| 索桁架的结构形式及内力分析方法的探讨 深圳南玻幕墙工程有限公司 李耀庭 最近看到上海科学技术文献出版社出版的《玻璃・金属板・石材・点式幕墙技术手册》一书，正如前言中所述，本手册汇集了至2000年度国家颁布的部分标准。有关幕墙设计计算，选用材料标准、数据、计算数表、计算公式及部分例题均可在手册中快速查取。笔者在学习之后亦认为本手册确实为当前幕墙的合理设计与施工提供较全面、系统、新颖、实用的资料，对我国幕墙的健康发展作出了贡献。 手册中 “拉索式点连接全玻璃幕墙” 一节，提出许多有益的理念和经验，亦提供了实用的资料。笔者为使本手册更趋完善，对其中一点――索桁架的结构形式及内力分析作些探讨。为叙述的方便，将手册中有关部分摘录如下： （六） 单索平衡方程 根据微分单元的静力平衡条件……得出 ： （七）双层索计算 由于拉索式索桁架要承受正风压与负风压，承重索和稳定索是互换的，即当承受正风压时，承重索到承受负风压时成为稳定素，承受负风压时的稳定索到承受正风压时就成为就成为承重索。有时同一根索在某一跨度起承重索作用，在另一跨度起稳定索作用，因此两层索所加预应力是相同的，且索的矢高是已知的（若将腹杆看作绝对刚体，刚体矢高不变的）且始态（预应力张位）和终态（受荷状态）基本一致，因此，可作为单索求解。 一、关于索桁架的结构形式及内力分析 因为两层索所加予应力是相同的，且索的矢高是已知的；且始态和终态基本一致，因此推得双层索桁架可作为单索求解。对这个结论应如何理解，如果说用图2a 或图2b所示的“点划线”表示的单索，无疑是对的。但矢高绝非是节点2与6的距离（这个索桁架的矢高），而应是图2b所示的f。但从手册中四个例题看，结论中的单索不是“点划线”表示的代替单索，而是索1638或5274，不难看出，这两个单索的矢高不是一个方向的，而是一正一负，显然不能用“代梁法”而采用已知矢高求解。图2a索桁架的内力。对于鱼腹形双层索桁架则是可以的，两节间折线形双层索桁架（图1）是鱼腹形双层索桁的特例，从下面的分析可以看出。 不管用什么内力分析方法，任一个稳定的结构，在某种荷载作用下，求得的相应内力都应该是静力平衡的，索桁架地不例外。手册中例6-4用代梁法求得的内力是静力平衡的，而例6-5、6、7用代梁法求得的内力则是不能静力平衡的。 显然，由节点6平衡条件得出的S36 ＝14439N与推算到节点3所求得的S36＝1604Ｎ大相径庭，从这个索桁架和外荷载同样是对称的、索桁架内力理应是对称的这点也可判断其错。反复进行节点平衡推算，索桁架各杆件内力趋向∞，当然也就“平衡”了。 同理，例6-7也是如上的结果。 “代梁法”中关键是索的矢高f的取值，当f值接近零时，即索接近直线时，索的内力则接近∞。所以真正的单索，在垂直索轴的外荷载作用下，矢高f的设计取值，取决于荷载类型、大小、支座的承载能力、正常使用对变形的要求、索的合理断面等因素。目前尚少见单索和图2a、图3a所示的点支玻璃幕墙，而双层索桁架的形式多为图3b、c、d、e、f 所示。 图2a，图3a索桁架，在横向荷载作用下，不产生∞内力措施有，1是f>0,索桁架的索内力随f的加大而减小(f要相当大，才不会使索内力相当大)，实际工程中不可能允许f达到“索桁架的矢高”――节点2与6的距离，而且幕墙的主要横向荷载――风荷载是有正负的，不可能设定f 的正或负中的一种，这种索桁架，在风荷载作用下必内外摆动相当大；2是f =0，但这种折线形双层索桁架必须按图2 c、d、e增加虚线所示的索才行。 例6-6是9节间的双层索桁架，只有在节点7.15和节点2.10上作用有节点荷载才是合理的。