呂曼曼

中國(guó)專利技術(shù)開發(fā)公司

澳標(biāo)AS1288在超高玻璃肋結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

呂曼曼

中國(guó)專利技術(shù)開發(fā)公司

對(duì)于中國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2012)和澳大利亞荷載規(guī)范AS NZS 1170.2-2002中關(guān)于風(fēng)速、基本風(fēng)壓和風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的差異與換算方法進(jìn)行了論述，給出了50年回復(fù)期與1000年回復(fù)期的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值間的換算關(guān)系，針對(duì)澳大利亞規(guī)范AS1288-2006附錄H中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式，通過四性試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，給出超長(zhǎng)玻璃肋穩(wěn)定性分析的合理建議。

超高玻璃肋；穩(wěn)定性；風(fēng)荷載；回復(fù)期；概率系數(shù)；四性試驗(yàn)；有限元分析

引言

隨著業(yè)主和建筑師對(duì)廳堂通透、美觀及氣派的要求，達(dá)到全透明和全視野的效果，廳堂的層高越來越大，達(dá)到7-8m，更有甚者12m?！恫Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范》[1]JGJ 102-2003規(guī)定夾層玻璃肋的等效截面厚度可取兩片玻璃厚度之和，高度大于8m的玻璃肋宜考慮平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算；高度大于12m的玻璃肋，應(yīng)進(jìn)行平面外穩(wěn)定驗(yàn)算，但國(guó)內(nèi)幕墻規(guī)范并未給出具體計(jì)算公式。目前澳大利亞規(guī)范AS1288-2006[2]附錄C中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式，然而中澳風(fēng)荷載取值及荷載組合有所不同，為了使玻璃肋幕墻設(shè)計(jì)做到既安全又經(jīng)濟(jì)，對(duì)中、澳幕墻規(guī)范中風(fēng)荷載及穩(wěn)定分析組合進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合工程實(shí)際四性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，給出超長(zhǎng)玻璃肋結(jié)構(gòu)分析合理建議。

1 玻璃幕墻風(fēng)荷載計(jì)算

1.1 中國(guó)玻璃幕墻規(guī)范與澳大利亞荷載規(guī)范

根據(jù)《玻璃幕墻技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-2003-2012)5.3.2給出的垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式進(jìn)行計(jì)算，并不應(yīng)小于1.0kPa；根據(jù)澳大利亞風(fēng)荷載規(guī)范AS NZS 1170.2-2002[4]2.4給出的垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式進(jìn)行計(jì)算。

1.2 中國(guó)與澳大利亞規(guī)范風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的比較

為了探討JGJ102-2003及(荷規(guī))與澳大利亞AS NZS 1170.2-2002中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算方法的差異，對(duì)兩種規(guī)范計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行了比較。為便于比較，需要進(jìn)行一些轉(zhuǎn)換。

1) 基本風(fēng)壓轉(zhuǎn)換為10分鐘最大風(fēng)速[3]

2)根據(jù)文獻(xiàn)[5]，10分鐘平均風(fēng)速轉(zhuǎn)化為3s陣風(fēng)風(fēng)速，換算系數(shù)為1.43

北京的50年一遇基本風(fēng)壓為0.45kPa，換算成10分鐘的風(fēng)速26.83m/s，換算成3s陣風(fēng)風(fēng)速為38.37m/s.

3) 中國(guó)規(guī)范與澳大利亞規(guī)范地面粗糙度選取

根據(jù)中澳荷載規(guī)范中粗糙度的定義，中澳地面粗糙度類別對(duì)照表如表1：

表1 中澳地面粗糙度類別相當(dāng)情況

4) 比較結(jié)果

在基本風(fēng)壓取值相同的條件下，采用北京50年一遇基本風(fēng)壓，給出了不同總高度玻璃幕墻工程墻角和墻面風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的比較，由于玻璃幕墻工程一般位于場(chǎng)地類別C、D區(qū)域，對(duì)應(yīng)澳大利亞IV類場(chǎng)地類別，計(jì)算得到的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合。

