八、中庭類采光頂結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)方面的幾個問題
。保壳叭珖呒壗ㄖ镌O(shè)計(jì)越來越走向國際化。有些已達(dá)到歐美國家的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)水平,廣泛應(yīng)用到標(biāo)高幾十米的中庭設(shè)計(jì),越來越多這種采光頂往往是在兩個建筑物之間,設(shè)計(jì)幾何
平面不規(guī)則的中庭建筑布局也不少見。這樣兩個建筑物由于其不同的剛度位移和地震位移,一般在100-300mm。如此大的水平變形位移,對兩樓間形成的采光頂?shù)陌踩珟砺闊4蟮娘L(fēng)振位移或地震引起水平位移,與建筑物重在5000T-10000T來說,
地震作用時間僅0.5秒,所產(chǎn)生的沖擊能量極大,完全把采光頂
擠壓得粉碎。因此,對一些建筑高寬比λ=H高/W寬≥6-7以上塔式建筑物的幕墻,和兩層樓之間,設(shè)計(jì)
玻璃采光頂時,此時設(shè)計(jì)要考慮兩個建筑物的水平位移量和垂直變化量,以及它們變形引起采光頂整體扭轉(zhuǎn)角的變化。實(shí)際上會出現(xiàn)兩個建筑物相對變化為5個自由度的動態(tài)變形或位移。在實(shí)際中,最主要是地震影響,這種影響必然涉及到建筑物對
鋼結(jié)構(gòu)的采光頂?shù)木薮鬀_擊,會產(chǎn)生巨大
應(yīng)力,嚴(yán)重地會使采光頂被破壞。因?yàn)榛ハ鄾_擊中的時間在一秒之內(nèi),因此必須設(shè)計(jì)一套機(jī)構(gòu),具有克服吸收來自4個自由度的引起沖擊的能量,以保證采光頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)安全,這套機(jī)構(gòu)就是彈簧減震阻尼系統(tǒng)。
。玻淖杂啥葟椈勺枘嵯到y(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)
現(xiàn)將2002的北京某幕墻工程采光頂設(shè)計(jì)的實(shí)例,介紹如何設(shè)計(jì)彈簧阻尼減震系統(tǒng),保證由8度烈度引起地震在四個方向位移(轉(zhuǎn)角)所帶來沖擊能量被吸收,使采光頂?shù)牟AА⒐羌苋员WC安全的強(qiáng)度應(yīng)力。設(shè)兩個建筑物重量為G1,G2,地震水平方向引起的水平加速度對8度地震為0.4g/s2,對結(jié)構(gòu)沖擊能量按下面公式估算:
兩個建筑物對采光頂結(jié)構(gòu)沖擊能量分別是:G1L1和G2L1,其中L1是建筑物的水平位移。兩個動能方向可能相同,也可能不同,我們用代數(shù)和表示如下:
∑E=(G1+G2)L1
因?yàn)樽饔迷诮ㄖ锼矔r間為0.52秒,因此能量較大(沖量),必須設(shè)計(jì)一個彈簧減震裝置,對上述能量進(jìn)行吸收,設(shè)減震彈簧組總彈簧系數(shù)為K,應(yīng)滿足:
。ǎ牵保牵玻┆常蹋保剑耍ǎ蹋玻蹋埃
式中L2為采光頂受力后的總水平位移,L0為結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)時預(yù)留的緩沖位移。
只有正確求出K值,K=(G1+G2)*L1/(L2-L0),根據(jù)K值大小,可以按彈簧規(guī)范進(jìn)行幾何參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果是:彈簧外直徑為φ260mm彈簧圈數(shù)為6,簧徑為φ22mm,其計(jì)16個彈簧,分布在8個減震器中,即可滿足上述吸能要求,凡是用于兩個高大建筑物之間,設(shè)計(jì)成帶有標(biāo)高很高的采光頂和前后立面為大型豎向玻璃幕墻時,必須考慮采光頂主
構(gòu)件與土建結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)安裝彈簧減震裝置,兩樓之間的過街橋原則上也采用這種設(shè)計(jì)。
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