应用钢结构的框架筒体理论，使玻璃板与钢结构组合，又应用发明专利技术的专利节点，把玻璃板和钢结构构件连接起来，就组成了用玻璃板作钢结构蒙皮的受力构件，打破了玻璃是脆性材料不能作结构的禁区，又改变了玻璃幕墙工程，必须把玻璃板依附在支撑钢结构系统的传统。这样不仅省钢而且消除了玻璃幕墙工程常有的隐患，使组合结构的整体刚度向更安全方向发展。由于这个发明专利技术专利的建立，开拓了玻璃板作墙体的发展，因此玻璃在透光、保温、密封等优点将被更好的开发利用，首先这种结构体系，为充分利用太阳能而开辟了道路，由于玻璃作墙体又将提高我国建筑设计水平的发展，并引导出更多的建筑与结构的发明专利技术创造。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种建筑结构构件，特别涉及钢结构框架筒体与玻璃板的组合，是属于发展建筑与结构的专利技术专利。
技术介绍
美国匹次堡市于1983年建成的梅隆银行大厦(one mellon bank center)是属于承力幕墙体系，采用密柱浅梁的弱框筒与钢板蒙皮组合而成的。主楼地面以上54层，高222m。这个大厦有以下几个特点 经过多方案的比较，最后选定了 “承力幕墙体系”，围护结构与受力结构融为一体。 钢墙板的开洞率为25%,钢墙板厚度38层以上为6mm, 38层以下为8mm。 主楼单位建筑面积的结构钢量为115kg/m2 结构分析结果在风荷载作用下A、不考虑幕墙钢板受力时结构的顶点侧移角Λ/H =1/290B、幕墙钢板参与时减为1/590。这个工程实例给我们很大的启发，认识到承力幕墙体系是一种高效而经济的抗侧力结构。但从工程经验出发，钢板受力好，但暴露在大气中的防锈防腐难度大，价格昂贵；另外钢板防火能力差，采光要在钢板上开洞才能解决。这就促使我们联系到玻璃幕墙，玻璃面板和幕墙支撑件组成了玻璃幕墙，要求支撑件在受力过程中不能有很大的变形，要求变形Δ < L/180，其中L为支撑件的跨度，在这样的条件下，玻璃面板能承受一定的风荷和地震力。显而易见，钢结构的框架筒体的密柱浅梁是玻璃面板最好的支撑体系。因此产生了用玻璃板作钢结构的蒙皮受力构件的思想，但玻璃板是脆性材料，作受力蒙皮构件是否是禁区，一直困扰着我，直到重新学习由清华大学力学系1988年翻译的前苏联Γ · C ·皮萨连科著的“材料力学手册”有这么一段话吸引了我“应当强调指出，材料的脆性或塑性状态不只取决于材料的性质，而且与其所处的应力状态类型，温度与加载速度等都有一定的关系，实验表明，塑性材料在一定的加载条件与温度下，会表现为脆性，而脆性材料在一定的应力状态下，也可以表现为塑性”。这个理论将使我受益匪浅。我又学习近来大连理工大学出版社出版的“glsssconstruction manual (玻璃结构手册)是史蒂西(SCHITTICH)等著的,他们是世界级的玻璃工程设计大师，他们明确地指出“玻璃也越来越多作为一种承重材料被结构工程师所使用”而且告诉工程师“玻璃应用的发展要与结构体系结合发展，相得益彰”。这给我的研究增强了信心。由于我经常作国外设计的优化设计，因此对刘大海，杨翠茹编著的高楼钢结构设计中结构概念设计是下了苦功的，因此温故而知新用了近八个月的时间进行了集中研究和计算，较系统地写出了《用玻璃板作钢结构蒙皮受力构件的研究》使我对玻璃板作结构的受力蒙皮构件不仅充满了信心而且有浓厚的兴趣，这次正式向贵局申请国家专利技术专利是由于了解到国际动态二十世纪初期美国出现了玻璃幕墙的概念，美国以高科技和创新的精神在战后大力发展超高层建筑，玻璃摩天大楼已成为当时美国的一项重要的建筑使命，有名望的公司都在城市建造玻璃幕墙摩天大楼，并逐渐形成一股国际风格向全世界传布，到二十世纪七十年代初期，写字楼成了建筑行业的主要任务，网格玻璃幕墙就是一个标志。上个世纪九十年代开始以欧洲为首出现了批评的声音阳光污染，耗能源，不安全等，但是世界一直在追求玻璃摩天大楼，并且越演越烈，因此中国要有一种创新的面目出现，我申请的专利技术专利肯定是很有用的。另外研究过程中了解到玻璃的光学性质有信息功能，玻璃板作建筑的墙面不仅能充分地发挥玻璃透光、保温、密闭等优点，而且可以用光学仪器有效地监视大楼蒙皮受力构件的受力安全情况，因此这样的大厦是相当安全的，监视的研究要在这次申请成功后再进行系统的研究。
