幕墙设计中的一些问题(五)钢结构

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 钢横梁与钢立 柱一端焊接, 一端螺接。
广东图书馆新馆凹凸石材幕墙
焊接钢骨架

我们可以列举很多 工程实例,说明幕墙钢 结构采用焊接是安全可 靠的。

可是,谁有能举出 哪怕一个例子,说明仅 仅是由于采用了焊接, 幕墙钢结构就出了安全 问题呢?

没有,没有一个工 程是由于没有采用螺栓 连接,钢结构就出问题 的。

四、现在大量幕墙钢结构 采用焊接
世博会阳光谷
• 世博会的中轴线长1000米,宽110 米,称为世博轴。 • 世博轴上有六个朝天玻璃大喇叭, 直径80~96米,高42米,叫阳光谷。 • 这些巨型玻璃幕墙的支架,是全焊 接方钢管结构。
阳光谷

光顶,最大直径96米,高41.5 米。 • 单层网壳钢结构。方钢管, 三向布置,三角形网格。焊接 节点。 •
编写5.6.6条的时候,幕墙还没有采 用钢型材做梁柱,全用铝合金型材。 所以自然认为梁柱连接就必须用螺栓。 因为在90年代现场进行铝的焊接还很 困难,螺栓是传递大的内力的唯一手 段。 • 当时谁也没有预计到21世纪钢结构 会大量进入幕墙中。 •
与时俱进,JGJ102—2003已经修改
2000年以后,大型公共建筑大量兴建, 钢结构在幕墙中广泛应用。原规范已 不适应钢结构的要求,矛盾日益显著。 • 2001年修订JGJ 102-96时,已经在 规范中对钢结构作出规定。其中就包 括钢梁柱连接可以焊接的规定。

JGJ 133 《送审稿》

实际上,从90年代 开始,幕墙已经采用焊 接钢结构。

广 东 公 成安 指 全挥 部中 钢心 骨 架一 焊九 接九 六 年 建
• 石材幕墙焊 接钢骨架

三、实践表明幕墙钢结构 焊接没有任何问题
焊接钢结构有优良的抗震性能
• 幕墙的振动台抗震试验有意采用焊接 钢骨架,使得振动的侧向位移能达到 1/60~1/50,这样大的位移已远远超出 建筑物在大地震下的可能位移。所有 地震试验表明:在9度~10度地震下, 产生如此大的位移,焊接钢骨架完好, 具有良好的抗震性能。 • 焊接钢骨架完全可以在幕墙中使用。
按铰接多跨梁设计,上下柱应连接 按单跨简支梁设计,上下柱可不连接

按简支梁设计,上下柱不连接
按分层简支梁设计的立柱,上下不连接
按多跨铰接梁设计的立柱,用铝横梁作外部 连接;附加4X40mm铝排也起连接作用
芯柱连接主要用于铝型材
JGJ133-2001中关于型材用芯柱连接的规 定是针对铝型材的。该规范是在 1996~2000年间编制的,当时幕墙基本上 只用铝型材,一般不考虑用钢型材。 • 铝型材开模方便,又是高精度和超高精度 产品,可以做到紧密滑动配合。因此用芯 柱是恰当的。 • 2000年以后,钢型材大量使用, JGJ133-2001的规定就不适应钢型材了。 钢型材大量是开口断面,无法插芯;钢型 材不能随便定尺寸,轧辊不能随便改,无 法紧密配合;精度做不到高精级,滑动不 了,或者空隙很大,芯柱晃动。
九十年代末的焊接大争论
• 1998年前后,成都市许多幕墙采用了钢横
梁和钢立柱,而且采用焊接。这些已建成的 幕墙,拆还是不拆,引起激烈的争论。最后 还争到了北京,在会议上双方都拍了桌子。 • 在搞钢结构的技术人员的支持下,这些幕 墙幸存了下来。 • 它们静静地度过了十年,谁都没有预计会 有2008年5月12日……
石材幕墙振动台试验 侧移达1/50

幕墙焊接钢骨架早在133规范颁布之 前就已经使用,至今近20年,经历了 强台风和大地震的考验
• 我国的幕墙工程从1993年至今, 钢横梁与钢立柱、钢角码与连接 钢板的焊接已经用了十多年,效 果良好。许多工程还经历了大地 震或多次强台风的考验。 • 工程实践证明钢骨架采用焊接是 很好的连接方式。
对付温度影响不一定要断开
• 断开是一种方法,但不是唯一方法
• 解决温度的影响可以有两条途径: • 1 构件断开,支点自由,结构随温度变形, 减少或消除温度应力。称为“有变形,无应力” • 2 构件连续,支点约束,结构温度变形受到 限制,甚至不准变形,温度应力由钢结构自己 的强度承受。称为“有应力,无变形”
幕墙设计的一些问题 (五 )
钢结构设计
中国建筑科学研究院 2012 赵西安

