单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置制造方法
【专利摘要】本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置是一种适用于单向单索结构点支式玻璃幕墙工程中的安全保护装置。结构包括预紧螺母、锁紧螺母、带刻度弹簧保护座、弹簧导杆、压缩弹簧、活动钢爪；带刻度弹簧保护座焊接在主体钢结构上或者与主体钢结构栓接；活动钢爪通过弹簧导杆和和压缩弹簧、预紧螺母和锁紧螺母与弹簧保护座连接；活动钢爪通过压缩弹簧限制玻璃的平面外位移值。通过读取弹簧保护座上的刻度，可以随时读取和监测限位装置的工作状态，很直观的读取压缩弹簧内的压力值和压缩弹簧的变形值。
【专利说明】单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置
【技术领域】
[0001]本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置是一种适用于单索结构点支式玻璃幕墙工程领域中，单向索结构支承的平面外变形限位装置。
【背景技术】
[0002]目前单层索网结构、单向单索结构支承的玻璃幕墙，逐步广泛应用于现代建筑外装饰中。单向单索结构支承玻璃幕墙采用高强预拉力钢绞线作为幕墙的荷载支承结构，具有支承结构纤细轻巧、玻璃板块大、幕墙整体通透性好、建筑外立面简洁等优点。因此，此类型幕墙很受业主、建筑师垂青。但是由于单向索结构支承需要施加相当大的预拉力，以抵抗幕墙承受的风荷载、雪荷载及地震荷载、自重荷载，因此拉索经常处于高应力状态。依据《索结构技术规程》规定，单索结构幕墙计算时，拉索挠度限值取其跨度的1/45 ;依据《玻璃幕墙工程技术规范》规定，单根型钢或钢管作为支承结构时，在风荷载标准值作用下，挠度限值宜取其跨度的1/250 ;桁架或空腹桁架作为支承结构时，在风荷载标准值作用下，挠度限值宜取其跨度的1/250。由于拉索结构挠度限值较大，而钢结构体系的挠度限值比较小，因此在单向拉索幕墙体系中，在索结构支承和钢结构支承体系的过渡部位以及拉索幕墙的边缘部位玻璃板块会产生较大的扭转角度，在玻璃边部产生较大的应力集中，容易导致玻璃破裂，形成安全隐患，因此限制了此类结构幕墙的使用范围，降低了单索幕墙结构体系的安全度。单索幕墙变形示意图如图1所示，由图1中可以看出，角部玻璃的曲度最大，也就是在最大变形时整个幕墙玻璃的最大应力点集中在这片玻璃上。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述不足之处提供一种平面外变形限位装置，对玻璃面板而言采用弹性钢爪组件支承会大大缓解玻璃面板在变形过程中的应力集中问题，大大提高玻璃的安全度。
[0004]本发明是一种单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置，包括预紧螺母、锁紧螺母、带刻度弹簧保护座、弹簧导杆、压缩弹簧、活动钢爪；带刻度弹簧保护座焊接在主体钢结构上或者与主体钢结构栓接；活动钢爪通过弹簧导杆和压缩弹簧、预紧螺母和锁紧螺母与弹簧保护座连接；活动钢爪通过压缩弹簧限制玻璃的平面外位移值，通过读取弹簧保护座上的刻度，可以随时读取和监测限位装置的工作状态，读取压缩弹簧内的压力值和压缩弹簧的变形值。
[0005]所示弹簧导杆通过预紧螺母和锁紧螺母固定在弹簧保护座上。
[0006]所述的压缩弹簧采用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，压缩弹簧的变形与拉索平面外挠度变形一致或接近。
[0007]单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置的零件均由金属材料开模铸造加工制成或者选用满足功能以及现行国家标准要求的成品。
[0008]整个装置的构造为两侧带压缩弹簧的弹性钢爪组件，通过一系列转换零件分别与建筑主体结构和玻璃连接。这样，在单向拉索由于荷载作用产生平面外挠度变形时，弹簧装置开始起作用，钢爪组件会随之产生与拉索挠度变形同方向的平面外变形，减小由于拉索变形导致玻璃产生的转角和应力集中。对玻璃面板而言采用弹性钢爪组件支承会大大缓解玻璃面板在变形过程中的应力集中问题，大大提高玻璃的安全度。变形限位装置工作原理图2所示，由图2中可以看出，由于限位装置在荷载作用下产生了一定的位移值，使面板玻璃的转角由Al变为A2，从而将玻璃角度控制在球头扣件可以实现的转角范围内。
