阿布扎比克利夫兰医院全玻璃肋支撑幕墙的设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇阿布扎比克利夫兰医院全玻璃肋支撑幕墙的设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：大跨度的玻璃肋支撑结构由于生产加工以及运输的限制，只能分段，然后在现场拼接，在整体稳定以及拼接节点会出现一些问题。本文主要针对整体及局部的设计进行阐述。
关键词：结构体系；连接节点；侧向屈曲
中图分类号：TU973文献标识码： A
引言
在幕墙结构形式当中，很多专家学者同幕墙设计人员认为拉索、拉杆结构的点支式玻璃幕墙技术难度是最大的，因此对它的研究也相对较多。但是，大家在不断的实践中发现，看似简单的肋驳接玻璃幕墙，不管在设计上，还是施工上，所遇到的技术问题更多一些。近年来，多个肋支承点支玻璃幕墙工程中不断出现的问题也证实了这一点。
玻璃肋设计时最为重要的一个问题，即在做玻璃肋计算时，一定要选择好受力模型及做好最薄弱环节的受力分析，设计的节点一定要与计算模型相符，肋连接处的薄弱环节的受力分析一定要合理准确。
1.工程介绍
位于阿联酋首都阿布扎比的克利夫兰医院的gallery楼的四个面整个由全玻璃幕墙构成，整个平面是一个长方形，轴线距离长464米，宽19.2米；面玻璃配置为6mm+1.52PVB+6mm+12Ar+6mm+12Ar+8mm半钢化玻璃，分格为3626mmX1600mm；面玻璃的风荷载和自重均由肋玻璃来承担，玻璃肋配置为12mm+1.52PVB+12mm+1.52PVB +12mm的钢化玻璃，高度为18米，宽度为0.8米；玻璃肋在风荷载方向为简支梁模型，自重吊在顶部钢梁上；玻璃肋的侧向设置横向稳定拉杆，防止玻璃肋的侧向屈曲。整个gallery楼简洁明快、整体通透，使建筑内外贯通，人与自然之间似乎没有了界限。人们可以充分的享受阳光，亲近自然。
2.结构体系
整个玻璃肋由5段玻璃拼接而成，每一段长度为3.626m，由H型的不锈钢转接件拼接而成；顶部通过不锈钢转接件与螺栓夹紧玻璃肋，通过销轴与顶部的主体钢结构连接；整体受力模型为简支梁，此部位的风荷载标准值为2.0KPa，玻璃肋间距为1.6m，玻璃肋承受的线荷载标准值为3.2kN/m，面玻璃的自重荷载为0.65kN/m2，通过对玻璃肋施加幕墙传递到其上的集中荷载，可以得出玻璃肋的变形和弯矩，以及玻璃肋的变形，从而对确定玻璃的截面高度。经过计算可知玻璃肋的最大变形为32.53mm＜(18000/240+6)mm=81mm，玻璃肋的最大应力为31.174MPa＜73 MPa。
顶部连接节点玻璃肋变形与弯矩
3.拼接节点分析
由于玻璃是一种脆性材料，不能够产生塑性变形，而玻璃肋的加工和玻璃肋钢夹板的加工又存在着一定的允许误差，这就导致了玻璃肋的连接不会像钢结构的连接那样具有重新分配外力的能力。如果某一个孔的应力超出其边缘强度时，就会破裂，导致玻璃肋失效。此处的设计我们主要考虑了以下两个方面：
1）、连接处的螺栓远离弯矩的中心，玻璃孔的受力减小，螺栓连接数量有效减少，布置合理，计算准确
2）、开孔处的节点主要使用螺栓来传递荷载，这种情况下，玻璃的开孔直径要比大于螺栓的直径，在螺栓的外部加一个铝制的套筒，套筒和玻璃之间用一种特殊的胶来填充，此胶凝固后的强度能达到65MPa，高于玻璃的侧面强度。这样处理节点的优势在于可以充分填充螺栓与玻璃之间的缝隙，使螺栓与玻璃紧密接触，套筒有适当的弹性模量和足够的强度，使玻璃肋在受力时，能够依靠垫圈达到像钢结构那样的效果，对外力进行重分配。
经过计算，开孔处的局部应力与强度的比率为0.7。
玻璃肋拼接处节点玻璃开孔处详图
另外，我们还用了ANSYS WORKBENCH对玻璃和转接件进行了强度校核，结果如下：
玻璃最大应力: 35.315MPa＜63MPa，安全。
转接件最大应力: 95.1MPa＜220MPa/1.4=157MPa，安全。
4.玻璃肋的屈曲
此处玻璃肋的破坏主要是以屈曲破坏为主的。玻璃肋在受正风压时，其受压侧位于玻璃面板一侧，玻璃面板会给玻璃肋提供可靠的侧向支撑。但是在负风压时，受压边为室内侧没有侧向支承的自由边，这样，就会导致了屈曲的发生。，如果肋过高、过大的话，通常在玻璃肋的自由边加上横向稳定装置，
对于玻璃屈曲的计算，我们主要参考的是澳大利亚的建筑玻璃规范AS-1288《Glass in buildings―Selection and installation》中附录三对于玻璃屈曲计算的方法和公式，
经过计算得知，玻璃肋的侧向屈曲应力与强度比率为0.7。
由于整个建筑在长度方向比较大，达到了464m，所以在玻璃肋的10m高度位置增加了侧向的稳定支撑，如下图所示
玻璃肋侧向稳定性支撑结构
此处不锈钢稳定性拉杆的增加，既能防止玻璃肋的侧向屈曲，又能抵抗侧向地震力的作用，结构的稳定性得到了保障。
5.结束语
本工程为世界上跨度最大的玻璃肋支撑结构，建筑设计为Aedas建筑，结构设计为AECOM，幕墙顾问为Ramboll和MEINHARDT，由于没有工程先例，也没有经过试验，所以经过多次与建筑师和结构顾问的沟通，才最终确定的此方案；从后来的加工、运输、安装以及投入使用的情况来看，整个系统的设计是非常严谨和合理的；希望此工程的设计理念和构思，对于通透性结构的发展以及脆性材料的研究和使用起到进一步的推动作用。