索网结构名词解释.pdf

索网结构介绍索网结构介绍索网结构介绍索网结构介绍1.1.1.1.概述概述概述概述1.1.1.1.1.1.1.1.索网结构索网结构索网结构索网结构1.1.1.单索结构玻璃幕墙是悬索结构点支式玻璃幕墙中的一种类型，其幕墙玻璃的支承结构为单层平面索网结构，它可以是一个单索网结构单元组成的，也可以由多个单索网结构组成的玻璃幕墙（如图）。1.1.2.在玻璃幕墙平面受外部荷载后通过玻璃的连接机构将外部荷载转化成节点荷载 P，节点荷载 P 作用在索网结构上，只要在索网中有足够的预应力 N0和挠度 F，就可以满足力学的平衡条件。当 P 为某一确定值时，挠度 F 和预应力 N0成反比。即预应力 N0值越大，挠度 F就越小。F=P/N0。因此挠度 F 和预应力 N0是单层平面索网的两个关键参数，必须经过试验和计算分析后才能确定。1.2.1.2.1.2.1.2.索网结构的特点索网结构的特点索网结构的特点索网结构的特点1.2.1.拉索在工作状态下必须有较大的挠度，通常挠度控制在1/401/50 范围内。1.2.2.曲面单层索网及双层索系玻璃幕墙自初始预应力状态之后的最大挠度与跨度之比不宜大于 1/200。1.2.3.拉索的伸长不锈钢索的极限强度t约为 110015002/Nmm，其弹性模量 E 约为5521.2 10 1.3 10/Nmm，到达极限强度时其伸长率约为 1%。对应的钢索挠度为（1/141/18）。钢索的强度设计值取为 6008002/Nmm，相应地，达到强度设计值时不锈钢的挠度为（1/251/32），钢索的伸长小于 1%，在允许范围内。1.2.4.初拉力钢索在自然状态下是柔软的，难以形成稳定的结构，因此必须施加初拉力使其绷紧，才能具有抵抗法向荷载的能力。初拉力不宜过大，通常在钢索的最小破断力的 15%25%范围内。初拉力应能使钢索在高温工作仍有一定的剩余拉力。不会因拉索膨胀而松弛；另一方面也应考虑在低温时不会因拉索收缩而使拉力过大。1.3.1.3.1.3.1.3.主动索与被动索主动索与被动索主动索与被动索主动索与被动索主动索：施工过程中通过主动张拉，控制张拉端索力的建筑用索。被动索：施工过程中事先下料，索力的导入是由于主动索的张拉生成的建筑用索。定义主动索：在初始状态形状确定过程中，控制杆件初张力。主动索意味着在分析过程中索可以“滑动”，其原始长度可以变化，由张拉端的索力控制。定义被动索：在初始状态确定过程中，不控制杆件初张力。被动索意味着在分析过程中索的下料原长固定，其索力通过主动索的张拉被动获得。1.4.1.4.1.4.1.4.力密度力密度力密度力密度利用力密度法能立刻求出在一定预应力态时索网结构的空间坐标。所谓力密度，就是索的内力除以索长，即：q=F/l，通过定义力密度，完成索网结构的力密度找形。（只有每一段索的索力相同才可保证找形正确，如果各段索的长度不同，应分开计算，再逐步施加力密度）2.2.2.2.结构的选型和布置结构的选型和布置结构的选型和布置结构的选型和布置2.1.2.1.2.1.2.1.索网的形状索网的形状索网的形状索网的形状单层索网自然状态只能是平面或双曲抛物面。如下图所示：（a）单向索(b)平面单层索网（c）曲面单层索网（d）鞍形曲面单层索网2.2.2.2.2.2.2.2.索网的布置索网的布置索网的布置索网的布置1、幕墙和透光屋面采用双向布索的单层索网。幕墙竖向高度不大于 15m 时，可以采用竖向单索。多跨索网可以连续布索以减少固定连接件数目。2、拉索的间距不宜大于 2m。双向布索时，索网网格宜接近正方形。网格面积不宜大于 3.52m。3、幕墙玻璃面板的自重只由竖向索承受；在透光屋面上，玻璃自重由双向拉索承受。当索网两个方向尺度接近时，法向荷载（风荷载，地震作用，透光屋面上的重力荷载）由双向拉索共同承受；当索网长短边尺度之比大于 1.5 时，法向荷载也可以考虑只由短向索承受，长向索只作为稳定索。2.3.2.3.2.3.2.3.钢索端部的固定钢索端部的固定钢索端部的固定钢索端部的固定1、钢索端部应采用冷挤压锚具连接螺丝端杆，然后再固定在周边结构上。螺丝端杆应有张拉和调节钢索拉力的功能。2、固定钢拉索的主体结构或周边构件应能承受钢索的最大拉力，并且不产生过大的位移或变形。3、在两座建筑独立的建筑或在相邻塔楼之间布置索网时，连接两座建筑的钢索端部应有能适应两座建筑相对位移的连接装置。3.3.3.3.