幕墙钢结构ຫໍສະໝຸດ Baidu计
幕墙钢结构问题的由来
幕墙钢结构目前出现许多有争议 的问题,遍及各地。剪不断,理还 乱,这些问题是怎么出来的呢? • 这是一个历史遗留问题。 • 问题出自JGJ 133 -2001。规 范是16年前编的,那时候幕墙行业 共识是:不采用钢结构。所以规范 只对铝合金结构作出了规定。 •
• 绵阳 (9度) • 石材幕墙完好
• 焊接钢结构不但抗震,而且抗风 • 从九十年代至今,沿海地区的建 筑幕墙许多采用焊接钢结构,虽经 多次强台风袭击,从未因骨架焊接 而出现安全问题.实践表明:钢横梁 与立柱焊接完全可以满足幕墙抗 风要求.

采用焊接钢结构的幕 墙,经受了台风和地震 的实际考验。 • 实践是检验真理的唯 一标准,所以现行规范 就要修改补充。
断不断,怎么断,由设计者决定
• • • • • • • 全部砍断,传统做法,肯定可行。 但是增加许多连接节点,费工费料。 加长杆件,减少断口,可以节省工 料,但要从计算和构造上加以考虑。 全部不断,必须计算温度和位移产 生的应力,分析结构的变形耐受能 力,采取措施确保结构安全。
第二个问题:
幕墙钢结构可以焊接吗? 回答:完全可以。

铝的膨胀系数为 混凝土的三倍 温度变形相差悬 殊,每层留伸缩 缝是合理的
钢材和混凝土的膨胀系数相近 • 钢 材:1.2 X 10-5/C • 混凝土:1.0 X 10-5/C
• 所以,钢筋混凝土结构才有 可能应用。
钢幕墙结构和钢主体结构、钢幕墙结构 和混凝土主体结构膨胀系数相同或相近

温度变化时幕墙钢结构的温度应力接近于零
一定要保证现场焊接的施工质量
• 焊接施工应符合现行标准 JGJ 81的规定。 焊工必须持证上岗。 焊缝应均匀饱满,不得断开、漏 焊。不应有气泡、夹渣、裂缝。 做好焊缝防锈。 做好防火措施。
• •
• •


上下柱并不是必须连接
上下柱之间并不是非连接不可,连接 与否、连接方式完全取决于设计考虑 和采用的计算简图。 • 通常采用多跨铰接梁的计算模式, 上下柱之间是铰接点,要保证上下位 移一致,可传递剪力,应连接。 • 如果设计按简支考虑,按简支梁计 算,则可以不连接, 只须留出间隙。 • 实体墙上的幕墙可以按分段设置横 梁和立柱,各自单独计算,各自单独 受力,这时各段之间也可不连。
解决温度变化问题的两种办法
两种处理方法的例子
• 有温度变形,无温度应力
• 常规幕墙的骨架;老式低速铁路的铁轨(长 度13.2米);用许多温度缝分开的厂房;带活 动接头的管道; 巨型航空母舰;巨型油轮;大型油罐;超大 跨公共建筑;超高层建筑;核反应堆;大容量 炼铁高炉;高速铁路的超长钢轨(长度一般超 过1000米,甚至几百公里无缝隙);大量焊接 钢结构建筑;
JGJ 133-2001编在16年前, 是针对铝合金建筑幕墙编制的
• 133规范编制于上一个世纪1996~99年间, 当时从事幕墙工程的不是建筑公司,而是军转 民的飞机制造公司,因熟悉铝合金制品而形成 了幕墙这一行业。所以当时业内共识是幕墙只 用铝合金型材,当时幕墙的标准名称为“铝合 金建筑幕墙”、“铝合金玻璃幕墙”。1993年 编制102-96规范时,建筑行业人士坚持取消了 “铝合金”三个字,但对采用钢型材没有达成 共识。102、133是针对铝型材编的。
• 约束温度变形,承受温度应力

结构钢有能力承受温度应力
• Q235 强度设计值 215N/mm2 • Q345 强度设计值 315 N/mm2 • 在完全固定,不能变形的情况下,温度每
变化 1 度,钢构件中产生的温度应力为: • 2.4 N/mm2 • 通常,幕墙骨架连接在主体结构上,温度 变化时,支座随主体结构位移,钢骨架受到变 形约束很小,温度应力远小于这个按支座固定 考虑的数值。
实践是检验真理的唯一标准
• 从1996年幕墙钢结构开始
采用焊接,到今天已经过去 了 16 年。16 年的实践告诉 我们,幕墙钢结构采用焊接 连接是没有问题的。
客观实践已经得出了结论 • 幕墙钢结构如同其他钢结
构一样,可以采用螺栓连接, 也可以采用焊接,还可以两 者混合使用。

