參照以上結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定,考慮幕墻及門(mén)窗是重要的持久性非結(jié)構(gòu)構(gòu)件, 因此幕墻的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為25a,門(mén)窗設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為10a。新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《
鋁合金門(mén)》和《
鋁合金窗》規(guī)定門(mén)窗反復(fù)啟閉性能,門(mén)為10萬(wàn)次,窗為1萬(wàn)次,就是參照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
JISA4706-1996《金屬窗》的同樣規(guī)定,按照門(mén)每天開(kāi)啟30次、窗每天開(kāi)啟3次的10a設(shè)計(jì)使用壽命確定的。
2)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期
設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定結(jié)構(gòu)所受的
可變荷載及作用和與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值而選用的時(shí)間參數(shù),它不等同于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。玻璃幕墻與門(mén)窗是輕質(zhì)、薄壁的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與構(gòu)件,易受瞬間風(fēng)的破壞,為確保其安全使用,均應(yīng)按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50a確定,即能承受50a重現(xiàn)期可變荷載及作用的最大值。我國(guó)《建筑外窗抗
風(fēng)壓性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB7106-86)制定時(shí),就是參照英國(guó)門(mén)窗設(shè)計(jì)
風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,采用50a一遇瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)壓為安全設(shè)計(jì)風(fēng)荷載和相應(yīng)的安全檢測(cè)壓力差值,并以此作為窗的抗風(fēng)壓性能分級(jí)值。
2.幕墻與門(mén)窗所受的荷載與作用
1)直接作用(施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分布力)
①自重荷載:由地球引力產(chǎn)生的組成幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)的構(gòu)件材料重力,其
標(biāo)準(zhǔn)值(詞條“標(biāo)準(zhǔn)值”由行業(yè)大百科提供)按設(shè)計(jì)尺寸與材料重力
密度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。它是一種在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時(shí)間變化,或其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的永久作用。工程設(shè)計(jì)時(shí)是將自重轉(zhuǎn)化為按面積分布的平均面積
恒載N/M2)標(biāo)準(zhǔn)值。
②風(fēng)荷載:是垂直作用于
建筑幕墻、門(mén)窗表面的水平方向風(fēng)的速度壓力,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值隨時(shí)間變化,或其變化與平均值相比不可忽略不計(jì)的可變作用。幕墻與門(mén)窗的風(fēng)荷載代表值有二種:1)標(biāo)準(zhǔn)值Wk2按 《健筑荷載規(guī)范》GB 50009)計(jì)算的圍擴(kuò)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,它是幕墻、門(mén)窗在其設(shè)計(jì)使用期間內(nèi)可能出現(xiàn)的最大風(fēng)荷載,其按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50a一遇出現(xiàn)的概率為2%,即風(fēng)荷載不超過(guò)該最大值的概率(保證率)為98%o 2)
頻遇值Wd2是幕墻、門(mén)窗在其設(shè)計(jì)使用期間內(nèi)時(shí)而出現(xiàn)的較大風(fēng)荷載值Wd=0.4Wk,風(fēng)荷載超越頻遇值的總持續(xù)時(shí)間T1與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T的比值為T(mén)l/T≤0.1,即概率為10%,相當(dāng)于lOa一遇。
2)間接作用引起結(jié)構(gòu)外加
變形(詞條“變形”由行業(yè)大百科提供)或約束變形的原因
①
地震作用(詞條“地震作用”由行業(yè)大百科提供):是由地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)作用,根據(jù)《建筑
抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB 50011-2001)規(guī)定,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用只考慮由其自身重力產(chǎn)生的水平方向地震作用和
支座間相對(duì)位移產(chǎn)生的附加作用。 a)常遇地震:屬于可變作用,其
地震烈度50a內(nèi)超越概率約為63%,重現(xiàn)期為50a。 b)
設(shè)防烈度地震:其地震烈度50a內(nèi)超越概率約為10%,重現(xiàn)期為475a。C)罕遇地震:屬于偶然作用,其地震烈度50a內(nèi)超越概率2%-3%,重現(xiàn)期約2 000a。
2
溫度作用:環(huán)境溫度的變化使構(gòu)件產(chǎn)生
熱脹冷縮(詞條“熱脹冷縮”由行業(yè)大百科提供)的長(zhǎng)度變化,當(dāng)這種變化受到約束時(shí)會(huì)產(chǎn)生
應(yīng)力。對(duì)這種可變作剛,工程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用構(gòu)造方法處理時(shí)應(yīng)按其最大值考慮!
