构件式玻璃幕墙支承结构设计及研究

摘要

玻璃幕墙作为一种新型的建筑外围结构被大量使用，特别是构件式玻璃幕墙因其技术成熟、施工简单用之更多。然而，在众多已建成的幕墙工程中时常有玻璃坠落、横梁扭转等不安全现象发生。因此，如何保证幕墙的安全性能成为幕墙行业特别关注的问题。本文结合工程实例，针对构件式玻璃幕墙在设计过程中存在的问题进行了一系列的研究。
　　构件式玻璃幕墙中的立柱是支承幕墙的关键构件，其受力计算正确与否不仅影响幕墙的安全可靠性，也是影响幕墙建设投资的主要因素。本文结合实际工程的设计结果，经过理论分析比较，得出多跨铰接梁力学模型与立柱实际受载情况比较吻合，并且应用有限单元法对立柱结构进行应力、挠度数值分析，使得多跨铰接梁力学模型的数值计算简单易行:对于超高层建筑，风荷载对立柱的结构设计有较大影响，应根据工程实际条件，按照等刚度原理进行立柱的设计。
　　针对已有工程上出现的横梁扭转现象，对横梁及其连接件的偏心受力进行了研究，并且结合实例计算验证了玻璃板块的自重对横梁产生的偏心作用较大，在构件式玻璃幕墙设计过程中，应当对横梁及其连接件进行偏心受力校核。
　　在幕墙工程设计中，通常只对通用楼层的单个构件进行有限元分析，忽视了不同位置幕墙受力情况以及构件之间相互作用对整体系统的影响。本文通过编制命令流的方法对玻璃幕墙整体系统进行了有限元分析，获得了整体系统的受力分布情况，与传统设计方法对比后可知:构件间的相互作用可以提高构件的承载力，并且支座位置不同对幕墙整体系统受力具有一定影响。因此，建议在幕墙设计时应当根据工程具体条件合理设置支座的位置。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．课题背景及研究意义

1．2 国内外发展情况及研究现状

1．2．1 国外发展及研究现状

1．2．2 国内发展及研究现状

1．3 构件式玻璃幕墙工程存在的问题

1．4 本文研究内容

1．5 本章小结

第2章 构件式玻璃幕墙的设计理论及实例计算

2．1 构件式玻璃幕墙设计理论

2．1．1 基本构成及设计理论

2．1．2 荷载类型

2．1．3 荷载效应组合

2．1．4 构件设计

2．1．5 连接设计

2．2 工程设计实例

2．2．1 工程简介

2．2．2 工程基本设计参数

2．2．3 立柱结构计算

2．2．4 横梁结构计算

2．2．5 连接件计算

2．2．6 玻璃板块及结构胶的选用

2．3 本章小结

第3章 立柱结构研究

3．1 立柱力学模型分析

3．1．1 单跨梁力学模型

3．1．2 双跨梁力学模型

3．1．3 连续梁力学模型

3．1．4 多跨铰接梁力学模型

3．2 单支座多跨铰接梁理论分析

3．2．1 梁端支反力计算

3．2．2 弯矩计算

3．2．3 挠度计算

3．2．4 剪力计算

3．3 简支梁与多跨铰接梁实例分析

3．3．1 简支梁力学模型计算

3．3．2 等跨单支座多跨铰接梁力学模型计算

3．3．3 不等跨单支座多跨铰接梁力学模型计算

3．4 本章小结

第4章 横梁及连接件的研究

4．1 横梁及连接件受力情况分析

4．2 横梁抗扭校核

4．2．1自重作用下的剪应力计算

4．2．2 水平荷载作用下剪应力计算

4．2．3 偏心扭转产生的剪应力计算

4．2．4 实例分析

4．3 螺栓连接分析

4．3．1 螺栓抗剪计算

4．3．2 螺栓抗拉计算

4．4 角码结构分析

4．4．1 角码壁承压计算

4．4．2 角码的抗剪强度计算

4．4．3 角码的抗弯强度计算

4．5 本章小结

第5章 构件式玻璃幕墙支承构件的有限元分析

5．1 有限单元法简介

5．1．1 有限单元法原理

5．1．2 有限元基本步骤

5．1．3 ANSYS有限元软件在本文的应用

5．2 立柱结构有限元分析

5．2．1 双跨梁力学模型有限元分析

5．2．2 多跨梁力学模型有限元分析

5．3 风荷载对立柱结构的影响

5．3．1 风荷载标准值的计算

5．3．2 不同高度风荷载对立柱设计的影响

5．4 本章小结

第6章 构件式玻璃幕墙整体系统的有限元分析

6．1 整体系统有限元分析的必要性

6．2 有限元模型的建立

6．2．1 基本参数设置

6．2．2 单元类型

6．2．3 简化处理方法

6．3 构件式玻璃幕墙系统抗风压及地震作用下的有限元分析

6．4 构件式玻璃幕墙整体系统性能研究

6．4．1 中空玻璃的应力及挠度分析

6．4．2 立桂结构的应力及挠度分析

6．4．3 横梁结构的应力及挠度分析

6．5 不同支座位置对整体系统的影响

6．5．1 不同支座位置对玻璃板块的影响

6．5．2 不同支座位置对立柱结构的影响

6．5．3 不同支座位置对横梁结构的影响

6．5．4 不同支座对不同构件产生的影晌比较

6．6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间所发表的论文