八、中庭類采光頂結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)方面的幾個(gè)問題
１．目前全國高級(jí)建筑物設(shè)計(jì)越來越走向國際化。有些已達(dá)到歐美國家的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)水平，廣泛應(yīng)用到標(biāo)高幾十米的中庭設(shè)計(jì)，越來越多這種采光頂往往是在兩個(gè)建筑物之間，設(shè)計(jì)幾何
平面不規(guī)則的中庭建筑布局也不少見。這樣兩個(gè)建筑物由于其不同的剛度位移和地震位移，一般在１００－３００ｍｍ。如此大的水平變形位移，對(duì)兩樓間形成的采光頂?shù)陌踩珟砺闊４蟮娘L(fēng)振位移或地震引起水平位移，與建筑物重在５０００Ｔ－１００００Ｔ來說，
地震作用時(shí)間僅０．５秒，所產(chǎn)生的沖擊能量極大，完全把采光頂
擠壓得粉碎。因此，對(duì)一些建筑高寬比λ＝Ｈ高／Ｗ寬≥６－７以上塔式建筑物的幕墻，和兩層樓之間，設(shè)計(jì)
玻璃采光頂時(shí)，此時(shí)設(shè)計(jì)要考慮兩個(gè)建筑物的水平位移量和垂直變化量，以及它們變形引起采光頂整體扭轉(zhuǎn)角的變化。實(shí)際上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)建筑物相對(duì)變化為５個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)變形或位移。在實(shí)際中，最主要是地震影響，這種影響必然涉及到建筑物對(duì)
鋼結(jié)構(gòu)的采光頂?shù)木薮鬀_擊，會(huì)產(chǎn)生巨大
應(yīng)力，嚴(yán)重地會(huì)使采光頂被破壞。因?yàn)榛ハ鄾_擊中的時(shí)間在一秒之內(nèi)，因此必須設(shè)計(jì)一套機(jī)構(gòu)，具有克服吸收來自４個(gè)自由度的引起沖擊的能量，以保證采光頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)安全，這套機(jī)構(gòu)就是彈簧減震阻尼系統(tǒng)。
２．四自由度彈簧阻尼系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)
現(xiàn)將２００２的北京某幕墻工程采光頂設(shè)計(jì)的實(shí)例，介紹如何設(shè)計(jì)彈簧阻尼減震系統(tǒng)，保證由８度烈度引起地震在四個(gè)方向位移（轉(zhuǎn)角）所帶來沖擊能量被吸收，使采光頂?shù)牟ＡА⒐羌苋员ＷC安全的強(qiáng)度應(yīng)力。設(shè)兩個(gè)建筑物重量為Ｇ１，Ｇ２，地震水平方向引起的水平加速度對(duì)８度地震為０．４ｇ／ｓ２，對(duì)結(jié)構(gòu)沖擊能量按下面公式估算：
兩個(gè)建筑物對(duì)采光頂結(jié)構(gòu)沖擊能量分別是：Ｇ１Ｌ１和Ｇ２Ｌ１，其中Ｌ１是建筑物的水平位移。兩個(gè)動(dòng)能方向可能相同，也可能不同，我們用代數(shù)和表示如下：
∑Ｅ＝（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１
因?yàn)樽饔迷诮ㄖ锼矔r(shí)間為０．５２秒，因此能量較大（沖量），必須設(shè)計(jì)一個(gè)彈簧減震裝置，對(duì)上述能量進(jìn)行吸收，設(shè)減震彈簧組總彈簧系數(shù)為Ｋ，應(yīng)滿足：
（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１＝Ｋ（Ｌ２－Ｌ０）
式中Ｌ２為采光頂受力后的總水平位移，Ｌ０為結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的緩沖位移。
只有正確求出Ｋ值，Ｋ＝（Ｇ１＋Ｇ２）＊Ｌ１／（Ｌ２－Ｌ０），根據(jù)Ｋ值大小，可以按彈簧規(guī)范進(jìn)行幾何參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果是：彈簧外直徑為φ２６０ｍｍ彈簧圈數(shù)為６，簧徑為φ２２ｍｍ，其計(jì)１６個(gè)彈簧，分布在８個(gè)減震器中，即可滿足上述吸能要求，凡是用于兩個(gè)高大建筑物之間，設(shè)計(jì)成帶有標(biāo)高很高的采光頂和前后立面為大型豎向玻璃幕墻時(shí)，必須考慮采光頂主
構(gòu)件與土建結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)安裝彈簧減震裝置，兩樓之間的過街橋原則上也采用這種設(shè)計(jì)。
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