如果每个节点上都有荷载，节点2.3.4.5.6.7之间必定有不小的相对位移差，当节点荷载相等，节点2-7的位移曲线应是与抛物线相接的折线形，如果节点位移差相当小，则索内力就相当大，位移差接近零，索的内力接近∞，显然，这种索桁架形式是不合理的，宜采用图3d、e、f形式。笔者曾就图3b、c、d、f所示索桁架的内力分析及挠度计算作了探计，详见参考文献1。 手册里将幕墙中采用的双层索桁架的索定义为承重索和稳定索，笔者认为对于折线形索桁架似无必要，因为它的概念是不明确的，稳定索是不是不产生荷载效应？图3a所示的索桁架在正压作用下哪一根是承重索，哪一根是稳定索？在负压作用下又是如何？似不能说在节点2的+P作用下，索16 、36、38是承重索，索25、27、47是稳定性，在节点3的+P作用下，索25、27、47是承重索，索16、36、38是稳定索，在节点2和3的+P共同作用下，又如何区分哪个索是什么索？上述的定义是没有理论意义的，实际上都是承重索，只有垂直于索桁架的、连接在节点2、3、6、7的索才是这个索桁架的稳定索。图2d、e 、f所示鱼腹形双层索桁架可分出正负压下承重索的不同，另一根则可称之为稳定索或平衡索。 二、关于索桁架的予拉力及挠度 索桁架要施加予拉力，可说原因有3，1是安装需要，索不易安装紧，必予以情拉绷紧；2是加大索桁架的刚度，以减 |
| 张芹先生的回复： 《铝门窗与幕墙》2002年第一期发表的李耀庭先生对我编写的《玻璃、金属板、石材、点式幕墙技术手册》中拉索式点连接全玻璃幕墙一节提出的批判的看法，现简复如下： 1、在手册前言中已指出 ：“----有些理论和观点在认识上尚未统一，因此手册中难免存在不完善之处，建议设计人员根据自己的判断进行取舍----敬请广大读者提出指正”。作者对手册提出的意见均表示欢迎和感谢。根据广大读者提出的意见，手册刊登的这一节（第三稿）已进行多次修改 ：第四稿（由坚朗出版），第五稿（由中国建筑工业出版社出版），第六稿（补正稿，包括将手册P276倒31行“----因此----”修改为“----因此在估算索面积时，可用式6～19求反推力，再求出索的拉力来预估索截面积”。将由中国建筑金属结构协会出版），第七稿将根据李少甫教授的提议将索桁架修订为索一杆体系，以避免与由受拉弦杆和受压弦杆组成的桁架在概念上的混淆。 2、我在历次学习班上一再声明，教材（手册）中的计算方法，不是唯一的计算方法，更不是最佳方法，仅是一种近似计算方法，这个计算方法强调索一杆体系与锚定结构组成的力系的平衡，同时索只能是等面积的整根索，不可能分段作出变截面，在内力分析时只分析控制截面。 3、在结构计算中分为静定结构和超静定结构，静定结构的内力完全可以由静力平衡条件确定。而计算超静定结构则要应用平衡条件和变形条件，即不可能单独由静力平衡条件确定。 使用支座的目的在于有效地支承结构，并将作用于结构上的任何作用（荷载）传达于地或其他结构上，欲达此目的，首先要求这些支座必须能保证结构位置不变。支座机动分析的目的在于鉴别这些支座是否具有保证结构位置不变的能力。从静定的观点来看，因为我们只有三个静力平衡条件（ΣX=0,ΣY=0,ΣM=0），因此欲使支座的反力为静定，则反力未知数（或支座链杆）的数目必为三个，如多于三个即为反力超静定。从稳定的观点来看，欲使支座为稳定，则支座链杆的数目必定为三个，一个自身稳定的结构若支承于一根或二根链杆上，则结构的位置为不稳定。因此如果结构本身是稳定的，那么要使支座成为稳定的，则链杆的数目必为三，少于三时为不稳定，多于三时为超静定，这是支座稳定的第一个条件。