多層懸吊幕墻體系的工作原理：多層懸吊幕墻體系由豎向采用柔性結(jié)構(gòu)和水平向采用剛性結(jié)構(gòu)兩種形式組成。通過(guò)給豎向的拉索施加合適的預(yù)應(yīng)力從而形成剛度以抵抗幕墻結(jié)構(gòu)的重力荷載和豎向地震作用的影響，橫向龍骨在水平平面內(nèi)形成穩(wěn)定體系來(lái)抵抗幕墻外部水平向荷載及溫度作用的影響。
從多層懸吊幕墻支撐結(jié)構(gòu)的工作原理和組成支撐結(jié)構(gòu)的形式可得，在不影響建筑外立面的可視效核的情況下，采用水平剛性結(jié)構(gòu)來(lái)代替拉索結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗風(fēng)荷載的作用，從而解決了主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受拉索預(yù)拉力荷載，根本上克服雙向拉索結(jié)構(gòu)在垂直面板荷載作用下變形大，拉索預(yù)應(yīng)力對(duì)主體邊緣構(gòu)件產(chǎn)生很大影響的不利因素。為了能具體闡明多層懸吊幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系變形的情況，本文就以上海中心大廈為工程實(shí)例來(lái)具體介紹。
3 多層懸吊幕墻支撐結(jié)構(gòu)工程概況
上海中心大廈內(nèi)外效果圖如圖3.1 及圖3.2 所示，其外幕墻支撐體系從下到上共分9個(gè)區(qū)段，其中2～8 區(qū)為幕墻懸吊柔性支撐體系，構(gòu)成上海中心大廈的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體系。其懸吊結(jié)構(gòu)形式如圖3.3 所示，平面內(nèi)支撐形式如圖3.4 所示，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體系為水平周邊曲梁( 直徑356mm 鋼管) 和徑向水平鋼支撐( 直徑219mm 鋼管) 以及高強(qiáng)拉桿( 直徑80mm～60mm) 組成的螺旋上升結(jié)構(gòu)體系。周邊曲梁沿豎向每4.3～4.5m 布置用以固定幕墻板塊并同時(shí)起到轉(zhuǎn)換幕墻所受荷載作用。
在豎向方向上，相鄰二層水平曲梁間用沿曲梁布置的25 組豎向吊桿連接，幕墻板塊及幕墻支撐結(jié)構(gòu)重力通過(guò)吊桿向上傳遞，并最終懸吊在幕墻支撐結(jié)構(gòu)頂部的主體結(jié)構(gòu)吊梁上。幕墻及幕墻支撐結(jié)構(gòu)的重力即通過(guò)懸吊體系傳遞至主體結(jié)構(gòu)上如圖3.5 所示。
由于上海中心大廈采用多層懸吊柔性支撐體系，其給結(jié)構(gòu)和幕墻的整體設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。懸吊體系的采用使得幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的相互作用非常明顯[8]。一方面，懸吊式結(jié)構(gòu)體系使得幕墻結(jié)構(gòu)對(duì)于邊界條件非常的敏感，主要表現(xiàn)為懸吊吊點(diǎn)剛度的不同導(dǎo)致懸吊結(jié)構(gòu)的豎向變形的不均勻性。
另一方面，懸吊式結(jié)構(gòu)體系也給幕墻設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些前所未有的新問(wèn)題，具體表現(xiàn)為幕墻適應(yīng)變形方面上。
3.1 懸吊結(jié)構(gòu)變形分析
由于頂部吊掛主體剛度不均勻，如圖3.1.1 所示，幕墻支撐結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下的各個(gè)吊桿位置的變形也不盡相同。為保證幕墻板塊的順利施工與正常使用，需要對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的豎向變形情況進(jìn)行詳細(xì)分析，幕墻板塊的節(jié)點(diǎn)應(yīng)能承受幕墻支撐結(jié)構(gòu)的相鄰吊桿之間的相關(guān)變形。由于吊頂結(jié)構(gòu)的不均勻變形給帶來(lái)懸吊體系拉桿結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉力重新分布，其拉桿的最大軸力大為757kN，拉桿軸力分布如3.1.2 圖所示，但與整體模型建模相比，在單個(gè)模型中的吊桿軸力增加近85%[8] 。
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