1 引言
隨著社會和科技的發(fā)展，工程中新材料、新設(shè)備、新結(jié)構(gòu)和新施工工藝的運用，結(jié)構(gòu)向高（深）、輕、大這三個方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)形式也由原來的剛性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?a href='../../zsk/ct.asp?id=5994' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>柔性結(jié)構(gòu)。然而作為在一定程度上代表現(xiàn)代建筑的重要符號的現(xiàn)代建筑外衣的玻璃幕墻而言，其體現(xiàn)了建筑理論家對當前建筑“光、薄、透”的追求。較能體現(xiàn)大空間大通透性的玻璃幕墻支撐體系，應(yīng)屬于近年來在幕墻興起的大跨度預(yù)拉力張拉體系[1-2] ，由柔性的拉索結(jié)構(gòu)形式來代替幕墻常用的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土支撐結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)建筑整體的高通透性收到了建筑師和業(yè)主的青睞，目前已逐步開始在大型公共建筑、高檔寫字樓中應(yīng)用，但是這種新型結(jié)構(gòu)形式的采用，使幕墻的技術(shù)含量、施工難度都有比較高的提高。
多層懸吊幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系作為現(xiàn)代幕墻追求大空間大通透的幕墻形式之一，其合理運用各種簡單而實用的幕墻節(jié)點形式來滿足懸吊體系變形大的影響，在滿足建筑外形與功能要求的同時，做到安全可靠，施工方便，經(jīng)濟合理。
本文結(jié)合近年來多層懸吊幕墻結(jié)構(gòu)體系的工程實例和在工程中的設(shè)計節(jié)點，來闡述這種結(jié)構(gòu)體系的工作原理，并給出多層懸吊結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點和工程安裝的精確方法，為將來此種體系的幕墻設(shè)計提供參考。
2 柔性幕墻支撐體系
針對目前幕墻柔性支撐體系承受荷載的方式不同，在本文中將此種體系分為雙向拉索結(jié)構(gòu)體系和多層懸吊體系，以下就為這兩種體系工作原理作以介紹：
雙向拉索結(jié)構(gòu)的工作原理：雙向拉索結(jié)構(gòu)體系由橫豎向都采用柔性拉索結(jié)構(gòu)。通過給橫豎向的拉索施加合適的預(yù)應(yīng)力從而形成剛度以抵抗外部全部載荷。拉索的性能特性和受力分析如下所示：
在溫差變化不大的情況下，拉索在初次加載時的拉伸圖如圖2.1 中的實線表示。階段1 表明在開始荷載作用時顯示出有一定的松弛變形，隨著荷載的增加基本上為直線狀態(tài)( 階段2)，當接近極限強度時，又顯現(xiàn)出較明顯的曲線性質(zhì)( 階段3)，在實際的工程中，拉索在使用前均需進行預(yù)張力，來消除階段1 所表現(xiàn)的初始非彈性變形，而后拉索的工作圖形將如圖2-1 中的虛線所示，因此在很大范圍內(nèi)，拉索的應(yīng)力與應(yīng)變符合線性關(guān)系[3,4,5] 。
在滿足拉索撓度允許范圍內(nèi)(L/50) 和拉索承載能力允許范圍內(nèi)[6,7] ，拉索在不同拉索面積下所需的初始預(yù)應(yīng)力變化曲線如圖2.3 所示，圖2.4 表示在滿足使用能力和承載能力條件下拉索所施加初始拉力和拉索橫截面面積比值與溫差變化曲線。
從圖2.3 和圖2.4 中可知：在相同溫度變化條件下，拉索所需初始預(yù)拉力隨拉索橫截面面積增大而增大，且成正比例關(guān)系。在拉索橫截面面積一定的條件下，施加拉索初始預(yù)拉力隨溫度升高而升高。為了使拉索結(jié)構(gòu)能滿足承載能力和使用能力極限條件下，必須在安裝拉索時給拉索以初始預(yù)拉力即為主體的長期荷載，同時在可變載荷( 風荷載及地震荷載) 作用下，邊緣構(gòu)件除要克服拉索初始應(yīng)力外還要克服可變荷載對其產(chǎn)生的反力，導(dǎo)致邊緣構(gòu)件或邊緣結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成具有相當剛度的平面結(jié)構(gòu)來抵抗拉索對其產(chǎn)生的反力，如北京新保利大廈，其采用雙向單層拉索結(jié)構(gòu)，效果圖如圖2.5 所示，與主體連接如圖2.6 所示，此工程在風荷載、幕墻自重及預(yù)應(yīng)力作用下對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最大支點反力為355kN，產(chǎn)生最大變形為813mm。由于長期支點反力的存在使建筑設(shè)計師必然要付出較大的主體結(jié)構(gòu)工程造價，即必然要考慮另一種結(jié)構(gòu)形式來避免這一不利影響。為解決雙層拉索結(jié)構(gòu)對主體的不利影響，為此引用多層懸吊幕墻結(jié)構(gòu)體系。
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