表2：有限元分析與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比表

2 不同重現(xiàn)期風(fēng)壓的換算

澳大利亞規(guī)范中強(qiáng)度和穩(wěn)定校核采用的1000年一遇的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，故需要找出50年一遇與1000年一遇的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值間的關(guān)系，AS-NZS 1170.0-2002 規(guī)定穩(wěn)定驗(yàn)算的荷載組合1.2DL+1.0WL。

澳大利亞荷載規(guī)范表3.1中顯示50年和1000年重現(xiàn)期的風(fēng)速分別為39m/s和46m/s, 故1000年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值為50年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值的1.4倍；中國(guó)荷載規(guī)范E3.4給出了重現(xiàn)期R下風(fēng)壓的計(jì)算公式，以北京為例：100年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值為50年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值的1.55倍；澳門荷載規(guī)范咨詢文本附錄D[6]，結(jié)構(gòu)的風(fēng)力超越概率ρ，重現(xiàn)期R，年限L之間的關(guān)系，1000年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值為50年重現(xiàn)期下的風(fēng)壓值的1.5倍。

綜上所述，1000年風(fēng)速重現(xiàn)期與50年風(fēng)速重現(xiàn)期下風(fēng)荷載比值均小于1.6，故采用理論公式對(duì)玻璃肋穩(wěn)定校核時(shí)可以考慮荷載組合1.2DL+1.6WL。

3.穩(wěn)定性分析理論公式

AS1288-2006附錄C中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式，考慮1.7的安全系數(shù)[2]

4.PMU試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

玻璃肋計(jì)算模型一般簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，工程1和工程2均進(jìn)行了PMU試驗(yàn)，PMU試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了簡(jiǎn)支梁計(jì)算模型假定的正確性。玻璃肋理論計(jì)算，有限元分析以及試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比如表2：

在結(jié)構(gòu)安全性測(cè)試1.5倍風(fēng)荷載試驗(yàn)中均未發(fā)生玻璃肋失穩(wěn)現(xiàn)象，考慮風(fēng)荷載1.5倍組合系數(shù)，按照無側(cè)向支撐穩(wěn)定性計(jì)算公式，工程1玻璃肋穩(wěn)定性驗(yàn)算利用率48%，工程2玻璃肋穩(wěn)定性驗(yàn)算利用率93%，因此實(shí)際工程應(yīng)用中，采用AS1288-2006附錄C無側(cè)向支撐穩(wěn)定性計(jì)算公式驗(yàn)算超長(zhǎng)玻璃肋的穩(wěn)定是安全可靠的。對(duì)于玻璃面板與玻璃肋間采用結(jié)構(gòu)膠粘接，考慮玻璃面板對(duì)玻璃肋側(cè)向約束作用，可以采用連續(xù)約束穩(wěn)定性計(jì)算公式，玻璃面板粘接提供側(cè)向約束所產(chǎn)生的側(cè)向力按照AS1288-2006附錄C中C5(2)計(jì)算，結(jié)構(gòu)膠同時(shí)承擔(dān)垂直面板的荷載和側(cè)向力的作用。

5.結(jié)束語

1)在基本風(fēng)壓取值相同的條件下，中國(guó)荷載規(guī)范與澳大利亞荷載規(guī)范得到的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本是吻合的；

2)對(duì)于中國(guó)荷載規(guī)范以及澳門荷載規(guī)范咨詢文本得到的風(fēng)荷載，采用AS1288-2006附錄H中的理論公式對(duì)玻璃肋穩(wěn)定校核時(shí)可以考慮荷載組合1.2DL+1.6WL；

3)PMU測(cè)試數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，玻璃肋受力很好地吻合簡(jiǎn)支梁模型，故在玻璃肋頂?shù)走B接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從構(gòu)造上滿足玻璃肋轉(zhuǎn)動(dòng)能力；

[1]JGT 102-2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2003.

[2]AS 1288 Glass in buildings-selection and installation[S].Sydney： Standards Australia, 2006.

[3]GB 50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.