[分享]幕墙钢结构的焊接

发表于2019-11-14    20人浏览    0人跟帖    总热度:50  

根据赵西安教授讲座内容整理
CABR工程咨询设计院一
幕墙钢结构完全可以焊接

《钢结构设计规范》GB50017是钢结构设计的依据,幕墙钢结构属于钢结构,所以它也就成为了幕墙钢结构的设计依据。下面我们来看几个全焊接的大家伙↓ ↓ ↓ 

幕墙钢结构的焊接_1
 (核潜艇承受巨大水压,全部采用焊接)

幕墙钢结构的焊接_2
 
(航空母舰长达300米,全焊接)
 
幕墙钢结构的焊接_3
(如果采用螺栓连接,少女就会变成刺猬了)

这些大型的主体钢结构都可以焊接,幕墙钢结构那些小的型钢反而不许焊接,于情于理都说不过去。出现这种情况的原因是什么呢?因为JGJ 102-96、JGJ 133-2001是上一个世纪的历史产物。然而时代的潮流始终向前,所以规范新修订明确幕墙钢结构可以焊接。敲黑板,这句话一定要记牢!

焊接钢结构有优良的抗震性能
对采用焊接钢骨架的幕墙进行了振动台抗震试验,结果表明:在9度-10度地震下,其侧向位移能达到1/60-1/50,此时钢骨架仍保持完好,具有良好的抗震性能。

幕墙钢结构的焊接_4
(石材幕墙振动台试验 侧移达1/50)

幕墙钢结构的焊接_5
(石材幕墙试验  钢骨架位移达1/60)


已建工程的经验、多次振动台实验结果以及2008年汶川大地震的考验,都表明了幕墙采用焊接钢结构是没有问题的。幕墙焊接钢骨架早在133规范颁布之前就已经使用,至今近20年,经历了强台风和大地震的考验。

现在大量幕墙工程采用焊接钢结构
进入二十一世纪,钢结构大量应用于幕墙骨架,焊接自然成为许多工程支承钢结构的连接方式。举两个例子:

一是建研院的办公楼,观光电梯高90米,方钢管骨架全部焊接,立柱连续,全高不留空隙,连接件与主体结构也焊接。整个钢结构没有一个螺栓。

幕墙钢结构的焊接_6

幕墙钢结构的焊接_7
(骨架焊接,90米高方钢管梁柱全焊接,与主体结构也焊接)

二是2010年上海世博会世博轴上有6个玻璃的阳光谷,其造型为高度41.5m、直径90m-97m的大喇叭花,玻璃幕墙和采光顶总面积达31500m2。采用全焊接方钢管单层网壳结构。三向布置的方钢管杆件30738根,长度1.0m-3.5m,截面高度180mm-550mm;大部分采用焊接箱形6牛腿节点,少量采用实心铸钢6牛腿节点;杆件与节点构件采用全熔透一级焊缝连接。

幕墙钢结构的焊接_8
(美丽的倒喇叭形玻璃采光顶)

幕墙钢结构的焊接_9

幕墙钢结构的焊接_10

如此大型、复杂的玻璃幕墙钢结构都能采用全焊接,那么幕墙钢结构采用焊接也是没有问题的。

幕墙规范新版本相应条文已经修改
规范是成熟经验的总结,只有在工程中广泛采用、技术成熟的内容才能列入规范的条文。因此,总是先有实践,后有规范。实践已经向前推进了,规范就必然会随之进行修订。

正因为老规范的一些规定主要是针对铝合金结构编制的,许多规定并不适用于钢结构。

所以修改老的幕墙规范是大势所趋。《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003已经将原规定“横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”修改为“横梁可通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”,意味着钢横梁与钢立柱也可以采用焊接。“应”改为“可”,一字之差为幕墙钢结构采用焊接打开了一扇门。

JGJ133规范和JGJ102规范的新版本已经进行新的修订。修订后的条文将统一表达为:“钢结构可以采用焊缝连接、螺栓或螺钉连接,也可以部分节点采用焊缝连接、部分节点采用螺栓或螺钉连接。焊缝连接的设计应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018的规定;焊接的施工应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。”

应该说,幕墙的钢横梁和钢立柱可以采用螺栓或螺钉连接;也可以采用焊缝连接;还可以部分节点用螺栓连接,而另外部分节点用焊接。设计者可以根据工程特点和自己的习惯灵活选用。

最后,赵教授的结论是:幕墙钢结构是否分段,如何分段,由设计者根据具体情况决定。分析如下:

1.钢结构不同于铝结构。钢材温度变形小而强度很高,完全可以承受温度应力而无需断开。

2.幕墙钢结构一般支承在主体钢结构或混凝土结构上,钢和钢温度变形相同,钢和混凝土的膨胀系数接近,温度变化时它与主结构有同样变形,温度应力不大。

3.焊接钢结构自身能承受较大的变形,钢材的高强度完全可以承受温度产生的应力,不一定需要通过自由伸缩来消除温度影响。因此幕墙的支承钢结构既可以采用具有位移能力的连接方式,也可以采用不可位移的刚性连接方式。

4.目前,国内外大量幕墙焊接钢结构都采用了整体连接不分段的体系,使用效果良好。

理论分析和国内外大量工程实践表明,幕墙钢结构不分段也是可行的。

设计人员可以根据工程情况和设计习惯,自行决定幕墙钢结构是否分段,如何分段。


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