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多层悬吊幕墙体系变形控制研究

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2012-12-10
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[摘要]:针对目前越来越多的幕墙项目为追求更通透的立面效果而采用多层悬吊体系幕墙,且呈现形式多样化的趋势,本文对比性地分析多层悬吊幕墙体系和双向拉索结构幕墙体系的工作原理。对多层悬吊幕墙体系的结构特点,如变形大、影响变形的因素组合效应明显和施工难度大等特点做了分析。在总结一些多层悬吊幕墙体系案例的基础上,阐明多层悬吊幕墙设计和施工要点,提出变形控制方法,为精确安装幕墙提供设计和施工依据,为越来越多的多层悬吊幕墙设计和施工提供思路和经验。
[关键词]:多层悬吊幕墙;双向拉索结构;变形控制; 幕墙设计;幕墙施工

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  根据实际的施工过程,幕墙变形分析需要考虑幕墙及悬吊结构变形和主体结构变形引起的变形,其中悬吊体系在主体结构的吊挂点的刚度不均匀性引起的竖向不均匀变形约为10mm[6]。由于幕墙设计能吸收相邻组吊杆变形差的局限性( 不大于30mm),导致对悬吊支撑结构安装时必须进行调整来满足这一要求,悬吊结构安装过程如下( 对二区进行分析):

  1)幕墙及支撑钢结构安装顺序,环梁是由上而下安装顺序,幕墙单元板块安装顺序由下而上。

  2)环梁安装顺序分析,对于最顶部环梁,下面每安装一层环梁,都引起最顶部环梁向下位移。如果安装第一层环梁引起吊点的竖向位移K1, 安装第i层环梁,引起吊点的竖向位移为Ki。根据分析结论:顶部第一层环梁的竖向位移:K=K1+K2+…K12第二层环梁的竖向位移:K=K2+K3+…K12第12 层环梁的竖向位移:K=K12;

  3)幕墙安装分析,幕墙是由最下层向上安装,且此时环梁安装完毕,每安装一层单元板块,引起吊点竖向变形为Mi,幕墙安装完毕,同一个吊点,各层竖向变形一致,所以由安装幕墙引起各层的竖向位移为:M=M1+M2+……+M12
  4)拉杆的伸长变化分析,根据拉杆的受力特点,最顶部拉杆承担以下层所有的环梁及幕墙自重,最下层环梁仅承担最下层的环梁及环梁下层的单元板块重量, 层间的变化值为J。

  5)附加恒载引起吊点竖向位移值为N.
  6)环梁的定位标高调整原则预调高值为安装环梁的竖向值S=K+J+M+N根据以上分析思虑,各吊杆竖直方向荷载作用下每组拉锁吊点预抬高尺寸如图3.1.3 所示,在重力荷载作用下拉杆变形如图3.1.4 所示。结果表明,采取安装预抬高的措施,不仅能满足幕墙安装精度,也能满足相关技术要求。

  3.2 幕墙适应变形设计分析
  为了使幕墙能满足柔性幕墙支撑钢结构体系的变形变位能力。本工程采用了2 级转接件作为外幕墙与支撑钢结构之间的连接系统如图3.2.1 所示。第一级转接件为钢板凳,也称为一次转接件,直接于工厂内焊接在环梁上。第二级转接件为合金构件,与一次转接件连接,幕墙单元挂于其上。钢板凳与弧形挂座之间有多方向调节的设计,弧形挂座与钢牛腿之间又设计有多方向调节,从而实现" 三向六自由度" 调整,安装精度高,保证产品质量[9]

  3.3 多层悬吊幕墙支撑体系施工分析
  为了模拟施工过程中多层悬吊幕墙支撑体系的的变形,能达到精确安装,在工程的安装中采用一种先进的BIM(Building Information Modeling) 技术,他一种由计算机三维模型所形成的数据库,不仅包含了建筑师和建筑幕墙工程师的设计信息,而且可以容纳从设计到建成使用,甚至是使用周期终结的全过程信息,如图3.3.1 所示,并且各种信息始终是建立在一个建筑幕墙三维模型数据库中[10] 。他可以将施工模拟变成一个真正可见的现实,并给每个构件加上时间、信息,按照施工方案进行模拟,不断优化施工方案。他可以基于创建的现场施工工况模型以及施工机具模型如图3.3.2 所示,可以有效检查包括现场施工方法的可行性等,优化施工方案。

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