如果结构是稳定的，那么要使支座成为稳定，三根链杆的排列必须既不平行也不相交于一点，这是支座稳定的第二个条件，必须符合上述两个条件之后，支座才是稳定的。 对静定结构首先要将实际结构简化为计算简图，在厦门会展中心审图时，我曾对一企业的一个三角桁架的计算简图作过分析，图A是企业提出的计算简图，我认为图A未达到力系平衡，应为图B。 还有如何将玻璃面板上的均布荷载化为集中荷载也是需要讨论的，曾有一位四川的读者在成都会刊上发表文章，将均布荷载简化为图C的集中荷载，我认为应为图D。 4、我在几次学习班上，对国内很多专著引用的法国GUY KLING先生的计算简图和公式作过分析。 如采用反推力H求： T=H/cosα=[(npL/8)/f]cosα]=[(n4babq/8)/b.tanα]/cosα=[(4.4b.abq)/(8btanα)]/cosα=[(16abq)/(8tanα)]/cosα=2abq/cos(90-α) 式中：P=abq L=4b f=btanα 说明在n=4时，求得的结果是一样的，但n不等于4时，则会有不同的结果。 5、我对李先生的两篇文章中如何得出力系平衡还不太理解，例如“信息特刊一”P3结点1有无竖向作用？竖向作用如何平衡即如何得出ΣY=0？从后面的计算看结点1有竖向作用S12=Pctgα，还有杆16有无竖向分力？这些竖向作用如何平衡？ 6、基于上述，我还不准备采用李耀庭先生的方法修改手册而使“手册更趋完善”，望谅解。 |
| 材料标准 天然石材产品放射防护分类控制标准 标准名称 天然石材产品放射防护分类控制标准 标准类型 中华人民共和国建材行业标准 标准号 JC518-93 标准正文 1主要内容与适用范围 本标准规定了天然石材产品中放射性镭－226、钍－232、钾－40比活度的分 类控制值和产品检测要求。 本标准适用于天然石材产品的分类，也适用于对石材矿床勘查中放射性水平 的预评价。 2术语、符号 2．1天然石材产品 由采掘地表（下）的大理岩、花岗岩、石灰岩和板岩等岩石经锯切、磨光等 物理方法加工而成的石质建筑材料，包括块料、板料和磨光的饰面板材；不包括 用于骨料或人造石料的碎石或石粉。 2．2岩石γ编录 是用γ辐射仪在岩石露头上或在山地掘露工程中详细测量γ射线强度的一种 探矿方法。 2．3 CRa、CTh、CK分别为天然石材产品中镭－226、钍－232、钾－40的放射性 比活度，单位为Bq・kg－1。 2．4C[e]Ra为镭当量浓度。天然石材产品的放射性比活度主要来自擂－226、钍 －232及钾－40，可按其放射性核素含量与室内γ照射量率的表达式归一化，用 镭当量浓度表示之，单位为Bq・kg－。本标准定义镭当量浓度C[e]Ra＝CRa＋1.35 CTh＋0.088CK。 3分类 天然石材产品根据放射性水平划分为以下三类。 3．1A类产品 石质建筑材料中放射性比活度同时满足式（1）和式（2）的为A类产品，其使 用范围不受限制。 C[e]Ra≤350Bq・kg[-1]………………………………（1） CRa≤200Bq・kg[-1]………………………………（2） 3．2B类产品 不符合A类的石质建筑材料而其放射性比活度同时满足式（3）和式（A）的为 B类产品，不可用于居室内饰面，可用于其他一切建筑物的内、外饰面。 C[e]Ra≤700Bq・kg[-1]………………………………（3） CRa≤250Bq・kg[-1]………………………………（4） 3．3C类产品 不符合A、B类的石质建筑材料而其放射性比活度满足式（5）的为C类产品， 可用于一切建筑物的外饰面。 