淺談維護結(jié)構(gòu)的支撐體系——記深圳市大運會游泳館屋面幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　4.3 檁條之間的連接設(shè)計:
　　檁條之間的連接設(shè)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(shè)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(wǎng)格體系。該鋼結(jié)構(gòu)體系與幕墻面板平行,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,幕墻表面平整度容易得到保證。平面內(nèi)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(jié)構(gòu)支撐體系靜力計算分析
　　5.1 設(shè)計基本參數(shù):
　　深圳大運中心項目外圍護結(jié)構(gòu)工程設(shè)計基準期為50年;基本風壓為0.75kn/m² ,由于建筑體型復(fù)雜,風荷載通過風洞試驗獲得;該項目所處地區(qū)地面粗糙度類別為B類,場地類別為Ⅱ類;該地區(qū)地震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度值為0.10g,設(shè)計地震分組為第一組;屋面系統(tǒng)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(shè)計年溫差按+45℃和-25℃考慮。

　　5.2計算模型:
　　在屋面幕墻鋼結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動約束。計算模型與圖紙中設(shè)計的節(jié)點連接構(gòu)造一致。

　　5.3 計算結(jié)果:
　　在同濟大學(xué)開發(fā)的3D3s鋼結(jié)構(gòu)計算軟件中,首先建好計算模型,再導(dǎo)入荷載信息——包括面板和轉(zhuǎn)接件的重力(鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定和變形都控制在現(xiàn)行規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。

　　6 游泳館屋面幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐體系的特點及注意事項
　　游泳館外圍護結(jié)構(gòu)工程屋面幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐體系的特點在于:每個三角形單元板塊的鋼結(jié)構(gòu)檁條組成為一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),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(yīng)力釋放掉,代之以溫度變形。此支撐系統(tǒng),主檁、次檁、邊檁截面高度一致,外觀平整,與維護結(jié)構(gòu)裝飾面板協(xié)調(diào)統(tǒng)一,可視性好,既可用于幕墻,也可用于采光頂。在實際工程設(shè)計中,需要注意下列事項:

　　首先,該支撐系統(tǒng)適合于各種角度幕墻、采光頂?shù)脑O(shè)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(wěn)定的網(wǎng)。鋁合金型材由于其不利于焊接和承壓,很難確保連接節(jié)點的剛性,因此不適合采用。鋼型材在節(jié)點連接設(shè)計中也必須確保整個結(jié)構(gòu)平面內(nèi)外的穩(wěn)定性。

　　第二,幕墻在主平面內(nèi)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(nèi)一個方向的全部荷載。

　　第三,幕墻表面與主體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)有足夠的空間,便于連接件的設(shè)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(nèi)荷載分量盡量小一些。

　　第五,在進行節(jié)點設(shè)計時,伸縮縫及長圓孔尺寸的設(shè)計除考慮結(jié)構(gòu)受溫度作用的變形外,還應(yīng)考慮構(gòu)件的加工和安裝誤差。以確保該功能的實現(xiàn)。

　　第六,在作支撐結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計時,注意考慮節(jié)點構(gòu)造方便施工,具有可行的三維調(diào)節(jié)功能。

　　參考文獻
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　　[3] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,GB50017-2000
　　[4] 《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,GB50429-2007
　　[5] 《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》,JGJI02-2003

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