技术实现思路
用玻璃板与钢结构的密柱浅梁筒体组合成为玻璃板作受力蒙皮构件的高效而经 济的抗侧力结构。这样不仅玻璃板在密柱浅梁筒体的应力状态下，脆性材料也可以表现为塑性，成为受力构件来加强密柱浅梁的弱筒体，成为密柱深梁的强筒体。不言而喻使钢结构的含钢量明显地降低，又由于玻璃板不再需要专门的玻璃幕墙的钢结构支撑体系，只需要与主体钢结构的密柱浅梁筒体组合，其组合使密柱浅梁的弱框筒成为密柱深梁的强框筒，因此结构的整体刚度大增，所以说这是一个高效而经济的抗侧力结构。I、工程依据美国匹次堡市于1983年建成的梅隆银行大厦(one mellon bank center)是属于承力幕墙体系，采用密柱浅梁的弱框筒与钢板蒙皮组合而成的，其结构平面见图I钢板与梁柱关系见图2主楼地面以上54层，高222m。这个大厦有以下几个特点 经过多方案的比较，最后选定了 “承力幕墙体系”，围护结构与受力结构融为一体。 钢墙板的开洞率为25%,钢墙板厚度38层以上为6mm, 38层以下为8mm。 主楼单位建筑面积的结构钢量为115kg/m2 结构分析结果在风荷载作用下A、不考虑幕墙钢板受力时结构的顶点侧移角Λ/H =1/290B、幕墙钢板参与时减为1/590。这个工程实例给我们很大的启发，认识到钢板承力幕墙体系是一种高效而经济的抗侧力结构。但暴露在大气中的防锈、防腐难度大，价格昂贵，另外钢板防火性能差，其防火措施也是十分昂贵的，很难推广钢板蒙皮组合结构，因此申请人另辟捷径。2、结构理论的依据(I)钢框架筒体结构系统的简介· 20世纪70年代初，一批80 100层的楼房应运而生，人们熟悉的，应用了较长时间的框架，框-撑，框架-支撑芯筒，支撑芯筒+刚臂等结构体系已不能满足要求了。因此从采用立体构件取代平面构件出发、为使抗侧力体系的有效宽度达到最大值，而将抗侧力体系的主要构件从建筑平面内部移向周边；并将承重构件与抗侧力构件合而为一等途径来探索一种新型的结构体系，创造了框架筒体结构体系，并获得了巨大的成功。 钢框架简体结构的组成在建筑平面的周边设立钢柱，并建立框架。框筒是由三片以上“密柱深梁”型框架所围成的抗侧力框架筒体。见图3。密柱是指框筒采用密排的钢柱，柱距为3 4. 5m，并且柱的强轴方向位于所在框架平面，如果柱距> 3 4. 5m，或柱的强轴不符合规定，就不能称之为“密柱”可称为“稀柱”。深梁是指较高截面的实腹式窗裙梁，截面高度一般取O. 9 I.5m，如果梁的截面高度较小就称作为浅梁。“密柱深梁”对立面就是“稀柱浅梁”。密柱深梁组成的框架筒体是强框筒，密柱浅梁或稀柱浅梁组合的框架筒体是弱框筒。框筒平面尺寸应满足长宽比不大于I. 5，最多不大于2的要求，框筒的立面开洞率一般取30%左右，这就构成了框筒，与建筑平面内的承重框架一起构成了框筒结构体系。· “密柱深梁”与“稀柱浅梁”的比较四片“密柱深梁”框架组成的框筒优于四片“稀柱浅梁”围成的方形结构。“稀柱浅梁”围成的方形结构(见图4)，仍然是抗侧力平面构件，在水平力作用下，仅平行于荷载方向的两榀框架(称为腹板框架)承担剪力和倾覆力矩，垂直于荷载方向的两榀框架(称为翼缘框架)并不参加工作。由四片“密柱深梁”框架围成的方形结构。已组成框筒，成为抗侧力立体构件，不论水平荷载来自何方，其四片框架均同时参与工作，水平剪力由腹板框架承担；倾覆力矩则由腹板框架和翼缘框架共同承担。 框架筒体结构核心理论是剪力滞后效应图7所示的框筒，其柱子轴向力假定不考虑剪力滞后效应的影响，是成直线分布的。已接近实体筒。框筒在倾覆力矩作用下整体弯曲时，其截面竖向剪力使各层窗裙梁产生竖向弯剪变形，导致腹板框架和翼本文档来自技高网...
【技术保护点】
用玻璃板作受力蒙皮结构，不仅节省钢材，而且在力学上提高了整体抗剪、抗弯刚度。专利技术人检索了所有的资料，还没有见到本专利技术专利如此清晰的用玻璃板作受力蒙皮结构的情况，如果获得专利技术专利初步批准，在专利的保护下，专利技术人将组织力量开拓玻璃与钢结构组合的自主知识产权。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云波，
申请(专利权)人：陈云波，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。