重慶機場指廊端頭單索幕墻工程設計施(二)

　　4.1工作原理
　　分析單索結構支撐體系的工作原理就是為了了解單索結構抵抗水平荷載作用時的工作狀態，了解單索結構變形與預拉力的關系、拉索內應力的大小、單索結構在抵抗水平荷載作用時各節點的適應能力（如圖14）。玻璃幕墻在承受水平荷載作用時通過單索與玻璃間連接裝置將其轉化為節點集中荷載P作用于單索上，只要在索網中有足夠的預拉力N_O和撓度F，就可以滿足力學平衡條件。當P為定值時，撓度F和預拉力N_O成反比。因此預拉力N_O和撓度F是單索幕墻結構設計當中兩個重要的參數，必須經過結構試驗和有限元理論計算分析后才能確定。

圖14單索受力及結構試驗示意圖 　　4.2幕墻試驗對幕墻設計的保證
　　預拉力單層索網結構是本工程的關鍵性結構，加工制作要求高，單根拉索的張拉工藝與施工方法較為復雜。其力學性能、單索的張拉工藝、設計中計算參數的取值及節點構造措施等均有賴于試驗驗證。本次試驗在深圳三鑫公司索結構試驗中心進行，試驗檢測由廣東省建筑幕墻質量檢測中心負責。


　　 4.2.1試驗目的

　　a、采集單層索網結構在各種分級荷載作用下的各種數據，和理論計算結果比較，積累和實測設計參數，驗證設計的正確性；


　　b、檢驗單層索網的強度和變形是否滿足要求；


　　c、通過實驗驗證單索結構的節點構造以及施工過程中可能存在的問題,分析玻璃節點適應變形的能力及單索對周邊支撐結構剛度的要求。


　　4.2.2測試過程與方法
　　本次試驗選取的平面索網長邊跨度為8000mm，節點間距2000mm；短邊跨度6200mm，分布3條單索，索間距均分為1546mm（如圖15）。拉索為1×37股φ22不銹鋼絞線，每股直徑為φ3.15mm。

圖15 單索結構試驗示意圖 以沙袋重量來模擬水平風荷載由玻璃面板通過駁接爪點傳遞來的集中力，每個節點的荷載為P_K2=4.36KN（標準值）。


　 　試驗過程：首先安裝試驗所用的吊藍、水準儀、直尺、重物及位移計、百分表等試驗工具及設備，然后對平面索網進行預張拉，預張拉力40.58KN，以短邊跨度的兩端節點為參照物記錄位移初始值。分別施加0.25P_K、0.5P_K、0.75P_K、1.05P_K的設計荷載，保持10分鐘左右，記錄各個荷載值下的位移值。


　　4.2.3測試結果

　　試驗中最大變形出現在D、E、F節點，最大位移160.54mm，與理論計算誤差率3%；最大索拉力83.97KN，與理論計算誤差率1.6%；實測數據比理論分析略小，但誤差皆在5%內，驗證了設計當中計算參數取值及理論分析是比較可靠的，能真實的反應單層索網結構實際情況，并且從另一個方面說明了試驗結果是可信的。


　　4.2.3測試結論

　　本工程采用直徑為φ22的水平與豎向單層索網結構體系，在預拉力為40.58KN時索網的強度儲備和剛度均能滿足設計要求，即安全系數K=2.5~3.0，撓度f≤L/50。同時也驗證了玻璃參與結構工作，玻璃與索網共同工作時能提高整個單索結構體系的剛度及減小單層索網的變形。


　　未完待續......

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