Kích thước của các thanh dọc vách kính được xác định như thế nào?

Việc lựa chọn kích thước thanh dọc vách kính là một phần quan trọng trong thiết kế mặt tiền tòa nhà an toàn, hiệu quả và nhất quán về mặt thẩm mỹ. Kích thước thanh dọc phù hợp phải chịu được tải trọng gió quy định, kiểm soát độ võng, phù hợp với hệ thống kính và đáp ứng các yêu cầu kiến ​​trúc của dự án.

Tuy nhiên, không có một kích thước thanh chia ô nào phù hợp với mọi bức tường kính. Một loại thanh chia ô phù hợp với tòa nhà thương mại thấp tầng có thể không đủ độ cứng cho mặt tiền cao hơn với các tấm kính lớn hơn.

Đối với các kiến ​​trúc sư, nhà phát triển, nhà thầu và đội ngũ mua sắm, việc hiểu rõ quy trình tính toán kích thước giúp xác định đúng loại nhôm định hình và tránh các chi phí vật liệu không cần thiết hoặc các vấn đề về hiệu suất.

Điều gì quyết định kích thước thanh chia ô cửa kính?

Kích thước thanh dọc vách kính phụ thuộc vào một số yếu tố thiết kế quan trọng, chứ không chỉ chiều cao sàn:

• Nhịp giữa các thanh đỡ: Nhịp là khoảng cách giữa các điểm đỡ kết cấu. Nhịp dài hơn làm tăng độ uốn, điều này có thể đòi hỏi mặt cắt sâu hơn, gia cố hoặc điều chỉnh các điểm đỡ.
• Tải trọng gió thiết kế: Áp suất gió là yếu tố đầu vào chính và thay đổi tùy thuộc vào chiều cao công trình, vị trí và các quy định xây dựng. Cần kiểm tra kỹ các giá trị áp suất hướng vào và hướng ra cụ thể trong hồ sơ thiết kế, tuyệt đối không sử dụng các giá trị chung chung từ các dự án khác.
• Chiều rộng kính (Chiều rộng chịu tải): Chiều rộng tấm kính quyết định tải trọng truyền đến thanh dọc. Đối với các thanh dọc bên trong, chiều rộng này thường bằng một nửa khoảng cách đến các thanh dọc liền kề. Các thanh dọc cạnh và góc cần được tính toán riêng do sự phân bố tải trọng khác nhau.
• Tiêu chí độ võng: Các thanh dọc khung cửa cần có độ cứng phù hợp, không chỉ là độ bền. Độ uốn cong quá mức có thể ảnh hưởng đến kính, gioăng và khả năng chống thấm. Giới hạn cho phép được quy định bởi các quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn ngành như AAMA TIR-A11-15.
• Trọng lượng kính và các tải trọng khác: Hệ thống phải tính đến đường truyền tải trọng thực tế, bao gồm tải trọng tĩnh của kính, chuyển động của tòa nhà và sự giãn nở nhiệt. Các kỹ sư phải xác định các lực cụ thể tác động lên từng cấu kiện thay vì giả định tải trọng phân bố đều.

Kích thước vách kính: Chiều rộng, chiều sâu, độ dày và nhịp.

Kích thước thanh chia ô cửa mô tả các đặc điểm khác nhau của khung cửa. Một mặt nhìn thấy được hẹp không nhất thiết có nghĩa là tiết diện kết cấu nông hoặc nhẹ. Hướng dẫn của PRANCE về các thành phần của tường rèm Giải thích lý do tại sao chỉ dựa vào bản vẽ mặt đứng không thể hiện được chiều sâu khung, cốt thép hoặc các mối nối.

Tải trọng thiết kế thanh đỡ vách kính: Những yếu tố nào cần được bao gồm?

Áp lực gió thường là tải trọng chi phối thiết kế khung cửa. Kính và các tấm chắn mờ chịu áp lực hoặc lực hút của gió và truyền lực này qua khung và các điểm neo vào kết cấu tòa nhà.

Áp suất thiết kế phải phản ánh vị trí dự án, độ cao, hướng tiếp xúc và khu vực mặt tiền. Khu vực góc có thể chịu lực hút cao hơn khu vực tường trung tâm, vì vậy không nên tự động áp dụng một áp suất duy nhất cho mọi mặt tiền.

Các tác động liên quan khác có thể bao gồm trọng lượng bản thân của tường rèm, tác động địa chấn và tải trọng liên quan đến thiết bị bảo trì tòa nhà. Mức độ liên quan và đường truyền tải trọng phụ thuộc vào hệ thống được lựa chọn. Cẩm nang thiết kế tạp chí STRUCTURE Xác định đây là những yếu tố thường gặp bên cạnh yếu tố gió.

