单层索网玻璃幕墙与主体结构地震响应的整体分析

点式玻璃幕墙单层索网柔性支承体系将晶莹通透的建筑玻璃和简洁细小的单层索网有机结合,成为建筑与结构设计融合经典.而当前关于单层索网点式玻璃幕墙抗震性能研究甚少,尤其是主体结构对其地震响应的影响.本文针对不同的主体结构和单层索网的耦合模型,对单独索网地震响应研究进行整体分析.分析结果表明:耦合模型的自振特性具有一定的独立局部自振特性;主体结构对单层索网的地震二次输入影响受主体结构和单层索网自振特性的影响,主要表现为二次输入频谱特性和输入幅值的不同;主体结构对单层索网的地震响应较大,可不同程度的放大或者减弱地震作用;主体结构对索网高阶振型具有激发效应.因而对现有规范玻璃幕墙设计不考虑主体结构的做法提出了挑战,为进一步研究主体结构对幕墙的影响提供参考.     

预应力自平衡索桁架的动力性能分析

预应力自平衡索桁架作为点支玻璃幕墙的支承体系有着广泛的应用,该文研究了这一结构形式的自由振动和强迫振动。考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系非线性振动方程。通过Galerkin方法,将偏微分程转化为常微分方程,并采用L P法及KBM法对常微分方程进行了求解。结合工程实例分析了温度变化、振幅、外激励等因素对点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系非线性振动的影响。结果表明,点支式玻璃幕墙预应力自平衡索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,其非线性振动     

考虑地震耦合效应的单元式玻璃幕墙地震作用研究

对一种隐框单元式玻璃幕墙进行了研究,考虑单元式玻璃幕墙与主体结构的相互关系,建立了单元式玻璃幕墙地震耦合作用的振动控制微分方程,以简谐波为实际工程的输入波,研究了结构自振周期、单元式玻璃幕墙系统自振和地面运动周期对幕墙耦合动力响应的影响。以El-Centro波作为输入,研究了单元式玻璃幕墙的地震反应现象,分析了单元式玻璃幕墙在地震作用下的破坏机理,为单元式玻璃幕墙的抗震设计提供些参考。     

拉杆桁架在金字塔点支式玻璃幕墙工程中的应用

天津市泰丰公园泰丰植物园为一金字塔式建筑 ,主体为钢结构 ,点支式玻璃幕墙的支承结构为支承于主体结构上的拉杆 (索 )桁架。利用ANSYS计算软件对玻璃面板及其支承结构进行了计算分析。建筑物轻盈剔透 ,结构形式新颖。     

大跨弦支穹顶结构非一致地震响应研究

对椭圆形弦支穹顶屋盖结构的动力特性和地震响应进行了有限元分析.分析中考虑了预应力大变形作用以及不同预应力水平的影响.通过结构前60阶自振频率和模态振型的对比分析,发现该弦支穹顶结构模态频率分布相当密集,以中间张弦穹顶的竖向自由振动模态为主.结构的地震响应计算结果表明,在多维多点非一致地震激励下,该弦支穹顶结构的位移响应以及环索、撑杆等重要构件的内力响应随着地震波波速的增大而减小,并逐步接近其一致地震激励下的动力响应.     

大跨度点支式幕墙支承结构风振性能分析

广州新白云机场航站楼主楼点支式玻璃幕墙结构,长108m、高33m,采用钢桁架与预应力索桁架交叉的混合支承体系。本文针对该幕墙支承体系的三种结构方案,应用非线性有限元软件,对其风激动力性能进行分析,给出了方案合理性的评价。主要工作有:应用子空间迭代法分别对单榀索桁架和整体结构进行自振特性分析,得到相应的频率和振型;应用非线性随机模拟风振分析方法分别对三种结构方案进行整体分析,得到结构在脉动风作用下的响应时程;对风振分析结果进行统计分析,得到可供设计参考的风振系数。计算结果表明:三种结构方案的风振动力性能差别较大;其中,方案一最差,在脉动风作用下发生了弯扭跳跃式失稳;方案三最好,表现出良好的动力稳定性和整体工作性能。     

点支式玻璃幕墙索桁架支承体系自振特性算例及分析

国内对点支式玻璃幕墙索桁架支承体系的自振性能研究较少。基此,利用ANSYS软件对索桁架的自振特性进行了探讨,并讨论了索桁架布置形式、拉索截面积、索桁架矢高、撑杆截面积、拉索预应力、索桁架跨度等因素对其自振频率的影响。得到了一些有实用意义的结论。这些结论对该种结构抗风、抗震设计及主次结构共振分析具有指导意义。     

