建筑幕墻裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

【中玻網(wǎng)】裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個比較優(yōu)化的過程，需要解決以下幾個因素之間的矛盾：1）建筑師要求的外觀尺寸；2）結(jié)構(gòu)需要的連接方式；3）對幕墻立柱橫梁的影響；4）施工安裝的要求。以下分別就鋁合金型材裝飾線條、鋁板裝飾線條、以及石材裝飾線條的典型例子進(jìn)行分析。

　　鋁合金型材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

　�。ㄒ唬┑湫偷匿X合金型材裝飾線條節(jié)點(diǎn)

　　（二）結(jié)構(gòu)分析

　　鋁合金型材裝飾線條常見高層度在300左右，裝飾線條為整體式的截面或者兩個截面組合體，因此裝飾線條自身截面剛度非常大，足以抵抗風(fēng)荷載或者外沖擊荷載的作用。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析主要針對支撐裝飾線條的連接結(jié)構(gòu)和幕墻立柱。此外連接結(jié)構(gòu)在構(gòu)造上需要滿足可拆卸。

　　1.連接結(jié)構(gòu)分析

　　連接結(jié)構(gòu)主要為了抵抗裝飾線條自重和側(cè)向風(fēng)荷載作用。裝飾線條安裝采用懸掛式，在頂部設(shè)置連接掛點(diǎn)支撐自重，因?yàn)榫�條自重不大，可采用自攻螺釘連接承重。側(cè)向風(fēng)荷載對裝飾線條連接結(jié)構(gòu)和幕墻立柱影響比非常大，常見連接結(jié)構(gòu)為剛性板連接和螺栓連接兩種情況。以下分別就這兩種連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

　　（1）剛性板連接結(jié)構(gòu)

　　采用SAP2000建模分析兩種布置情況下剛性板連接結(jié)構(gòu)模型。

　　模型假設(shè)：鋁合金立柱為150x75x3計(jì)算跨度為4.2m;裝飾線條為300x100x3;側(cè)向風(fēng)荷載為2kPa；連接結(jié)構(gòu)件為剛性板連接，考慮頂?shù)走B接和等間距布置兩種情況

　　由計(jì)算模型分析結(jié)構(gòu)比較可得到如下結(jié)論：

　　1）連接結(jié)構(gòu)主要傳力點(diǎn)作用于頂?shù)走B接處；

　　2）鋁合金型材裝飾線條兩點(diǎn)支撐與多點(diǎn)支撐等效；

　　3）裝飾線條可簡化為頂?shù)字蔚暮喼Я涸O(shè)計(jì)；

　　4）頂?shù)走B接結(jié)構(gòu)的幕墻立柱側(cè)向變形小于等距多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)的幕墻立柱側(cè)向變形；

　　5）裝飾線條建議考慮頂?shù)走B接方案，多點(diǎn)連接方案不利于幕墻立柱側(cè)向撓度控制。

　�。�2）螺栓連接結(jié)構(gòu)

　　螺栓連接結(jié)構(gòu)一般為等間距布置；線條側(cè)向荷載產(chǎn)生的

　　支撐偏心彎矩需要螺栓與支撐點(diǎn)形成力偶抵抗，支撐點(diǎn)作用于幕墻面或者幕墻型材，為受壓區(qū)域，因此需要考慮此區(qū)域的抗壓強(qiáng)度承載力。采用SAP2000建模分析螺栓兩點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)模型，

　　模型假設(shè)：鋁合金立柱為150x75x3計(jì)算跨度為4.2m;

　　裝飾線條為280x75x3;側(cè)向風(fēng)荷載為2kPa；連接結(jié)構(gòu)件為螺栓連接，考慮頂?shù)走B接和多點(diǎn)等間距布置兩種情況。

　　由計(jì)算模型比較可得到如下結(jié)論：

　　1）多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)模型線條與幕墻立柱變形是協(xié)調(diào)一致的。

　　2）多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)幕墻立柱側(cè)向剛度為立柱與線條側(cè)向剛度之和。

　　3）多點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)側(cè)向偏心彎矩分布均勻，方便連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　4）兩點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)線條與幕墻立柱變形不協(xié)調(diào)，頂?shù)走B接主要受力，對連接設(shè)計(jì)不利。

　　小結(jié):

　　比較剛性板連接結(jié)構(gòu)和螺栓連接結(jié)構(gòu)，各有自身特點(diǎn)，剛性板連接結(jié)構(gòu)推薦頂?shù)走B接方案，螺栓連接結(jié)構(gòu)推薦等間距布置方案。此兩種方案都會對幕墻立柱產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，剛性板連接方案在連接點(diǎn)處需要著重考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。螺栓連接結(jié)構(gòu)因?yàn)榕まD(zhuǎn)發(fā)生在幕墻立柱全截面，為保證幕墻立柱不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，因此需要扭轉(zhuǎn)剛度非常大的閉合截面。