材料与性能材料与性能材料与性能材料与性能3.1.3.1.3.1.3.1.钢索钢索钢索钢索3.1.1.不锈钢绞线的质量、性能应符合现行行业标准建筑用不锈钢绞线JG/T 200 的规定。3.1.2.用于索网的钢绞线直径不宜小于 12mm。钢绞线的单根钢丝直径不宜小于 1.2mm。3.1.3.拉索宜采用不锈钢绞线、高强钢绞线，可采用铝包钢绞线。采用高强钢绞线时，其表面应作防腐处理层。3.1.4.钢索的总安全系数约为 2.5.钢索的受拉强度设计值应按其极限抗拉强度的标准值除以材料分项系数1.8，并按其等效截面积换算后采用。当已知钢绞线的极限抗拉承载力时，其抗拉承载力设计值应取该值除以 1.8 后采用。3.1.5.拉索的抗拉强度设计值计算：kRff=式中：f索的抗拉强度设计值；kf索的极限抗拉强度；R索的抗力分项系数，取 1.8。3.1.6.索体材料的弹性模量宜由试验方法确定。索体材料的线膨胀系数值宜由试验方法确定。3.2.3.2.3.2.3.2.端部锚具端部锚具端部锚具端部锚具3.2.1.玻璃幕墙拉索压接锚具的制作、验收应符合现行行业标准建筑幕墙用钢索压管接头JG/T 201 的规定3.2.2.钢拉索不应进行焊接，锚具应带法兰螺丝端杆，用扭矩扳手旋转法兰螺杆可以对拉索施加拉力、调整拉力。3.2.3.锚具及端杆宜采用不锈钢制造，优先采用牌号为0Cr17Ni12Mo2(316)的奥氏体不锈钢。3.2.4.锚具和连接件承载力应不低于索体的最小破断拉力。钢拉杆接头宜通过螺纹与杆体连接，其承载力应不低于杆体的最小破断拉力。3.2.5.玻璃幕墙拉索压管接头的疲劳试验应按现行行业标准建筑幕墙用钢索压管接头JG/T 201 有关规定执行。3.2.6.与主体结构或周边构件的连接1、拉索通过螺丝端杆、连接垫板或预埋件连接到混凝土构件上；或通过焊接将端杆连接到钢构件上和大门钢框上。2、当需要在不同温度条件下保持拉索的恒定拉力时，可在端部附加定刚度的弹簧。3、在两座独立的建筑或两座塔楼之间张拉索网时，连接两座建筑的水平拉索端部，应设置能适应两座建筑或两个塔楼相对水平位移的装置。索两端的最大相对位移，非抗震设计时可取连接标高处两座建筑在风荷载作用下的水平位移之和；抗震设计时可取该处地震作用下水平位移之和的三倍。4.4.4.4.设计与分析设计与分析设计与分析设计与分析4.1.4.1.4.1.4.1.设计基本规定设计基本规定设计基本规定设计基本规定4.1.1.索结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数设计表达式进行计算。荷载及荷载效应组合应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009 进行计算，索截面与节点设计中应按荷载的基本组合，位移计算应按荷载的标准组合。其中，取预应力荷载分项系数1.0iP=。4.1.2.索结构的计算应包括初始预应力状态的确定及荷载状态的计算，索结构的初始预应力状态确定和荷载状态分析应考虑几何非线性影响，不考虑材料非线性。4.1.3.索结构设计时，在永久荷载控制的荷载组合作用下，应避免索退出工作；在可变荷载控制的荷载组合作用下，应防止因索松弛而导致结构失效。4.1.4.索结构计算时，应考虑索与周边支承结构的相互影响，有条件时宜采用包含周边结构的整体模型进行分析4.1.5.设计索结构屋面时，应考虑屋面雪荷载不均匀分布所产生的不利影响，并应按多种荷载工况进行分析。4.1.6.对于使用中需要更换索体的情况，在计算和节点构造上应做专门处理。4.2.4.2.4.2.4.2.初始预应力状态确定初始预应力状态确定4.2.1.索结构的初始预应力状态确定应综合考虑建筑造型、使用功能、边界支承条件和合理预应力取值等要求，通过反复试算确定初始几何形状及相应的预应力分布。4.2.2.当索结构的平面形状简单（如圆形、椭圆形、菱形等）且以受均布荷载为主时，可通过解析方法确定其初始预应力状态；当索结构曲面不能用解析函数表示，且初始平衡态难以判定时，可采用非线性有限元法或动力松弛法、力密度法等方法来确定其曲面形状和初始预应力状态。参索和膜结构张其林编著。4.2.3.在确定索结构曲面的几何形状时，应避免形成扁平区域。4.2.4.当初始预应力状态分析中的预应力施加过程与实际的预应力施加过程不一致时，还应按实际的预应力施加过程进行施工成形分析。