C[e]Ra≤1000Bq・kg[-1]………………………………（5） 3．4放射性比活度大于C类控制值的天然石材，可用于海堤，桥墩及碑石等其他用途。 3．5不高于当地天然放射性水平的石质建筑材料，可在当地使用，不受本标准限制。 4石材矿床勘查中放射性水平的预评价 在地质勘查中，必须用本标准的分类控制值对石材矿床进行放射性水平的预 评价。评价准则见附录A（补充件）。 5产品检测 5・1天然石材块料的γ照射量率低于或等于5．2×10－3μC／kg・h（20μR／h） 时，不必作天然放射性核素比活度检测。 5・2天然石材块料的γ照射量率高于5．2×10－3μC／kg・h（20μR／h）时，必 须取样进行镭－226、钍－232、钾－40放射性比活度的分析测定。 5．3γ照射量率的检测方法 5・3・1被测天然石材产品的堆场应平整，面积大于4m×4m，厚度大于0．5m，探测 器放在堆场中心点，距表面0．5m。 5・3・2γ照射量率测量仪的探测下限应低于2．6×10－4μC／kg・h，对于能量在 100－2000keV范围内的γ射线，能量响应的变化不大于±20％。 5．4镭－226、钍－232、钾－40放射性比活度的检测方法 可用γ能谱法或放射化学的方法测定镭－226、钍－232、钾－40的放射性比活 度。 a．γ能谱法：铀、镭、钍的放射性比活度大于37Bq／kg或钾的放射性比活度大 于300Bq／kg时，分析误差应小于±20％。 b．放射化学方法：铀、镭、钍的放射性比活度大于37Bq／kg或钾的放射性比活 度大于300Bq/kg时，分析误差应小于±30％。 附录A 石材矿床勘查中放射性水平预评价准则 （补充件） A1评价方法 石材矿床放射性水平预评价方法主要选用岩石γ编录、地面γ能谱测量、γ能 谱测井，矿石样品采集与放射性核素分析。 A2评价工作程度 石材矿床放射性水平预评价的工作程度根据地质勘查工作的不同阶段和岩石γ 照射量率的强弱不同而异。 A2．1矿产普查阶段：用岩石γ编录方法在天然露头上测定并导出岩石γ照射量率， 对矿床的放射性水平作出初步评价。 A2．2矿产详查一一勘探阶段：在普查的基础上，如岩石γ照射量率接近或超过 5．2×10[-3]μC／kg・h时，应做地面γ能谱测量（在矿石出露地段）和γ能谱测 井，以测定矿区内各种岩（矿）石的放射性比活度，否则必须分花色品种采集有代 表性的矿石样品，测定它们的放射性核素的比活度，计算出镭当量浓度，按本标准 对整个矿床的放射性水平作出评价。 A3技术要求 A3．1岩石γ编录、地面γ能谱测量、γ能谱测井的技术规则和技术要求均应遵循国 家有关规定。 A3．2样品采集与分析 a．样品采集：当岩石γ照射量率低于5．2×l0[-3]μC／kg・h时，不必采样做 天然放射性核素分析。 高于该值时，应按有关地质勘查技术规范的要求进行采样。 b．样品分析：可用γ能谱法或放射化学的方法测定镭－226、钍－232、钾－40 的放射性比活度。 A4评价报告 A4．1岩石γ照射量率低于5．2×10[-3]μC／kg・h的矿区，可在地质勘查报告中说 明各种矿石的放射性水平及所测数据 |
