CN106337517A - 一种幕墙装饰结构 - Google Patents
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- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
- E04B2/88—Curtain walls
Abstract
本发明公开一种幕墙装饰结构，包括幕墙以及连接幕墙背面的支撑结构，其特征在于：所述支撑结构为多边形格栅‑柱结构，该多边形格栅‑柱结构包括格栅壁以及设置在格栅壁交汇处的加强柱;所述格栅壁为格构式，所述格栅壁包括框架以及位于框架内的空格，所述框架由上边框、下边框以及位于上边框与下边框之间的连接件组成。本发明所阐述的幕墙装饰结构具有竖向承载力高、整体性能好、平面外抗弯强度大、安装方便、造型美观等特点，适用于建筑幕墙装饰面等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种幕墙装饰结构，特别适用于建筑领域。
背景技术
幕墙是古老的建筑艺术和现代高科技产品相结合的产物，自20世纪50年代兴起，玻璃幕墙经历了半个世纪的发展，现己成为现代化大都市的重要标志和现代主义建筑的一个显著特征，而玻璃幕墙则更是其中的经典之作。现代化建筑中多用点支式幕墙，而且越做越大。这就导致除了幕墙自身的重力之外，风荷载是幕墙结构的另一主要荷载，而且绝大部分的点支式玻璃幕墙都是在风荷载的动力作用下破坏的，因此这种点支式幕墙方案有其自身的致命缺陷，不能满足现代建筑的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供了一种质量轻且受力好的幕墙装饰结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种幕墙装饰结构，包括幕墙以及连接幕墙背面的支撑结构，其特征在于：所述支撑结构为多边形格栅-柱结构，该多边形格栅-柱结构包括格栅壁以及设置在格栅壁交汇处的加强柱。
所述格栅壁为格构式，所述格栅壁包括框架以及位于框架内的空格，所述框架由上边框、下边框以及位于上边框与下边框之间的连接件组成。
所述空格为圆形空格或多边形空格。
所述多边形格栅-柱结构的多边形格栅为三角形栅格、四边形格栅或六边形格栅。
所述加强柱为多边形柱或圆柱。
所述加强柱为实心或空心。
所述幕墙和支撑结构的材质为金属、纤维、玻璃或复合材料。
幕墙为平面或曲面。
本发明幕墙装饰结构的优势在于，即充分发挥格构式格栅壁重量轻、抗弯刚度好的特点，又充分利用加强柱提高幕墙结构的整体稳定性。
多边形格构式格栅-柱结构作为幕墙的承重结构，当幕墙在安装过程中主要承受竖向荷载；当幕墙安装完成时，还会受到水平风荷载的作用。由于多边形格构式格栅-柱结构平面外抗弯刚度远大于上述点支式幕墙结构，也大于格栅壁交汇处无柱结构的传统格栅。因此可使用更少的材料满足大面积幕墙的力学性能要求，特别是水平风荷载的动力作用。由于该多边形格构式格栅-柱结构除了承担幕墙的重量，也承担自身重量。因此采用格构式格栅壁，最大限度的满足平面外抗弯刚度的同时，尽可能地减轻其自重。
附图说明
图1为本发明幕墙装饰结构示意图。
图2为本发明幕墙装饰结构格构式格栅壁的结构示意图。
图3为本发明幕墙装饰结构中加强柱抗压强度增强原理图。
图4为传统格栅壁的抗压原理图。
图5为本发明幕墙装饰结构中多边形格构式格栅-柱结构抗弯强度增强原理图。
图6为传统格栅壁抗弯原理图。
图7为本发明幕墙装饰结构中多边形格构式格栅支撑示意图，其中a由两个连接件形成3个三角形空格，b由两个连接件形成4个三角形空格，c由5个连接件形成8个三角形空格。
图中编号：1为格栅壁；11为框架，111上边框，112为下边框，113为连接件，12为空格，2为加强柱；3为幕墙。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1所示，本发明一种幕墙装饰结构，包括幕墙3以及连接幕墙背面的支撑结构，其中支撑结构为格构式多边形格栅-柱结构，该多边形格栅-柱结构包括格构式格栅壁1以及设置在格栅壁交汇处的加强柱2。在本实施例中，多边形格栅-柱结构的多边形格栅为四边形格栅，但也可以采用如六边形格栅、三角形栅格或其他多边形。
