、次杆受力较为明确，主受力杆主要承受风荷载、活荷载以及地震荷载等，次杆主要对整个钢架体系起稳定作用，因此在截面设计时应分别考虑，这样，整体钢架也就尤显条理清晰、粗细分明。进行结构力学分析时，可采用ROBOT,SAP2000、3D3 S等有限元分析软件。施工安装方面，析架式结构的构件加工工艺较简单，施工安装快捷。因此析架式结构也是采光天棚结构的较理想的选择，并且优先设计成自平衡体系的钢析架，在加工制造时施加一定的预应力，使其整体更加稳定平衡。　　桁架式结构的主次钢管焊接成一个整体，钢桁架体系本身抗变位能力差，因此在施工应考虑土建结构的沉降、变形等因素，预留伸缩余量，一端采取固定连接，另一端活动连接。　　2.2采光天棚面板支撑形式　　采光天棚结构形式一般采用点式和框架式两种结构，考虑到排水性能，浮头点式、全隐框和全明框结构形式采用较多。浮头点式结构简洁、外形丰富变化，能更进一步体现通透现代的建筑效果。面板多采用钢化夹胶玻璃或中空钢化夹胶玻璃，不过，点式结构在中空玻璃上开孔会影响中空玻璃的密封性能，降低中空玻璃的保温、隔音性能。　　2.3主材选用　　桁架结构的主钢梁与次钢梁的连接一般都采用焊接，因此钢梁须选用焊接性能较好的材质，如Q235B、Q345B等。　　采光天棚玻璃选用时，根据国家相关规范应选用安全玻璃，宜选择钢化夹胶玻璃，玻璃厚度宜大于Smm，胶膜厚度宜大于1. 52mm。　　2.4工程实例　　下面笔者将结合工程实例与读者对采光夭棚自平衡钢桁架体系的设计及施工技术作进一步说明。　　某大厦位于无锡市高新区，采光天棚呈“十”字状分布，长140m及120m，宽8. 5m，顶标高为23. 442m，中部十字交叉(见图一)。采光天棚分格纵向40等分，横向4等分，玻璃最大分格2250x2100mm(见图二)，由顶部向两边设置泛水，支撑结构采用自平衡钢桁架体系，相邻两精架之间不设连系杆(见图三)。 2.4.2结构设计　　2.4.2.1结构选型　　在结构形式上，选用浮头点式结构(见图五) 　　2.4.2.2荷载分析　　结构所承受的荷载主要是结构本身的自重、风荷载等。受力分析采用《建筑结构荷载规范》----G050009－2001、《钢结构设计规范》GB50017-2003、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001等国家规范，要考虑风荷载、自重、施工荷载、地震作用、温度应力等产生的组合效应。　　基本参数:基本风压Wo=0.45kN/m2，，抗震7度设防，计算高度:23.442m　　1)自重　　结构体系自重主要来自面板和钢桁架。　　2)活荷载　　根据相关规范，按0. 3 kN/m2考虑。　　3)雪荷载　　50年一遇基本雪压为So=0. 4W/m2　　4)风荷载　　根据相关规范，按基本风压0.45 kN/m2进行组合考虑。　　选用SAP2000有限元分析软件进行分析，将模型导人程序计算，这里不再累述。 　　2.4.3采光天栩钢桁架构造设计　　2.4.3.1玻璃构造　　由于面板为10 +2. 28PVB+l0mm浅灰色透明钢化夹胶玻璃，玻璃开孔尺寸要和钢爪件及驳接头一一对应，形状公差控制在士0.25mm内，位置公差控制在士2mm内，且内外片玻璃开孔大小不同，外孔定位，内孔纠偏，各孔均应倒角磨边，消除因应力集中而造成玻璃破裂。　　玻璃安装的原则是先中部后边缘，采取边安装边调整的方法。　　2.4.