单层平面索网玻璃幕墙动力性能研究

为了研究单层平面索网支承体系的自振频率与振型的特性,建立不同高宽比的点支式玻璃幕墙支承结构有限元计算模型,得出了单层平面索网支承体系的自振频率与振型特性的基本规律。研究表明索网幕墙结构支承体系的频率密集,并随高宽比的变化而变化。     

点支式玻璃幕墙张拉索杆支承体系自振特性参数分析

张拉索杆结构是点支式玻璃幕墙最常见的支承体系之一,属于一种柔性结构,对外荷载的作用比较敏感。建立了点支式玻璃幕墙张拉索杆支承体系的非线性动力特性分析的有限元模型,分析了该结构的自振频率与各阶振型,并进一步研究了初始预拉力、拉索截面面积、撑杆截面面积和撑杆长度几个主要的设计参数以及玻璃质量变化对该结构的自振频率的影响。     

江苏信息大厦玻璃幕墙索支承体系静动力性能分析

点支式玻璃幕墙鱼腹式索桁架结构由于其轻盈、通透的特点得到了广泛的应用,其一般都是对称支承布置,当结构由对称支承变为非对称支承时,由于其抵抗不对称变形的能力较弱,结构的力学性能会发生较大的改变,需要作进一步的探讨。为此结合江苏信息大厦玻璃幕墙鱼腹式索桁架工程,采用了模型试验和理论分析的方法,对该鱼腹式索桁架结构在非对称支承条件下静动力性能进行了研究,并得到可供设计参考的风振系数建议值。     

风荷载与地震耦合作用下超高层建筑的结构损伤与玻璃幕墙坠落研究

超高层建筑服役周期长,在其全寿命周期内有可能遭受风和地震同时作用,需针对主体结构和玻璃幕墙受风、地震单独和耦合作用进行研究。基于结构高度为300.5 m超高层框架-核心筒结构,依据相关规范要求建立主体结构与玻璃幕墙整体有限元分析模型,根据场地条件选取3组三向地震动记录,并通过已完成的1∶440缩尺模型风洞试验获得10、50 a和100 a重现期的风压时程。采用非线性时程分析方法,研究风荷载、地震单独与耦合作用对主体结构和玻璃幕墙受力性能的影响。结果表明：玻璃幕墙对主体结构的影响较小,而主体结构对玻璃幕墙的影响则较大,其变形超过玻璃幕墙由荷载直接作用所产生的变形。在风荷载或地震单独作用下,主体结构的非线性响应和玻璃幕墙的破坏情况均随荷载强度增大而增大;在地震作用下,主体结构进入非线性状态后,结构顶点位移和层间位移角的增幅超过基底剪力的增幅,但低于峰值加速度的增幅;在风荷载作用下,主体结构处于弹性工作状态,基底剪力和倾覆弯矩随风压增大呈线性增长,但因变形响应特性不同,变形产生非线性增长,结构扭转效应增大;在风荷载与地震耦合作用下,主体结构和玻璃幕墙的非线性响应超出风荷载或地震单独作用的简单叠加,结构变形为单独作用简单叠加值的110%~134%。结构刚度变化较大的加强层及其邻近1~2层,侧风面负风压较大,玻璃幕墙容易破坏而坠落,设计时需注意加强。     

Study on structural damage and falling of glass curtain wall of super high-rise building under coupling action of wind and earthquake

超高层建筑服役周期长，在其全寿命周期内有可能遭受风和地震同时作用，需针对主体结构和玻璃幕墙受风、地震单独和耦合作用进行研究。基于结构高度为300.5 m超高层框架-核心筒结构，依据相关规范要求建立主体结构与玻璃幕墙整体有限元分析模型，根据场地条件选取3组三向地震动记录，并通过已完成的1∶440缩尺模型风洞试验获得10、50 a和100 a重现期的风压时程。采用非线性时程分析方法，研究风荷载、地震单独与耦合作用对主体结构和玻璃幕墙受力性能的影响。结果表明：玻璃幕墙对主体结构的影响较小，而主体结构对玻璃幕墙的影响则较大，其变形超过玻璃幕墙由荷载直接作用所产生的变形。在风荷载或地震单独作用下，主体结构的非线性响应和玻璃幕墙的破坏情况均随荷载强度增大而增大；在地震作用下，主体结构进入非线性状态后，结构顶点位移和层间位移角的增幅超过基底剪力的增幅，但低于峰值加速度的增幅；在风荷载作用下，主体结构处于弹性工作状态，基底剪力和倾覆弯矩随风压增大呈线性增长，但因变形响应特性不同，变形产生非线性增长，结构扭转效应增大；在风荷载与地震耦合作用下，主体结构和玻璃幕墙的非线性响应超出风荷载或地震单独作用的简单叠加，结构变形为单独作用简单叠加值的110%~134%。结构刚度变化较大的加强层及其邻近1~2层，侧风面负风压较大，玻璃幕墙容易破坏而坠落，设计时需注意加强。     

