某工程点式支撑玻璃幕墙自爆原因及处理措施

[12-11 17:00:46]   来源:http://www.tmgc8.com  建筑设计   阅读:3578

目的 对点式支撑玻璃幕墙玻璃资料进行分析,为处理措施提供依据。方法 回顾工程建成并投入使用的几年中,点式支撑玻璃幕墙爆裂的相关资料。结果 点式支撑玻璃幕墙自爆情况普遍,玻璃幕墙尺寸宽,弧度大是自爆的诱因,钢结构扭曲,爪件着力点对玻璃幕墙稳定产生作用。结论 点式玻璃幕墙可采用立管承重玻璃幕墙,有效防止自爆现象发生。【关键词】点式支撑玻璃幕墙;玻璃;自爆

点支撑玻璃幕墙是以点驳件为承受玻璃幕墙重量的主要构件。这种结构的玻璃幕墙在本世纪初的幕墙工程中广泛应用。但是点式支撑玻璃幕墙有其构造上的致命缺陷,在一部分公共建筑工程中不宜采用。以避免因玻璃爆裂二引发的人身财产安全。现以我省某公共建筑的点式玻璃幕墙爆裂问题为例,对采用该构造的玻璃幕墙自爆问题进行分析,找出防止玻璃自爆的有效措施,以避免类似工程出现相同问题。

1. 资料与方法:

1.1 资料。

该工程建筑面积37017m2,2004年5月建成并投入使用。东立面主入口采用点支撑全玻璃幕墙装修,共享空间通透。工程中央圆立柱主体为钢结构,顶端玻璃幕墙采用斜切面采光顶造型,采光面采用大分格隐框玻璃幕墙。斜面朝向主入口方向,斜面长轴线与圆柱轴线成35°,斜面底部标高20.5m,斜面顶部标高41.4m,斜切面椭圆长轴30.7m,短轴为25.2m,直径约为24.5m。圆立柱外侧面采用有玻璃肋的点支撑玻璃幕墙。点支撑玻璃面板采用15mm热弯钢化玻璃、尺寸为1530mm(宽弧长)×4500mm(高)。圆立柱周围为钢结构穹顶,上铺平板夹胶玻璃,满足采光及空间通透要求。自投入使用后,圆立柱外侧面点支撑玻璃幕墙已出现多次玻璃破碎脱落现象。

1.2 方法。

根据该工程相关技术资料及现场的时间测绘数据,依据相关标准规范对该幕墙工程进行了复核计算,按照相关规范公式进行玻璃强度及挠度的计算、结构胶的计算,玻璃肋和驳接头共同支撑的热弯钢化玻璃强度及挠度的有限元分析,玻璃孔边应力的有限元分析,玻璃幕墙支撑钢结构的计算,玻璃温度应力的计算,玻璃幕墙热工性能分析等。

2. 讨论。

2.1 根据风荷载标准值计算公式,该工程标高为40.000处风荷载计算(图1)

2.3 重力荷载(图2所示)。

2.3.1 玻璃6 1.52 6mm为300N/m2, 铝材100N/m2, 32c槽钢483N/m2,合计标准值为Gk=883N/m2。

2.3.2 设计值为G=1.2×883=1059.6N/m2 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-96 规定。2.4 雪荷载标准值 Sk=μr×So

工程所处地区为二类雪荷载分布区,基本雪压为0.40 KN/m2,本采光顶的为单坡,坡度为35度,积雪分布系数μr=0.6

Sk=r×So=0.40×0.6=0.24 KN/m2 

设计值为S=1.4×Sk=1.4×0.24=0.336 KN/m2.

2.5 施工活荷载(考虑最不利的集中荷载)1.5 Kn/m2,分项系数为1.4

施工活荷载为R=1.5×1.4=2.1 Kn/m2.

2.6 荷载组合 G W 0.6S 0.2R=2948.4 1059.6 0.6×336 0.2×2100=4629.6 N/m2.

2.7 化作水平荷载

4629.6 N/m2×1/cos35°=5653Pa

分格宽度2.7m,荷载集度为

q1=5653N/m2×2.7m=15263.1N/m

q2=15263.1×cos35°=12500.5N/m

2.8 最大弯距在跨中 L=0.5×(6.3m×1/cos35°)=0.5×7.692=3.846m(距支座距离3.846m)

2.9 单坡采光顶主龙骨的截面弯距为

M0.5L1=(q1×L12×Cos)/8=(12500.5N/m×3.8462×Coc35°)/8=18929.531N.m=1892953.1N.cm

2.10 截面轴力N0.5L1=(q1L1Sinα)/2=12500.5N/m×3.846m×0.5736×0.5=13788.5N

2.11 32C槽钢的抗弯距为W=543.145cm3,截面面积为A=61.5cm2抗弯强度设计值215N/mm2 

2.12 δ=M/W N/A=1892953.1N.cm/543.145cm3 13788.5N/61.5cm2=3485.2 224.2=3709.4N/cm2=37.09MPa<215MPa

因此采用32C槽钢强度符合要求(图3)
2.13 挠度校核(按简支梁的力学模型计算) 

f=5×q2L4/384E×I, 32C槽钢(Q235)的弹性模量为E=2.1×105N/mm2,其惯性距为I=8690.33cm4,该钢梁为L=6300 mm(化作水平梁),所以f

f=5×14.76N/mm×63004mm4/(384×2.1×105N/mm2×86903300mm4)=16.6mm<6300/300

这样挠度满足要求(图4)。

3. 结果

减小玻璃分割尺寸。可采用平板玻璃,本工程弧度不大,折线形幕墙也有自己独特效果。采用肋驳接。单片玻璃肋,要采用夹胶玻璃,或取消玻璃肋,采用其他形式。斜顶最高处应设置清洗环,方便以后维护清理。斜顶内部铝塑板装饰做法不对,应考虑铆钉拉结或螺栓连接,保证铝塑板不会下坠脱落,建议用交叉安全网拉一下,防止坠落,作好安全遮挡。斜顶以及网架上的夹层玻璃在出现破损情况后,应及时予以更换。自爆后,双层夹胶玻璃因为一层破损,剩余部分不能起到安全防护作用。钢结构建议也做一下鉴定,薄弱部分采取有效加固措施。www.tmgc8.com

建议针对安全性进行改造。需要慎重选择专业资质能力强的幕墙设计单位进行设计,尽量不采用点式承重,可用夹板承重,避免玻璃上开孔。采用立管承担玻璃幕墙重量应更有利。

参考文献

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