空間索結(jié)構(gòu)在雙曲面玻璃建筑造型中的應(yīng)用(一)

　　2．1、幕墻結(jié)構(gòu)的受力特征及力的傳遞途徑
　　水平荷載作用在玻璃上，通過(guò)連接件傳遞給豎向單索，豎向單索對(duì)將水平力傳遞給水平魚(yú)尾式索桁架上，水平索桁架又通過(guò)斜向撐桿和邊部節(jié)點(diǎn)將水平力傳遞給建主體結(jié)構(gòu)。（如圖2.1）
　　由于主體結(jié)構(gòu)的每一層樓板只能承擔(dān)水平力，不能承擔(dān)豎向荷載，所以我們?cè)陧敳夸撹旒芘c主體結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了鉸接機(jī)構(gòu)，又在每一層樓板與鋼結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了可豎向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，使幕墻的豎向力傳遞到地面。

　　重力荷載：幕墻自重→索網(wǎng)夾具→鋼索拉力→ 建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。 

　　風(fēng)荷載：風(fēng)荷載→玻璃面板→索網(wǎng)夾具→幕墻豎向索→水平索桁架→水平斜向撐桿→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)。 

　　鋼索預(yù)拉力和溫度、施工活荷載： 鋼索預(yù)拉力→幕墻鋼桁架→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。

　　2.2、結(jié)構(gòu)計(jì)算
　　由于本工程的結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特性，受力、傳力較為復(fù)雜，我們對(duì)支承結(jié)構(gòu)做了整體計(jì)算，并對(duì)受力和傳力的各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行了計(jì)算分析，特別是對(duì)連接節(jié)點(diǎn)處，大到鋼桁架的腳座支點(diǎn)，小到耳板、鋼軸銷都全面進(jìn)行了受力分析和詳細(xì)的計(jì)算，特別是對(duì)索桁架和鋼桁支承系統(tǒng)采用有限元計(jì)算程序Ansys進(jìn)行整體建模計(jì)算的同時(shí)又對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處建實(shí)體模型，進(jìn)行受力計(jì)算分析，確保本工程的安全性。（如圖2.2-a、ｂ、c、d）
正風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　2.3、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
　　由于本項(xiàng)工程的外形是采用不規(guī)則的雙曲面體，支承結(jié)構(gòu)又是不對(duì)稱的魚(yú)尾式索桁架和豎向單索結(jié)構(gòu)，再加上主體結(jié)構(gòu)只能承擔(dān)水平荷載不能承受豎向力，這就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)夠造都要適應(yīng)結(jié)構(gòu)性能的要求，下面介紹幾個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)：

　　2.3.1、索桁架斜向水平撐桿的設(shè)計(jì)：按著夠造的要求，每榀水平索桁架都有兩根斜向水平撐桿作為主要承壓桿件，將幕墻的大部分水平荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)，但由于撐桿的軸心線與索桁架的受力索及聯(lián)系桿的軸心線在一個(gè)平面上，必然有相交的問(wèn)題，我們采取了在撐桿與索桿相交處開(kāi)孔和局部加強(qiáng)的辦法解決了這一夠造上的難題。（如圖2.3.1-a、b）

　　2.3.2、在處理豎向三角桁架的底部節(jié)點(diǎn)時(shí)，充分的考慮到結(jié)構(gòu)的夠造要求和美觀性在角柱上采用了有造形的鑄鋼件。（如圖2.3.2-a、b）

　　2.3.3、豎向索的頂部節(jié)點(diǎn)比較復(fù)雜，由于受力變形的要求鋼索與鋼桁架的連接節(jié)點(diǎn)必須能夠在鋼索受水平荷載變位時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又要能吸收索材料的軸向長(zhǎng)度誤差和安裝誤差。我們?cè)诖颂幇惭b了球形腳支座和誤差調(diào)節(jié)器。（如圖2.3.3）

　　2.3.4、由于水平索桁架的鋼索內(nèi)力極大，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了雙索同時(shí)受力的方案。為了解決雙拉索與桿的在工作狀態(tài)時(shí)能牢固連接又能相對(duì)位移，設(shè)計(jì)了特殊節(jié)點(diǎn)（如圖2.3.4-a、b、c）。

　　2.4、預(yù)埋件的處理
　　由于本工程的特殊性，水平索桁架的主受力索和斜向水平撐桿傳遞給主體結(jié)構(gòu)的支座反力極大，水平前索的預(yù)拉力為358KN，后索的預(yù)拉力為798KN，在最大荷載時(shí)后索的內(nèi)力為1080KN，斜向撐桿的壓力為495KN，所以對(duì)在主體結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋件的受力提出了很高的要求。我們根據(jù)嚴(yán)格的計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在每一榀水平索桁架連接的樓板處設(shè)置了整體預(yù)埋鋼架，確保幕墻在受最大荷載時(shí)的安全度。（如圖2.4-a、b）

　　3、主要材料選用
　　本工程幕墻形式新穎，建筑功能和建筑藝術(shù)要求高，因此在材料選用上予以特別考慮，確保幕墻性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　3．1、幕墻玻璃的選用
　　玻璃種類采用10(FT)+1.52PVB+8(FT)鋼化夾膠玻璃，鋼化玻璃均進(jìn)行二次熱處理（均質(zhì)處）。由于本工程的外立面是由多片平板玻璃拼成的一個(gè)不規(guī)則的雙曲面體形，所以每片玻璃的外形尺寸都不一致，玻璃