基于玻璃幕墙节点动应变量测的风荷载间接获取方法研究.pdfVIP

摘要

本文主要提出了一种基于现场实测获取风荷载作用下玻璃幕墙体系对主体

结构的作用力的新方法，该方法基于光纤光栅应变片，量测出玻璃幕墙框架与

主体结构连接节点处关键传力构件的动应变，推算出玻璃幕墙体系在风荷载作

用下对主体结构的作用力，简称玻璃幕墙传递荷载获取方法。本文采用理论分

析、现场实验以及有限元数值模拟等方法，深入探究了风荷载作用下玻璃幕墙

框架与主体结构之间的传力机制，同时，通过搭建高层结构玻璃幕墙节点动应

变量测系统完成实际工程结构玻璃幕墙传递荷载的获取应用及效果验证。

提出了基于玻璃幕墙节点动应变量测的玻璃幕墙传递荷载获取方法。本文

从结构力学基本原理出发，通过对风荷载在玻璃幕墙体系及主体结构间的传递

机制研究，建立高层结构玻璃幕墙体系的简化模型，针对两种典型的连接节点

型式，利用玻璃幕墙与主体结构连接节点处量测的动应变推导出玻璃幕墙传递

荷载的计算方法，最后提出玻璃幕墙传递荷载获取方法的应用及评价方法。

通过实验室搭建玻璃幕墙结构实验模型验证玻璃幕墙传递荷载获取方法的

可行性。设计玻璃幕墙结构实验，明确风荷载在实验结构模型中的传力路径，

在现场实验室中搭建模型，以实测手段采集连接节点的动应变，验证其实际可

操作性，并计算玻璃幕墙传递荷载，再结合模型实际输入荷载，评价玻璃幕墙

传递荷载获取方法的准确性，其获取相对误差小于5%，为工程应用奠定基础。

基于有限元数值模拟对玻璃幕墙传递荷载获取方法的理论正确性进行进一

步验证。建立玻璃幕墙结构实验模型的ABAQUS有限元模型，并对螺栓及螺栓

孔洞处的网格划分进行拆分处理，以获得较好的结构化网格；基于玻璃幕墙节

点输出动应变，获取玻璃幕墙传递荷载，并评价其获取精度，相对误差均小于

1.5%，表现出较好的准确性，最后与现场实验结果对比，进一步明确误差来源。

利用玻璃幕墙传递荷载获取方法估计强风作用下高层结构玻璃幕墙体系对

主体结构的作用力并进行方法验证。搭建了高层结构玻璃幕墙节点动应变量测

系统，完成强风作用下玻璃幕墙传递荷载的获取。再基于玻璃幕墙传递荷载得

到测点处局部平均风压，通过分别与规范计算理论平均风压和实测风速换算平

均风压进行对比，验证获取风压的合理性。再通过数值模拟验证实测节点动应

变与模拟输出动应变相对误差基本小于5%，进一步验证了该方法的准确性。

关键词：高层结构；玻璃幕墙；传力特性；传递荷载；光纤光栅应变片

Abstract

Thispapermainlyproposesanewmethodbasedonon-sitemeasurementsto

obtaintheforceexertedbytheglasscurtainwallsystemonthemainstructureunder

windload.ThismethodisbasedonFiberBraggGratingstraingaugestomeasurethe

dynamicstrainsofkeyforce-transmittingcomponentsattheconnectionnodes

betweentheglasscurtainwallframeandthemainstructure,andthencalculatesthe

forceoftheglasscurtainwallsystemonthemainstructureunderwindload.The

abovemethodisreferredtoastheglasscurtainwalltransferloadacquisitionmethod.

Thispaperusesmethodssuchastheoreticalanalysis,fieldexperiments,andfinite

elementnumericalsimulationtodeeplyexploretheforcetransmissionmechanism

betweentheglasscurtainwallframeandthemai