在图2中，格栅壁1为格构式，格栅壁1包括框架11以及位于框架内的空格11，框架11由上边框111、下边框112以及位于上边框与下边框之间的连接件113组成。格栅壁1的上边框111和下边框112被连接件113划分为多个形状相同或不同的空格。
采用格构式格栅壁是为了将格栅壁中间部位利用率不高的材料去除，而采用加强柱则是为了防止在竖向力作用下格栅壁交汇处破坏。下面具体阐述设置采用加强柱以及格构式格栅壁的原因。
加强柱：
根据结构稳定理论可知，在竖向荷载作用下，格栅壁交汇处的开口十字形截面（如图4所示）易产生扭转破坏，因此在格栅壁交汇处设置加强柱。加强柱对格栅壁交汇处的增强原理如下：
以图3格栅壁A为例，位于格栅壁交叉处的加强柱，不仅是均摊的四分之一加强柱面积（图3，90°所标之处）对格栅壁A的平面外抗弯刚度作了贡献，实际上均摊给格栅壁B和D的加强柱面积（图3，θ2L, θ2R所标之处）也对格栅壁A的侧向抗弯刚度作了贡献。按此类推，加强柱对格栅壁A的抵抗矩的贡献只有θ4L, θ4R是独立的，而另外θ2L, θ3L，θ2R, θ3R分别与格栅壁B和D共享。尽管传统格栅结构在交叉处也存在共享现象（图4，θ2L, θ3L，θ2R, θ3R），但通过比较图3和图4可知，加强柱结构交叉处共用的面积明显增加，即多了图4中五角星所标的部分。从构件稳定理论可知，在格栅壁交汇处设置加强柱之后，原先传统格栅结构中格栅壁交汇处的开口十字形截面则转为闭口矩形截面，大大增加了格栅壁交汇处的抗扭转能力，与之连接的格栅壁也可以承担更大的竖向荷载。由此说明加强柱的共享抗侧弯机制实现了对传统格栅结构的强化作用。
格构式格栅壁：
根据结构抗弯原理可知，在本发明幕墙装饰结构中，主要由格构式格栅壁提供平面外抗弯刚度。因此下面通过对比分析本发明中的格构式格栅壁以及传统格栅壁来说明本发明中采用格构式格栅壁的原因。
图5本发明中的格构式格栅壁，图6为传统格栅壁。在弯矩M0作用下，格栅壁一侧处于受压状态，另一侧处于受拉状态。此时，两种情况下格栅壁内部的材料应力分别如图5和图6右侧所示。传统格栅壁呈现出上下两端应力大（高应力区），中间应力小（低应力区）的特点，如图6所示。因此虽然格栅壁中间部位为实心结构，但其材料强度发挥的性能很小，使得材料利用率较低。因此本发明中采用格构式（或空腹式）格栅壁，其在弯矩M0作用下应力分布如图5所示：将材料利用率不高的格栅壁中间部位改为格构式，使得整个格栅壁只保留高应力区，这样即能充分利用材料性能，又能提供很好的平面外抗弯性能。中间的两个支撑是为了进一步提高格构式格栅壁的强度。且支撑形式可有多种形式，包括但不限于图7所示形式。
因此，综上所述，本发明中的幕墙装饰结构，其加强柱以及格构式格栅壁-柱结构可显著提高幕墙及其承重结构的竖向抗压性能，平面外抗弯性能以及整体性。最终得到的幕墙不但可以很好地承担自重，而且可以更好的抵抗水平荷载甚至地震作用。
Claims (8)
1.一种幕墙装饰结构，包括幕墙以及连接幕墙背面的支撑结构，其特征在于：所述支撑结构为多边形格栅-柱结构，该多边形格栅-柱结构包括格构式格栅壁以及设置在格栅壁交汇处的加强柱。
2.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述格栅壁为格构式，所述格栅壁包括框架以及位于框架内的空格，所述框架由上边框、下边框以及位于上边框与下边框之间的连接件组成。
3.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述空格为圆形空格或多边形空格。
4.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述多边形格栅-柱结构的多边形格栅为三角形栅格、四边形格栅或六边形格栅。
5.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述加强柱为多边形柱或圆柱。
6.根据权利要求5所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述加强柱为实心或空心。
7.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：所述幕墙和支撑结构的材质为金属、纤维、玻璃或复合材料。
8.根据权利要求1所述的幕墙装饰结构，其特征在于：幕墙为平面或曲面。
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