[0009]弹簧保护装置中的压缩弹簧选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，压缩弹簧变形与拉索的平面外变形相一致，安装时预留足够的压缩空间，以保证整个弹簧装置在正常使用极限状态和承载能力极限状态下有足够的行程。活动钢爪通过弹簧导杆和压缩弹簧共同成为本保护装置的传力构件，弹簧保护套让压缩弹簧保持工作位置和工作状态。正确计算幕墙在荷载作用下拉索所承受的应力与平面外变形值的关系，进而选定合适的压缩弹簧刚度，确定在最大荷载作用下压缩弹簧的变形量使变形限位装置按照预期发挥作用是本发明的关键所在。压缩弹簧应采用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，压缩弹簧受力压缩成线性，刚度稳定，结构简单，制作方便，达到储存能量、减振和控制运动的目的；对于单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置A弹簧的变形值应与拉索的平面外挠度值相同或相近。
[0010]单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置的零件均由金属材料开模铸造加工制成或者选用满足功能以及现行国家标准要求的成品。
[0011]单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置作用:在单向拉索由于受荷载产生平面外变形时，变形限位装置开始起作用，压缩弹簧受压，活动钢爪产生与拉索挠度变形方向同方向的位移，有效减小由于拉索变形引起的玻璃扭转角度及玻璃中产生的应力集中，提高幕墙的安全性能。本发明保护装置加工周期较短，经济合理，现场安装方便快捷，不影响建筑外观和内观。很好地解决了单索结构点支式玻璃幕墙由于拉索变形引成的玻璃扭转角度过大及应力集中问题，为单层单向索点支承玻璃幕墙大范围的应用提供了有利条件。
[0012]本发明的有益技术效果在于:本发明设计合理、结构紧凑，安装后外形美观，部分零件开模铸造加工，成本低廉，生产周期短，安装方便快捷，很好地解决了单层、单向索点支式玻璃幕墙由于拉索本身的挠度值过大引起的玻璃平面转角过大和应力集中的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是单向单索幕墙受水平荷载时的变形示意图。
[0014]图2是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置工作原理示意图。
[0015]图3是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例1结构及安装状态主视图。
[0016]图4是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例1结构及安装状态俯视图。
[0017]图5是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例1结构及安装状态左视图。
[0018]图6是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例1正风压状态的工作状态示意图。
[0019]图7是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例1负风压状态的工作状态示意图。
[0020]图8是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例2结构及安装状态主视图。
[0021]图9是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例2结构及安装状态俯视图。
[0022]图10是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例2结构及安装状态右视图。
[0023]图11是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例2正风压状态的工作状态示意图。
[0024]图12是本发明单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置实施例2负风压状态的工作状态示意图。
[0025]其中:
1.主体钢结构、
2.锁紧螺母①、
3.预紧螺母①、
4.带刻度弹簧保护座A、
5.弹簧导杆A、
6.压缩弹簧①、
7.活动钢爪A、
8.压缩弹簧②、
9.弹簧预紧保护装置A、
10.锁紧螺母②、
11.活动扣件组件、
12.眷墙面板玻璃；
13.主体钢结构、
14.锁紧螺母③、
15.预紧螺母②、
16.带刻度弹簧保护座B、
17.弹簧导杆B、
18.压缩弹簧③、
19.活动钢爪B、
20.压缩弹簧④、
21.弹簧预紧保护装置B、
22.预紧螺母③、
23.锁紧螺母④、
24.活动扣件组件、
25.幕墙面板玻璃、
26.玻璃收口型材、
27.风琴橡胶、 28.收口铝材、
29.锚栓、
101.玻璃板块、
102.拉索、
103.单锁变形曲面示意、；
104.竖向拉索、