高層民用建筑(詞條“高層民用建筑”由行業(yè)大百科提供)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》GJ 99-98)對(duì)幕墻構(gòu)件的溫度作用按其最大作用計(jì)入,即
組合值系數(shù)和
分項(xiàng)系數(shù)均取1.0,溫度作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)他按當(dāng)?shù)匾荒陜?nèi)的最大溫差計(jì)算。
3.幕墻與門(mén)窗的作用效應(yīng)與抗力
1)結(jié)構(gòu)抗力與構(gòu)件承載能力
①抗力是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件及其材料承受作用效應(yīng)的能力,如承載能力、
剛度、
抗裂度、
強(qiáng)度等?沽εc作用效應(yīng)相對(duì)應(yīng),結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力即剛度也是一種結(jié)構(gòu)的抗力。
②承載能力是構(gòu)件所能承受的最大
內(nèi)力,或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)的內(nèi)力。
③強(qiáng)度是材料抵抗破壞的能力,即材料
截面所能承受的最大應(yīng)力。
2)結(jié)構(gòu)抗力的層次
①整體結(jié)構(gòu)抗力:如門(mén)窗幕墻整體結(jié)構(gòu)承受風(fēng)荷載的能力:
②構(gòu)件抗力:如豎框構(gòu)件在自重軸力和風(fēng)壓
彎矩作用下的承載能力;
③構(gòu)件截面抗力:構(gòu)件截面抗彎、抗剪的能力;
4.幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)體系的可靠度與構(gòu)件的可靠度
結(jié)構(gòu)體系是由多個(gè)構(gòu)件組成的,整體結(jié)構(gòu)的失效是由單個(gè)構(gòu)件的失效引起的,由各個(gè)構(gòu)件的失效概率估算整體結(jié)構(gòu)的失效概率是結(jié)構(gòu)體系可靠度分析的主要內(nèi)容。然而,
承載力的驗(yàn)算一般是針對(duì)構(gòu)件的,一般所說(shuō)的結(jié)構(gòu)可靠度主要是指構(gòu)件截面的可靠度,它不等同于結(jié)構(gòu)體系的可靠度。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的傳力路徑和失效路徑,分析各個(gè)構(gòu)件的各種失效模式中失效概率大而又對(duì)結(jié)構(gòu)體系的失效概率有明顯影響的主要失效模式,是掌握體系可靠度的關(guān)鍵。
5.幕墻與門(mén)窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與可靠度分析要點(diǎn)
1)幕墻與門(mén)窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
幕墻與門(mén)窗分別是懸掛和鑲嵌在建筑主體結(jié)構(gòu)框架上的連續(xù)性的墻體結(jié)構(gòu)和局部性的啟閉部件,都是由
脆性的
玻璃面板和延性的金屬構(gòu)件組成的完整的非承重結(jié)構(gòu)體系。幕墻與門(mén)窗傳遞自重及外部荷載作用的路徑基本是一樣的:玻璃面板——橫框架——豎框架——主體結(jié)構(gòu)。所不同的是幕墻的荷載作用最終是由豎框架的
錨固點(diǎn)以點(diǎn)傳遞方式傳至主體結(jié)構(gòu),而門(mén)窗的荷載作用最終是由四周邊框錨固點(diǎn)近似以線(xiàn)傳遞方式傳至洞口結(jié)構(gòu)。因而,幕墻的豎框(
立柱)和門(mén)窗的中橫框或中豎框就是幕墻和門(mén)窗結(jié)構(gòu)體系的主要受力構(gòu)件。如果主要受力構(gòu)件抵抗風(fēng)壓等作用變形的抗力不足則會(huì)造成玻璃面板的脆性破壞失效。
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