柔性支承点支式玻璃幕墙的抗风设计与分析

为了正确评价柔性支承点支玻璃幕墙的风振响应,通过风模拟而生成一系列准静态荷载,与非线性有限元方法相结合,建立了一套时程分析方法,并对照频域分析的结果,验证了该方法的可行性。依据一个实际工程两种设计方案的分析比较,对点支玻璃幕墙抗风设计中风振系数的确定提出一些建议,供设计参考。     

Analysis on properties of cooperative work and control of curtain wall support structure with main structureof the Shanghai Tower

将幕墙支撑结构与主体结构建立整体有限元分析模型,对幕墙支撑结构与主体结构的协同工作特性进行了详细分析,主要包括设备层吊点不均匀竖向变形特性及其对幕墙玻璃板块安全和支撑结构受力的影响分析,水平荷载作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力的影响分析,竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对主体结构幕墙的影响分析,由此提出相应的设计调整措施。分析结果表明,重力荷载作用下,幕墙支撑结构的不均匀变形超过幕墙玻璃板块变形的容许范围,可导致幕墙玻璃板块破坏,通过调整设备层楼面结构布置和休闲层楼板刚度,可减小吊点变形差异,保证幕墙玻璃板块的安全;重力荷载、水平荷载作用下,支撑结构环梁与主体结构的竖向相对变形将引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑结构受力安全;竖向地震作用下,幕墙支撑结构将产生较大的不均匀变形对幕墙玻璃板块受力带来不利影响,吊杆产生较大附加轴力,环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙支撑结构的安全。     

点支式玻璃幕墙支承体系的分类及构件性能分析

点支式玻璃幕墙体系以良好的通透性和安全性以及优美的建筑表现在国外获得广泛的应用,随着我国建筑材料生产技术的发展和现代建筑艺术造型的兴起,点支式玻璃幕墙这种新的建筑形式在我国也得到了快速的发展。玻璃幕墙出现在各种不同风格的建筑物上,因此也产生了不同的幕墙结构体系。本文通过点支式幕墙的支承分类、不同支承结构特点的论述以及主要组成材料的技术分析,对不同结构体系的点支式玻璃幕墙的设计原则和在实际工程施工中需解决的技术问题进行了论述,阐明了点支式玻璃幕墙的一般设计规范、不同幕墙支承体系的设计要点和技术分类,同时对不同幕墙支承结构的材料组成在技术层面上作了充分的论证,希望能够对国内类似的点支式幕墙结构的应用提供一些参考。     

点支幕墙抗风可靠性分析

风荷载作用下点支幕墙支撑体系的挠度控制是幕墙设计中的主要问题之一.基于蒙特卡罗法，提出了点支幕墙体系抗风挠度控制可靠性分析方法，得到了不同风压分布模型下幕墙最大位移的累积分布函数和抗风可靠度，并总结出一些重要结论。     

四点支承玻璃抗风压性能试验研究

本文以某点支式玻璃幕墙工程抗风压性能实验为例,测得了四点支承玻璃的压力差一挠度曲线,并将试验结果与规范JGJ102—2003的计算结果进行比较,对现行规范中四点支承玻璃挠度计算和挠度计算折减系数进行了探讨,为今后规范的进一步完善、修订及四点支承玻璃在点支式幕墙工程中的应用提供了试验依据。     

点支式幕墙支撑结构风振系数计算

目前幕墙规范中采用阵风系数来代替风振系数对幕墙支承结构进行风振计算,这与实际情况差异较大,本文为此提出了基于简支梁模型的幕墙风振系数算法.基于随机振动理论,笔者首先导出了幕墙结构随机风荷载作用下响应的具体表达式,并由此建立了点支式幕墙风振系数的简化计算公式,并通过数值仿真计算验证了该算法的有效性.该计算公式与现行荷载规范中风振系数的表达式在外形上基本一致,可方便的应用于实际设计,也可作为修订规范或规程时的参考.     

玻璃幕墙的结构设计

叙述了玻璃幕墙结构抗震和抗风设计方法．主要内容为：幕墙抗震与抗风设计的基本原则，幕墙上作用的荷载和地震、温度作用；玻璃、铝合金的力学性能和强度设计值；玻璃幕墙各构件的承载力计算方法以及幕墙与主体结构的连接构造设计．