105.活动扣件组件。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0027]实施例1:
参照附图3?7，单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位器包括:主体钢结构1、锁紧螺母①2、预紧螺母①3、带刻度弹簧保护座A 4、弹簧导杆A 5、压缩弹簧①6、活动钢爪A
7、压缩弹簧②8、弹簧预紧保护装置A 9、锁紧螺母②10、活动扣件组件11、幕墙面板玻璃12 ；所述的弹簧导杆A为机械加工连接件，活动钢爪A可以采用铸造加工件，压缩弹簧选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧。本实施例应用于两片单索结构点支式玻璃幕墙中间有结构支承的位置。
[0028]单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置的安装顺序:
1)先将弹簧导杆A穿入带刻度弹簧保护座A，一端连接预紧螺母①和锁紧螺母①，另一端依次穿入压缩弹簧①、活动钢爪A、压缩弹簧②、弹簧预紧保护装置A、锁紧螺母②；
2)通过旋转预紧螺母①和弹簧预紧保护装置A调整压缩弹簧的初始预压力，且在带刻度弹簧保护座A及活动钢爪A上标示对应位置弹簧的压力值；
3)调节到位后，旋紧两端的锁定螺母①和锁紧螺母②。通过观察带刻度的弹簧保护座A和活动钢爪A的刻度可以确定弹簧中的压力值；
4)将以上I)至3)在工厂加工好的限位装置组件中的带刻度的弹簧保护座A与主体钢结构焊接，或通过螺栓与主体钢结构连接，焊缝需要足够长度，最好采用坡口全融透焊缝。焊缝质量和工艺应满足现行国家标准要求，焊接完毕后应打磨平整；
5)将活动钢爪A通过活动扣件组件与幕墙面板玻璃连接。
[0029]实施例2:
如图8?12单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置包括:主体钢结构13、锁紧螺母③14、预紧螺母②15、带刻度弹簧保护座B 16、弹簧导杆B 17、压缩弹簧③18、活动钢爪B 19、压缩弹簧④20、弹簧预紧保护装置B 21、预紧螺母③22、锁紧螺母④23、活动扣件组件24、幕墙面板玻璃25、玻璃收口型材26、风琴橡胶27、收口铝材28、锚栓29 ；所述的弹簧导杆B为机械加工连接件，活动钢爪B可以采用铸造加工件，压缩弹簧选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧。本实施例应用于单索结构点支式玻璃幕墙的收边位置，安装方法:
I)先将弹簧导杆B穿入带刻度弹簧保护座B，一端连接预紧螺母②和锁紧螺母③，另一端依次穿入压缩弹簧③、活动钢爪B、压缩弹簧④、弹簧预紧保护装置B、预紧螺母③、锁紧螺母④； 2)通过旋转预紧螺母②和预紧螺母③调整压缩弹簧的初始预压力，且在带刻度弹簧保护座B及活动钢爪B上标示对应位置弹簧的压力值；
3)调节到位后，旋紧两端的锁紧螺母③和锁紧螺母④。通过观察带刻度弹簧保护座B和活动钢爪B的刻度可以确定弹簧中的预压力值；
4)将以上I)至3)在工厂加工好的限位装置组件一端通过带刻度弹簧保护座B和弹簧预紧保护装置B与主体钢结构焊接或通过螺栓连接，焊缝需要足够长度，最好采用坡口全融透焊缝。焊缝质量和工艺应满足现行国家标准要求，焊接完毕后应打磨平整；
5)将活动钢爪B通过活动扣件组件与幕墙面板玻璃连接，玻璃面板通过收口铝材、风琴橡胶等组件与主体结构柔性连接。
【权利要求】
1.一种单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置，其特征在于，包括预紧螺母、锁紧螺母、带刻度弹簧保护座、弹簧导杆、压缩弹簧、活动钢爪；带刻度弹簧保护座焊接在主体钢结构上或者与主体钢结构栓接；活动钢爪通过弹簧导杆和压缩弹簧、预紧螺母和锁紧螺母与弹簧保护座连接；活动钢爪通过压缩弹簧限制玻璃的平面外位移值，通过读取弹簧保护座上的刻度，可以随时读取和监测限位装置的工作状态，读取压缩弹簧内的压力值和压缩弹簧的变形值。
2.根据权利要求1所述的单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置，其特征在于，弹簧导杆通过预紧螺母和锁紧螺母固定在弹簧保护座上。
3.根据权利要求1所述的单索结构点支式玻璃幕墙平面外变形限位装置，其特征在于，所述的压缩弹簧采用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧，压缩弹簧的变形与拉索平面外挠度变形一致或接近。
【文档编号】E04B2/88GK103938778SQ201410199837
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】王德勤, 周小丽, 王 琦 申请人:北京德宏幕墙工程技术有限公司