| 点式玻璃帷幕技术纵横谈－罗忆 这扁论文是珠海晶艺特种玻璃有限公司董事长（点玻大师，我给的尊称）的文章，写得很好。“国家大剧院”“香山植物园”吗，这是他的杰作，他的玻璃工程、他对特种玻璃的研究。对玻璃幕墙作出了很大的贡献。 建筑玻璃帷幕技术的发展及其应用，产生于多元化的建筑思潮以及技术高度发展的支持。从广义上来说，多种形式的玻璃产品用之于建筑，是基于建筑还内部空间于大自然的理念，是一种返祖现象。从狭义上来说，由于现代建筑结构无论在形式上、材料上、工艺上、色彩上的配搭，都可以是多重性的，建筑师通过表现结构来体现建筑的艺术美、工艺美；从技术上来说，人们可以通过选择玻璃的通透（清玻）、有选择性的通透（镀膜）、透光不透像（彩色或丝印），或通过使用窗帘获得有限保护的建筑空间（室内空间）。这些正是二十一世纪建筑文化的重要特征，它具备了真正意义的物质文明与精神文明，古代、现代、后现代主义及多元主义建筑文化的广泛兼收并蓄，也达到了要求现代建筑结构对建筑设计、技术发展、经济发展、传统文化、地域气候的广泛适应，更使得新世纪建筑风格对大自然、社会、人类的最大程度的开放。 点式玻璃帷幕技术正是这种建筑历史时期产生并迅速得到应用的。 多种学科交汇的技术 无论建筑师怎样妙想天开，灵感所至 ，大笔一挥，方案落地，但种种方案还是由结构工程师来实现。以前，单一的钢筋混凝土结构建筑可以由某一施工单位单独完成，但现在的工艺技术、材料技术、施工技术的发展，远非一、二个学科或某个行业的人员可以掌握。为此，跨学科、边缘学科的结合是现代建筑技术必不可少的过程。点式玻璃帷幕技术就是这种多学科交叉的重要产物。 1.建筑学 从历史上来看，材料技术的革命为建筑学带来越来越多的创意，也带来无穷无尽的高要求。从现代主义到后现代主义，再到解构主义建筑理论，甚至所谓混沌理论，无不例外地要求材料革命，而每次材料革命又给建筑学添上更多的新创作语汇。从建筑色彩学来看，透过玻璃的颜色或本色看室内的颜色，从亮到暗或从暗到亮，建筑师可根据层次深浅布局，色彩的冷暖安排，昼夜光源方向的异同，获得自己想得到的建筑光学色彩效果。从建筑美学来看，随着人们对建筑美的认识和把握，从不同角度推进了建筑的创造和发展。良好的环境能激发人的美感，良好的环境亦能给人们认同感、亲切感、指认感、文化性和适应性等不同的心理感受。随着后现代工业时代的结束，信息、生物、科技、太空技术的到来，更使建筑师对建筑物增加了联想，其中很重要的一点，在于把工业化的机械加工精度用在建筑工程上，这为即将来临的建筑行业工厂化、产业化、机械化、信息化作了最充分的准备。 建筑学正需要这种无限放纵的点式连接技术，它并不仅是玻璃帷幕的专利，更是在整个建筑中尽情地体现。工业革命年代，钢结构的铆接就是点连接技术的最佳体现。今天的整体房拼装技术，也是隐性点连接技术的扩展。随着建筑师的理念越来越高，这种扩展将渗透到建筑界的各个领域。 材料技术的进步可以刺激建筑创作艺术中的异端精神，往往可以把这种异端不合理的设计，通过使用新材料后变为合理化。采用更新的施工方法，可以实现这种异端构想。从建筑学角度，解构主义的松散、无序、错位、奇险、偶然等均可在材料科学进步中，得到良好的营养，渗透到建筑文化中去，出现百花齐放、巧夺天工的伟大奇迹。 2.结构技术 根据建筑师对帷幕设计灵活多变的要求，在点式玻璃帷幕结构设计中，常常需要选择不同的结构外形，以满足建筑造型的要求。这时，幕墙钢架既作为支撑结构，又具有装饰功能，因此充分地掌握不同结构形式的特点（力学、美学等）是必要的。 点式玻璃帷幕技术经常使用轻质高强度钢结构，并把结构暴露出来，或干脆把结构放到室外去。通过透明的玻璃，使建筑物的室内外空间融为一体。在建筑工程中运用钢结构的历史已很久（如巴黎的埃菲尔铁塔等），但在我国运用到玻璃帷幕则较晚，钢结构材质的选用，常因建筑造型、美观、气候等因素的不同而异，如Q235钢因其经济、适应性广而最多地被人们采用；Q345钢则因高强度、耐候、耐腐蚀能力强，在高寒、耐腐蚀要求高的地区被采用。