　　鋁板裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

　�。ㄒ唬┑湫偷匿X板裝飾線條節(jié)點(diǎn)

　　（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

　　鋁板厚度一般為3mm，自身剛度不大，但鋁板彎折后具有一定的剛度，高層度大于300mm，金屬線條通常采用鋁板彎折而成，鋁板裝飾線條需要考慮自重、正面風(fēng)荷載以及側(cè)向風(fēng)荷載之間的組合荷載作用影響。鋁板作為裝飾線條有自身特點(diǎn)如下特點(diǎn)：

　　1）小型尺寸鋁板裝飾線條可以依靠自身剛度保證滿足設(shè)計(jì)要求。

　　2）高層度或者寬度大于300mm的鋁板裝飾線條剛度差，需要加強(qiáng)筋增強(qiáng)截面剛度。

　　3)大于500以上的裝飾線條需要有內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。

　　4）鋁板裝飾線條需要滿足可拆卸構(gòu)造。

　　采用SAP2000建模比較分析有無加強(qiáng)肋鋁板裝飾線條截面應(yīng)力變形情況。

　　1.鋁板裝飾線條內(nèi)部無支撐結(jié)構(gòu)

　　模型假設(shè)：鋁板裝飾線條為300x300x3.0計(jì)算跨度為3.5m;正面風(fēng)荷載-1.0kPa;側(cè)向風(fēng)荷載為+0.8kPa&-1.2kPa；

　　2.鋁板裝飾線條內(nèi)部有加強(qiáng)筋支撐

　　由計(jì)算模型比較可得到如下結(jié)論：

　　1）鋁板裝飾線條在無加強(qiáng)筋和有加強(qiáng)筋兩種情況下荷載效應(yīng)不同。

　　2）無加強(qiáng)筋情況下鋁板作為整體抵抗側(cè)向風(fēng)荷載，其截面剛度較弱。

　　3）有加強(qiáng)筋鋁板裝飾線條整體剛度非常大。

　　4）對于大尺寸鋁板裝飾線條需要在裝飾條內(nèi)部增加單獨(dú)的支撐結(jié)構(gòu)。

　　小結(jié)：

　　鋁板裝飾線條質(zhì)地輕盈，造型多樣，尺寸不受限制，大小線條結(jié)構(gòu)各有自身特點(diǎn)，比如小型鋁板裝飾線條有自身剛度無須附件加強(qiáng)筋，中型的裝飾線條完全可以依靠加強(qiáng)肋保證，大型的裝飾線條，需要做支撐結(jié)構(gòu)。

　　石材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特分析

　　(一)典型的石材裝飾線條節(jié)點(diǎn)

　　(二)結(jié)構(gòu)分析

　　石材裝飾線條一般需要單獨(dú)的支撐結(jié)構(gòu)，考慮到石材板塊尺寸，支撐石材面板的次級鋼龍骨依據(jù)石材分割布置并依次連接到主龍骨結(jié)構(gòu)上，形成整體支撐結(jié)構(gòu)。石材裝飾線條需要承受非常大的自重荷載，以及側(cè)向風(fēng)荷載、地震荷載�？紤]到石材為脆性材料，支撐鋼結(jié)構(gòu)撓度變形比金屬裝飾條嚴(yán)格。石材裝飾線條設(shè)計(jì)要點(diǎn)為支撐結(jié)構(gòu)的布置以及上墻節(jié)點(diǎn)設(shè)置。以下就石材裝飾線條支撐結(jié)構(gòu)建模分析。采用SAP2000建模分析石材裝飾線條支持結(jié)構(gòu)模型。

　　模型假設(shè)：

　　主鋼（方通140x90x4；方通100x100x5）次結(jié)構(gòu)（方通50x50x4，角鋼40x40x4）計(jì)算跨度為6.1m;裝飾線條為長寬為1000x1000；30mm石材面板，風(fēng)荷載1.5kPa,地震荷載0.5kPa

　　由石材裝飾線條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1）石材裝飾線條次龍骨布置需要依據(jù)石材分割走向布置。

　　2）石材裝飾線條荷載工況比較多，需要充分考慮各種工況組合情況。

　　3）支撐結(jié)構(gòu)需要有較強(qiáng)的整體性，結(jié)構(gòu)分析過程中通過增加內(nèi)部支撐桿件提高整體穩(wěn)定性。

　　4）對于主次梁節(jié)點(diǎn)設(shè)置依據(jù)實(shí)際情況條件設(shè)置。

　　5）支撐結(jié)構(gòu)一般都需要做材料優(yōu)化，因此需要理清各種工況作用下荷載傳遞路徑，并找到主要影響因素。針對主要影響因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　總結(jié)

　　通過上述三種幕墻裝飾線條的結(jié)構(gòu)分析，闡述了裝飾線條的結(jié)構(gòu)分析過程，在結(jié)構(gòu)分析過程中同時比較幾種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對幕墻裝飾線條設(shè)計(jì)方案的選取有一定幫助。