Trọng lượng kính cũng cần một đường đỡ được xác định rõ ràng. Các khối đỡ truyền trọng lượng kính xuống khung đỡ; các mối nối thanh ngang, thanh dọc và neo sau đó phải được kiểm tra tải trọng được giao.

Nhịp khung vách kính được tính như thế nào?

Nhịp của thanh ngang được xác định bởi khoảng cách giữa các điểm tựa hiệu quả của nó và đặc tính kết cấu của hệ khung được lựa chọn.

Trong cách bố trí đơn giản giữa các tầng, thanh dọc có thể được mô phỏng như một dầm nối giữa các điểm đỡ ở các tầng liên tiếp. Các cách bố trí khác có thể sử dụng các cấu kiện liên tục, các điều kiện giá đỡ khác nhau hoặc các mối nối đơn vị chuyên dụng.

Trước khi tính toán nhịp thanh dọc vách kính, hãy xác nhận:

• Vị trí của từng bộ phận hỗ trợ kết cấu
• Các cấu kiện được đỡ đơn giản, liên tục hoặc dạng công xôn.
• Cần xem xét liệu có cần thiết phải tính đến điều kiện tải trọng đa nhịp hay đa dạng hay không.
• Khả năng truyền lực và thích ứng với sự dịch chuyển của các bộ phận kết nối.

Những chi tiết này rất quan trọng vì cùng một chiều dài thanh ngang có thể tạo ra hành vi kết cấu khác nhau dưới các điều kiện hỗ trợ khác nhau.

Chọn độ sâu thanh ngang phù hợp cho vách kính

Việc lựa chọn độ sâu của thanh ngang chủ yếu là vấn đề đạt được độ cứng và hiệu suất kết cấu cần thiết trong khi vẫn đáp ứng các ràng buộc về kiến ​​trúc và xây dựng.

Chiều sâu lớn hơn có thể làm tăng độ cứng uốn khi mặt cắt ngang được thiết kế hiệu quả. Tuy nhiên, chỉ riêng chiều sâu không quyết định liệu thanh ngang có đủ chắc chắn hay không.

Quá trình lựa chọn cần xem xét các yếu tố sau:

• Các đặc tính mặt cắt cần thiết liên quan đến trục uốn tương ứng.
• Áp lực gió thiết kế và nhịp khung đỡ.
• Tiêu chí độ lệch.
• Kích thước kính và yêu cầu về giá đỡ cạnh.
• Điều kiện kết nối và neo giữ.
• Sự giãn nở nhiệt và các giao diện liền kề.
• Tầm nhìn kiến ​​trúc và không gian lắp đặt sẵn có.

Kỹ sư cần so sánh các yêu cầu tính toán với các đặc tính tiết diện được nhà sản xuất ghi trong tài liệu và các tiêu chí thiết kế liên quan.

Kích thước lớn hơn không tự động là giải pháp tốt nhất. Tùy thuộc vào dự án, hình dạng ép đùn khác nhau, cốt thép, bố trí giá đỡ hoặc khoảng cách giữa các thanh dọc có thể mang lại thiết kế hiệu quả hơn.

Đối với các dự án sử dụng khung nhôm và kính kiến ​​trúc, Hệ thống vách kính nhôm PRANCE Đây là tài liệu tham khảo sản phẩm phù hợp khi xem xét các lựa chọn hệ thống mặt tiền. Kích thước thực tế và các đặc tính kết cấu cần được xác nhận thông qua tài liệu kỹ thuật cụ thể của dự án.

Nghiên cứu điển hình: Hệ thống vách kính mặt dựng khung ẩn cho một bệnh viện ở Ả Rập Xê Út.

Dự án Bệnh viện Ả Rập Xê Út do PRANCE công bố bao gồm... Vách kính mặt dựng ẩn khung nhôm Kích thước được ghi là 70 × 140 mm và độ dày khung là 3 mm. Cấu hình kính được ghi nhận là kính Low-E 6 mm, lớp không khí 12 mm và kính 6 mm. Tổng diện tích dự án được ghi là 15.000 m².

Ví dụ này minh họa cách ghi chép kích thước thanh chia ô và thông số kỹ thuật kính cùng nhau như một phần của hệ thống mặt tiền. Độ sâu của biên dạng, cấu tạo kính, bố trí khung và các mối nối hỗ trợ phải được đánh giá như một thiết kế phối hợp.

