全玻玻璃幕墻穩(wěn)定性研究.pdf

1、玻璃幕墻的出現(xiàn)已有一百多年，在國(guó)內(nèi)，玻璃幕墻的發(fā)展也有二十多年歷史。近年來(lái)，由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，玻璃幕墻在國(guó)內(nèi)得到了前所未有的飛速發(fā)展。隨著人們思想觀念的發(fā)展，玻璃幕墻朝著通透化、輕型化的方向發(fā)展。全玻璃幕墻以其良好的建筑效果以及無(wú)與倫比的通透性，越來(lái)越受到建筑師們的青睞，應(yīng)用非常廣泛。 隨著玻璃幕墻的發(fā)展，國(guó)內(nèi)高校和科研院所對(duì)玻璃幕墻的研究也越來(lái)越多，既有理論研究也有試驗(yàn)研究。然而，目前的研究主要集中在幕墻面板玻璃。這些研

2、究大多都從材料的角度出發(fā)，研究玻璃受荷載作用時(shí)截面的應(yīng)力以及變形等規(guī)律。很少有研究從整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的角度對(duì)幕墻進(jìn)行研究。并且相當(dāng)多研究也都只是將玻璃看作是一種純粹的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)用作承重構(gòu)件的玻璃的研究很少。 隨著玻璃制造工藝的發(fā)展，玻璃的性能越來(lái)越好。玻璃鋼化技術(shù)發(fā)明以后，玻璃的強(qiáng)度得到大大的提高。這使得玻璃在建筑中扮演的角色實(shí)現(xiàn)改變成為可能。在玻璃強(qiáng)度得到保證的前提下，玻璃開(kāi)始逐漸被人們用來(lái)作為承重構(gòu)件?，F(xiàn)在，我們?cè)诮ㄖ袝r(shí)常

3、可以看到用作承重構(gòu)件的玻璃。全玻璃幕墻中的玻璃肋就是典型的例子。全玻璃幕墻面板所受的荷載首先傳到玻璃肋，再由玻璃肋傳給主體結(jié)構(gòu)。玻璃肋的跨長(zhǎng)一般都相當(dāng)大，特別是點(diǎn)連接玻璃肋。與玻璃肋的跨長(zhǎng)相比，玻璃肋厚度非常小。既長(zhǎng)且薄的幾何特點(diǎn)使得玻璃肋的側(cè)向剛度很小，在沒(méi)有側(cè)向支撐的條件下極易發(fā)生平面外的失穩(wěn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于全玻璃幕墻穩(wěn)定的研究還處于起步階段?，F(xiàn)有規(guī)范對(duì)于玻璃肋穩(wěn)定的設(shè)計(jì)也未給出有效的指導(dǎo)。現(xiàn)有的理論及研究水平對(duì)全玻璃幕墻的發(fā)展已經(jīng)

4、產(chǎn)生了制約。本文內(nèi)容就是對(duì)全玻璃幕墻穩(wěn)定的一些問(wèn)題進(jìn)行研究。筆者希望通過(guò)本文的工作對(duì)全玻璃幕墻的穩(wěn)定研究起推動(dòng)作用，同時(shí)能給實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供一些有效的參考。 在現(xiàn)有規(guī)范中，因未給出玻璃肋屈曲臨界荷載計(jì)算式，所以對(duì)玻璃肋是否會(huì)發(fā)生失穩(wěn)無(wú)法進(jìn)行判斷。雖然町以借助有限元軟件對(duì)玻璃肋進(jìn)行穩(wěn)定分析，但這對(duì)于從事幕墻工程設(shè)計(jì)的普通設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，顯然具有相當(dāng)大的困難。提出一個(gè)有效的臨界荷載計(jì)算式非常重要。在本文中，筆者根據(jù)點(diǎn)連接玻璃肋的實(shí)際受

5、力邊界特點(diǎn)，首先將點(diǎn)連接玻璃肋簡(jiǎn)化成一受多個(gè)集中荷載作用的簡(jiǎn)支梁受力模型。之后，筆者以薄壁桿件的有關(guān)理論為基礎(chǔ)，采用簡(jiǎn)支梁受力模型，通過(guò)理論推導(dǎo)提出了點(diǎn)連接玻璃肋發(fā)生平面外失穩(wěn)的臨界荷載計(jì)算式。將該式得到的結(jié)果與ANSYS數(shù)值分析解進(jìn)行了比較——二者吻合相當(dāng)好?？梢?jiàn)，本文得到的計(jì)算式是正確的，其結(jié)果是可靠的。對(duì)于膠接玻璃肋，既可以簡(jiǎn)化成一長(zhǎng)邊受側(cè)向支撐的簡(jiǎn)支梁，也可以看成一塊三邊簡(jiǎn)支板。本文筆者聯(lián)合運(yùn)用梁和板的受力模型以及相關(guān)知識(shí)，通過(guò)

6、理論推導(dǎo)也提出了膠接玻璃肋屈曲臨界荷載的計(jì)算式。同樣，通過(guò)與ANSYS數(shù)值分析解比較驗(yàn)證了該計(jì)算式的正確性。 對(duì)于全玻璃幕墻穩(wěn)定的變化規(guī)律本文亦做了有關(guān)的研究。玻璃肋穩(wěn)定的影響因素包括玻璃肋自身的幾何尺寸，如玻璃肋的跨高比和玻璃肋的厚度等。此外，駁接爪連接件的安裝位置也會(huì)對(duì)點(diǎn)連接玻璃肋的穩(wěn)定產(chǎn)生影響。本文中，作者以合理的有限元分析模型，運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)全玻璃幕墻穩(wěn)定的影響因素進(jìn)行了研究分析。全玻璃幕墻的穩(wěn)定性隨著玻璃肋厚度的

7、增加或跨高比的減小而提高。駁接爪連接件的安裝位置盡量靠近剪心。同時(shí)，根據(jù)變化規(guī)律提出了一些提高穩(wěn)定的方法。通過(guò)比較知道要提高穩(wěn)定性，增加玻璃肋厚度比減小跨高比更好。 實(shí)際工程中的玻璃肋的穩(wěn)定還受到玻璃肋初始缺陷的影響。實(shí)際構(gòu)件由于制造、施工等的因素總會(huì)給實(shí)際構(gòu)件帶來(lái)一定的初始缺陷。對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線(xiàn)性穩(wěn)定分析是非常必要的。全玻璃幕墻存在的缺陷可能有幾何模型的缺陷和荷載的缺陷等。本文中，筆者借助有限元分析軟件對(duì)全玻璃幕墻的進(jìn)行非線(xiàn)