4.主受力索,重力性索與穩(wěn)定性索的作用和張力要求
主受力索――是張拉索桿結(jié)構(gòu)體系中基本結(jié)構(gòu)組件的主受拉力元件,應始終具有足夠而適當?shù)某鯊埨,使之不退出工作和被拉斷?br>
重力性索――為改善張拉索基本結(jié)構(gòu)組件的受力,用以平衡重力性荷載而設置的拉索。一般平行于
玻璃板面的重力方向布置,可不需要太大的初張力,但應張緊,并足以承受其重力荷載。
穩(wěn)定性索――為保證張拉索桿結(jié)構(gòu)體系中的基本結(jié)構(gòu)組件及其某些撐桿
平面外的穩(wěn)定性和減少可能的風振而設置的索,也常用它保證
玻璃幕墻結(jié)構(gòu)體系中某些剛性構(gòu)件的平面外穩(wěn)定性。這種索的初張力雖不需很大,但索的張力設計,必須給上述被穩(wěn)定構(gòu)件以足夠的側(cè)向支承力,以保證其不發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)。
三、張拉索桿基本結(jié)構(gòu)組件的幾種常見形式
張拉索桿結(jié)構(gòu)體系中常見的張拉索桿基本結(jié)構(gòu)組件形式有:自平衡式和非自平衡式兩類。前者其組件中的張拉索的索身和索的盡端均與撐桿相互連接,并其
內(nèi)力自相平衡;后者張拉索的盡端不與撐桿相連,而是連接在其邊端支座(結(jié)構(gòu))上,借助支座對索施加張拉,因此僅靠組件自身各索桿間的作用,不能形成內(nèi)力的完全平衡。張拉索桿基本結(jié)構(gòu)組件索的外形點跡有拋物線形和折線形,在
均布荷載下前者較后者合理。
四、張拉索桿基本結(jié)構(gòu)組件的若干力學特性
1.張拉索應始終處于張力正定狀態(tài)。研究分析表明,此時各桿(包括索)均對結(jié)構(gòu)剛度及承載力有貢獻,否則其結(jié)構(gòu)剛度將極大降低,甚至其承載力喪失。
2.組件的幾何特性隨其所受荷載而有較大改變,屬于幾何易
變形性(柔性)結(jié)構(gòu)。它與幾何可
變形性(勁性)結(jié)構(gòu)或不變形性(剛體)結(jié)構(gòu)體系的分析方法有所不同。一般宜采用二階分析方法。
它是由高強鋼絲繩(絞線)經(jīng)張拉形成的
柔性結(jié)構(gòu),故結(jié)構(gòu)的工作性能對設計、施工缺陷的敏感性較大,其中主要有:
受力分析及
荷載組合時,因采用線性方法,使內(nèi)力的計算不準;體系剛度及承載力,因張力索的張力不足或松馳退出工作時,呈現(xiàn)的
非線性或跳躍性退化或喪失;溫度的升或降,使張力索松馳或超張;正確施加和監(jiān)控索的張力較困難;高張力索桿的缺口
應力集中,引起的高強鋼索應力
腐蝕;
塑性及
韌性差的超強度
鋼材的應用;自平衡組件中縱向主撐桿的復雜受力;高強鋼索及其連接,因材料、構(gòu)造和工藝性緣故,存在的類
裂紋性缺陷等。
五、張拉索桿結(jié)構(gòu)體系設計中的若干問題
體系的選擇
單向受力體系的布置、索張力施加和控制相對比較簡單,受力明確。當其為單跨為,可不受支座剛度影響;但當為多跨連續(xù)時,支座的壓縮剛度對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形有相當大的影響。常為不太大建筑面積空間及荷載情況下采用。
雙向受力體系的布置,可有多種型式,其索的張拉力的施加和控制比較麻煩,受力復雜。但在相同建筑面積空間及荷載情況下索的張力較小,且?墒∪ヒ恍┲亓π运骱头(wěn)定性索。故相對較省鋼,而為較大建筑面積空間及荷載情況下采用。
體系的布置
單向受力體系布置中,常需設重力性索,必要時應布置穩(wěn)定性索。
雙向受力體系布置中,多在短向布置主受力基本結(jié)構(gòu)組件,長向布置輔受力基本結(jié)構(gòu)組件的單元,二者的橫向撐桿常共用。當輔受力基本結(jié)構(gòu)組件的某些索元與重力性索位置一致時,二者可合而為一。平面自平衡基本結(jié)構(gòu)組件及平面鋼桁架常作為單向受力體系的中間支座,此時應考慮其平面外穩(wěn)定性的保證和必要的止失穩(wěn)元件的設置。
荷載、作用值及其可能組合對于張拉索桿這種柔性結(jié)構(gòu),理應采用非線性二階分析方法進行結(jié)構(gòu)計算,其荷載作用也應先組合,后逐級施加,但在實際中很難實施。一些研究分析表明:對于一般不大的張拉索桿結(jié)構(gòu),如具有適當?shù)某鯊埩r,可以按一階分析,荷載作用采用線性組合,構(gòu)件計算中考慮二階效應。這樣引起的誤差不會很大。
活載,風載與
地震作用等可變性荷載作用的可能組合及其組合系數(shù)的選擇,應按現(xiàn)行《
建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》執(zhí)行?紤]到尚無數(shù)十甚至千百年一遇的風載同時發(fā)生地震的歷史記載,而且二者的峰值又都是瞬間一過性的作用,玻璃幕墻建筑結(jié)構(gòu)的自重又不很大,故對這種結(jié)構(gòu)而言,風載作為第一
可變荷載與地震作用組合似不必要。當然
設防烈度下的地震作用與可能的風載組合是應該的。
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