不锈钢则因其本质上有不可比拟的优势，而得到广大建筑师的青睐；结构钢索也因使用轻巧，连接形式美观，开始被运用于点式玻璃帷幕及采光顶中。但物理力学性能常因选材、加工形式的不同而异，设计时通常需根据供货商来确定具体的设计参数。 根据所选材质、截面的不同，点式玻璃帷幕的结构形式可分为钢管结构、拉杆结构、拉索结构以及混合结构等。钢管结构根据组合形式的不同，又可分为工形截面钢架、格构式钢架、柱式钢桁架、鱼腹式钢架、空腹弓形钢架、预应力拉杆弓形钢架等。 在许多的点式帷幕工程中，由于主体结构常会有较大的空间位移，加之帷幕结构又往往不承担主体结构的各种荷截，因此，幕墙钢结构一般需要与主体结构脱开而自成体系，设计能承受屋盖各方位动态位移的节点，就成为实现帷 |
| 背挂式干挂作业流程分解 1、定位放线 水平向控制线采用以５０ｃｍ水平线为依据向．上?穴或向下?雪测量来控制板材的水平度和垂直方向分块。在每个立面中间位置的墙上选定一个窗口，从上到下准确找出该窗口的中心线位置，弹上墨线作为竖向控制线，以此为据向左右测量来控制石材的垂直度和水平向分块。 ２、基层处理 测量砼外墙表面，检查其平整度，从而保证主龙骨的垂直度，根据图纸对砼外墙面进行基层处理，将基准平面清理干净。 ３、化学栓安装 以竖向控制线为依据，向左右测量核定钻孔位置，按程序安装化学锚栓。即：钻孔――清孔――置人化学胶管――置入螺杆――凝固后施工。保证化学锚栓的准确位置和锚固性能。 ４、“Ｌ”型角板安装 以竖向控制线和化学锚栓为依据，核定主龙骨宽度定点，通过已安装化学锚栓固定角板于墙体上。 ５、固定主龙骨 根据主龙骨图将龙骨按编号分类码放，然后安装主龙骨，同时将主龙骨侧面的圆孔与角板上的长圆孔用Ｍ１０螺栓连接，调节主龙骨的垂直度，最大调节量为３０ｍｍ。 ６、安装次龙骨 根据板材规格分块，确定次龙骨长度，按编号分类码放。主龙骨安装完毕检查合格后安装次龙骨，次龙骨通过专用角板连接，在主龙骨侧面钻孔用Ｍ１０螺栓将专用角板固定在主龙骨上，专用角板与主龙骨接触面上打长圆孔可以沿主龙骨方向上下调节，最大调节长度为３０ｍｍ?穴即次龙骨可上下调节?雪，再将次龙骨与专用角板用Ｍ１０螺栓相连。 ７、固定挂件 次龙骨安装完毕检查后固定干挂件。根据统计板材所需用的挂件数量，确定挂件位置后，采用专用马车螺栓固定。通过挂件上的长圆孔可适当调节，以保证板材位置的准确性。 ８、板材定位切槽 干挂件安装完毕后，即可固定石材，安装板材时，必须先在板材边缘定位切槽，一般切槽规格长度为８０～１００ｍｍ，宽２～２．５ｍｍ，深１２～１５ｍｍ。在配套切槽定位器的配合下可安全操作。 ９、板材安装就位 将切槽完毕的板材按照分块就位安装。板材安装到位，调整好板材垂直、平行及留缝间隙后可紧固固定螺栓。 １０、粘结胶条 每块板材安装完毕后，即刻清理板材边沿，粘结双面胶条?穴按设计要求板材留缝宽度来决定所用胶条厚度?雪，以保证勾缝时填封胶横平竖直、宽窄一致。 １１．打胶勾缝 胶条粘结完毕后，按工程要求勾缝打胶，应达到横平竖直、宽窄一致、涂胶均匀。使胶缝美观、牢固，采用中性硅酮胶，以防止腐蚀板材。 １２．清理 每一块板材安装完毕后，应立即清理表面，以确保全部板材安装完全符合标准。 清理内容包括：板材表面污垢，板材缝隙的误差，固定螺栓的紧固程度以及每块板材垂直度、平行度等。 １３．成品保护 将距地面２ｍ高已完成安装的板材墙面采用围挡保护措施，以避免碰撞损坏；高为２ｍ以上完成安装的墙面采用防污染的遮挡设施保护。 |
北京 | 建筑施工
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