Điều quan trọng cần lưu ý là các kích thước được công bố không thể hiện áp lực gió thiết kế của dự án, nhịp cột đỡ được tính toán, mômen quán tính của mặt cắt hoặc độ võng cho phép. Không nên suy luận các giá trị này chỉ dựa trên kích thước mặt cắt.

Nên sử dụng kích thước sản phẩm PRANCE như thế nào ?  

Trang sản phẩm vách kính mặt dựng của PRANCE liệt kê các thanh nhôm định hình 6063/T5 và 6063/T6. Trang này cũng nêu rõ độ dày tối thiểu của vách sản phẩm là 2,5 mm cho cột đứng và 2,0 mm cho dầm, với độ dày cụ thể được xác định theo từng dự án.

Những dữ liệu này cung cấp thông tin cơ bản về sản phẩm. Tuy nhiên, việc lựa chọn cuối cùng vẫn cần xem xét hình dạng ép đùn thực tế, đặc tính vật liệu, tính toán kết cấu và chi tiết kết nối.

Tại sao neo và sự dịch chuyển của tòa nhà lại ảnh hưởng đến kích thước thanh chia ô cửa sổ?

Một thanh giằng phù hợp không thể bù đắp cho một neo hoặc tấm đỡ không đạt tiêu chuẩn. Thiết kế phải thể hiện được phản lực của neo, độ lệch tâm của mối nối và tải trọng truyền đến kết cấu chính.

Việc phối hợp các chuyển động trong xây dựng cũng rất quan trọng. Độ võng mép sàn, hiện tượng biến dạng dẻo, dung sai thi công, giãn nở nhiệt và sự dịch chuyển do gió hoặc động đất có thể ảnh hưởng đến khe hở giữa các mối nối và các liên kết mặt tiền. Chỉ riêng việc sử dụng mặt cắt lớn hơn không giải quyết được các yêu cầu về chuyển động này.

Phần kết luận

Kích thước của các thanh dọc vách kính được xác định thông qua việc kiểm tra phối hợp tải trọng, nhịp đỡ, đặc tính mặt cắt, độ võng và các mối nối. Mục tiêu không chỉ đơn giản là chọn loại thanh đùn sâu hơn, mà là chọn một hệ khung phù hợp với kính, neo, mối nối và cấu trúc tòa nhà.

Đối với các nhà phát triển và đội ngũ mua sắm, phương pháp hữu ích nhất là yêu cầu các tài liệu chứng minh đặc tính mặt cắt, tính toán kết cấu và bằng chứng về hiệu suất trước khi phê duyệt thanh ngang cửa sổ được đề xuất.

FAQS

1. Làm thế nào để tính toán kích thước thanh dọc khung cửa kính?

Quy trình này thường bao gồm việc xác định tải trọng thiết kế và điều kiện đỡ, tính toán các hiệu ứng kết cấu phát sinh, và kiểm tra độ bền, độ võng và tính tương thích của hệ thống.

2. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc lựa chọn độ sâu của thanh ngang vách kính?

Các yếu tố cần xem xét chính bao gồm nhịp, áp lực gió thiết kế, chiều rộng lưu vực, đặc tính mặt cắt, độ võng cho phép, chi tiết kết nối và tầm nhìn kiến ​​trúc. Trọng lượng kính và các tải trọng đặc thù khác của hệ thống cũng cần được xem xét nếu có.

3. Độ võng cho phép của thanh dọc vách kính là bao nhiêu?

Độ võng cho phép phụ thuộc vào quy định hiện hành, tiêu chuẩn kỹ thuật, thông số kỹ thuật dự án và hệ thống kính. Tỷ lệ như L/175 xuất hiện trong một số hướng dẫn của Bắc Mỹ, nhưng không nên cho rằng một tỷ lệ duy nhất nào áp dụng cho mọi dự án.

4. Liệu các tòa nhà cao tầng luôn cần các thanh chia ô cửa sổ sâu hơn?

Không nhất thiết. Chiều cao lớn hơn có thể dẫn đến áp lực gió thiết kế cao hơn, nhưng hình dạng cần thiết cũng phụ thuộc vào hướng gió, hình dạng mặt tiền, khoảng cách giữa các thanh đỡ, chiều rộng tấm và hệ thống được chọn.

5. Có thể tái sử dụng hình dạng thanh chia ô cửa sổ từ một dự án khác không?

Thực ra là không hẳn. Cần phải kiểm tra tải trọng gió, nhịp, thông số kỹ thuật kính, các mối nối, yêu cầu về độ võng và các quy định hiện hành của dự án mới.