世界是多样的,解决问题 的方法也应该是多样的。
JGJ 133-2001规定铝型材不用焊接, 是因为当时技术水平不高
JGJ 133-2001 是对铝合金结构编制 的,但 5.6.6条关于铝梁、柱只用螺接 的规定仅仅反映了当时的技术水平— 铝型材现场焊接有困难。 • 现行《铝合金结构设计规范》 GB 50429-2007 明确铝合金建筑结构可以 焊接,并给出了焊接的相应规定。 •

谁也没有料到十年后,2008年5月12 日它们经受了大地震的考验,用事实回 答了钢结构能不能焊接的大争论。
汶川大地震幕墙经受了考验

地震区规定的设防烈度为6、7度。 • 地震中,幕墙工程在烈度7、8、9度下, 不管螺栓还是焊接,只要主体结构在,幕墙 就在,而且完好。

九十年代 幸存下来的焊接钢结构幕 墙经受了这次大地震的考验,客观事实 证明了幕墙完全可以采用焊接钢结构。
1990年代幕墙只用铝合金骨架 标准名称为“铝合金幕墙”
所有技术文件、规范都局限于铝合金

上世纪,幕墙是铝合金型材 的一统天下;2000年以后,钢 结构大量在幕墙中使用,来得 突然,幕墙规范中没有相应的 规定。有些工程只好照搬幕墙 规范中对铝型材的规定来做钢 结构,矛盾、问题不断出现。
钢结构设计的基本依据
• 第一个问题: • 是不是一定要竖向层层 分段,水平三米一段? • 回答:不一定要切得这 么碎。
切碎是设计最省事的办法
• 尺寸越小,温度的影响就小,这 是尽人皆知的常识。把构件切碎, 弄成短短的,当然就不用费心去做 温度应力计算,不用专门考虑抗温 度变化措施。由于最初做幕墙的不 是建筑结构行业,而是飞机制造行 业,所以历史地形成了通通切断的 行业习惯。
GB 50017 是幕墙钢结构 设计的基本依据
《钢结构设计规范》GB 50017是 钢结构设计的依据,当然也是幕墙 钢结构设计的依据。 • 幕墙钢结构是钢结构的一部分, 既然钢结构可以焊接,那为什么加 上“幕墙”两个字,就不能焊接呢? •
GB 50017
幕墙钢结构属 于钢结构,所 以其设计依据 是《钢结构设 计规范》。 • 幕墙规范的 修订也应符合 GB 50017。 •
6个阳光谷是倒喇叭形玻璃采

阳光谷玻璃幕墙支承钢结构 采用全焊接方钢管单层网壳
幕墙钢结构螺接可以用、 焊接也没有问题。
• 理论和工程实践都证明了, 幕墙钢结构可以采用螺栓连接, 也可以采用焊接。设计人员可根 据工程的情况和自己的工艺习惯 选用。也可以螺接和焊接混合使 用。
天津 中船重工 146米 花岗岩
幕墙铝型材设计应符合 GB 50429 的规定
GB 50429 规定了对铝合金焊接的要求

既然规定了铝型材 都可以焊接,钢结构 本来就名正言顺可以 采接,幕墙的钢横梁、 钢立柱当然可以焊接。

一、焊接是钢结构的基本 连接方式

二、JGJ 133-2001是 上一个世纪的历史产物
5.6.6条是针对铝型材规定的

• 1996年编制的JGJ 133-2001:
• (铝型材)要用螺栓连接。
• 2001年修订的JGJ 102-2003:
• (铝型材)可以用螺栓连接(也可以不用,改用焊 接);(钢型材)可不用螺栓连接,可以用焊接。
133规范修订,5.6.6条已经修改
目前,133规范修订进入送审阶段。 修订后明确规定钢横梁与钢立柱可以 采用焊接。 • 按照规范执行中,“同一问题的规 定,以最新规定执行”的从新原则, 在新的133规范颁布前,可按102规范 中钢结构可以焊接的规定执行。
钢结构设计的基本依据是国 家标准《钢结构设计规范》GB 50017。 • 幕墙钢结构是钢结构的一部 分,其设计也应遵照执行;幕 墙规范编制、修订,有关钢结 构的条文,要与之一致。 •
幕墙钢结构的设计依据是GB 50017
1996年黑体字的说法和现在不同

1993~1998年编制JGJ 102和133时, 对“强制性条文”黑体字的说法是“强 调、着重、提醒、注意”,并没有一票 否决、违法的含义。不知道甚么时候就 变成了现在这个“规范就是法律”的解 释。我们也是有口难辩,很后悔当初用 了黑体字,现在“被”强制。今后黑体 字只能写“构件承载力要大于外荷载” 这一类绝对真理。所有构造、作法、尺 寸等等都不能用黑体字。而且黑体字不
相关文档
最新文档