玻璃幕墻與門窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)問(wèn)題探討(二)

    三、幕墻與門窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)分析
    1.幕墻與門窗設(shè)計(jì)使用年限與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期
    1）設(shè)計(jì)使用年限
    GB 50068-2001對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定分為4類
    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》和《鋁合金窗》規(guī)定門窗反復(fù)啟閉性能，門為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)生的組成幕墻與門窗結(jié)構(gòu)的構(gòu)件材料重力，其標(biāo)準(zhǔn)值按設(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Tl／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)外加變形或約束變形的原因
    ①地震作用：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. 考試大注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師
    溫度作用：環(huán)境溫度的變化使構(gòu)件產(chǎn)生熱脹冷縮的長(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?！陡邔用裼媒ㄖ摻Y(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。抗力與作用效應(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.幕墻與門窗結(jié)構(gòu)體系的可靠度與構(gòu)件的可靠度。

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