探究单层索网玻璃幕墙的设计与施工[权威资料]

探究单层索网玻璃幕墙的设计与施工 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘要：当柔性幕墙索网在进行施工张拉时，基于索网体系受各种因素的影响较大，应在设计和施工阶段，进行详细的分析和规划，制定科学合理的施工保障措施，确保张拉完成后索张力满足要求。此外还应采取必要的控制措施，以确保边界结构的变形满足要求。本文以实际工程为例，简析了柔性索网幕墙张拉控制方法。柔性索网幕墙张拉施工方法的成功，从另一方面也证明了张拉顺序的科学合理。 关键词：建筑幕 墙；索网结构；玻璃幕墙；设计与施工 S611 A 单层索网玻璃幕墙是近年来应用较广的一种幕墙形式，其支撑结构由柔性钢索组成，可以是单向索网，也可以是双向索网。由于索网的刚度需通过施加预应力获得，其与传统幕墙结构相比具有受力复杂，施工难度较高等特点。本文通过对一个典型的单索幕墙工程进行受力分析与施工过程介绍，以期对以后的类似工程设计施工提供借鉴。 一、单层索网点支承玻璃幕墙概述 单层索网点支承玻璃幕墙，是点支承玻璃幕墙按支承结构分类的一种形式。点支承玻璃幕墙按支承结构可 分为：钢结构支承式、玻璃肋支承式、拉索支承式等。 拉索支承式又包括单层索系和双层索系两种。单层索系是由一系列按一定规律布置的单根拉索组成，拉索两端锚固在稳定的支承结构上的支承体系。单层索系有平行、辐射和网状布置等形式。单层索系又包括单层单向索和单层索网形式。目前大多采用两个方向拉索呈正交或斜交连接的网状布置形式，称为单层索网。如图 1 所示。 图 1 单层索网点支承玻璃幕墙示意图 二、单层索网结构的工作原理 单层索网作为玻璃幕墙的支撑结构，必须承受幕墙面内及面外荷载的作用 ，面内荷载一般使单层索受拉，受力模型与钢结构类似，相对比较简单。当面内荷载或其分力与索的轴线不平行时，垂直于索轴线的分力使索受侧向荷载，其受力原理与面外荷载作用相类似；所以，此处着重分析单层索网受面外荷载作用时的工作状态。 单层平面索网体系是柔性的张拉结构，在没有施加预应力 (预拉力 )之前没有刚度，系统处于不稳定状态，必须通过施加适当的预应力 (预拉力 )赋予其一定的形状，才能承受面外荷载的作用，它的最终承载力与变形终态的位移有很大关系，其结构刚度又与预应力 (预拉力 )大小密切相关，所以在单层索网幕墙设计 中，预拉力 (N)的大小与相对挠度容许值f是两个关键参数。单层索网点支承玻璃幕墙，在构造上主要由预应力拉索、连接爪件（接驳爪或其他形式的夹具）、玻璃面板三部分组成，玻璃的四个角点通过爪件和索连接，玻璃和玻璃之间采用硅酮密封胶密封。作用于玻璃幕墙上的平面外荷载通过玻璃的连接构件转化成节点荷载 P，节点荷载P 作用在索网结构上，只要在索网中有足够的预应力 0( 预拉力 N0)和相对挠度 f，就可以满足力学的平衡条件。 三、工程实例（哈尔滨国际体育会展中心预应力单层索网幕墙） 哈尔滨国际会展体育中心是 黑龙江省哈尔滨市重点工程，是全国首家将展览、会议和体育馆三部分功能统一规划布置，能举办大型展览和召开国际会议及进行国际体育比赛的大型会议工程。工程位于哈尔滨市开发区红旗大街和长江路交汇处，占地面积 63 万 m2，总建筑面积 36 万 m2（图2）。 A 工程鸟瞰图 b.工程立面图 图 2 哈尔滨国际体育会展中心立面图 哈尔滨国际体育中心工程由三部分组成： 1 2500 个国际标准展位的国际展览中心、综合训练馆、体育馆； 2国际会议中心和宾馆，是含 1800 座会议厅兼剧场及多种规模的会议厅以及一座 38 层总高度 169.70 米的宾馆； 3 5 万人体育场。 3.1 技术支持 综合创新理念 技术不仅是建筑创作的物质基础，更是实现空间的可靠保障。设计中优化技术措施，采用高技术手段来实现建筑功能的需求。主体展厅采用先进的钢结构索拱体系，形成128m 跨度的无柱空间，目前在国内同类建筑中位居领先。 哈尔滨国际会展体育中心工程设计中采用的预应力垂直单索结构玻璃幕墙系统在国内尚无应用实例，为防止哈尔滨地区寒冷的冬季因室内外温差通过连接件不锈钢金属热传递而在室内玻璃表面出现结露或冷凝等现象，设计中 采用两各专利技术及科研成果：第一种为中空玻璃外置式连接件，其特点在于室外有一球形不锈钢金属扣盖，在扣盖与连接件外表面间设绝缘隔热材料，隔断室内与室外的热量传递；另一种为中空玻璃内置式连接件，其特点在于连接件置于中空玻璃内片玻璃上，不穿透外片玻璃，完全隔断室内外热量传递。 此外，工程采用的雨淋自动灭火系统，楼宇自动化智能控制系统，大空间远距离送风系统，都经过优化设计，并应用多项国内外成熟技术。复杂的高科技网络，赋予建筑新陈代谢的生命力，使它获得无限生机。 3.2 幕墙结构体系 由于 建筑功能及建筑艺术的要求，四周立面大面积采用了玻璃幕墙作为外围护结构，幕墙面积共 33800 平方米。两侧山墙及长江路立面标高 15.00 米以上采用了预应力索桁架点支式幕墙；黄河路立面大面积采用了铝合金明框幕墙及通风百叶；透光长廊部分采用了预应力单索幕墙，幕墙总长度 561 米，高 12 米，幕墙面积共 5400 平方米（图 3、图4）。 图 3.总剖面图 图 4.透光长廊透视图 为与主体钢结构支撑柱 15 米间距相呼应，透光长廊单索幕墙抗风柱采用平行弦桁架，间距 7.5 米（图 5、图 6、图7）。设计中考虑主 体建筑伸缩缝的设置情况采用了单层索网45 米跨张拉单元，在伸缩缝的左右两侧。设置了三角形空间钢构架，以增加单层索网结构体系的边界刚度。玻璃分格基本尺寸为 1875mm2800mm ，面板玻璃采用的是 12+12A+10 钢化中空 Low-E 玻璃。沿玻璃水平及竖向分格处设置了 22 不锈钢拉索，用以承受水平及竖向荷载。 图 5.单元立面玻璃分格图图 6.单元立面索网布置图 图 7 a.幕墙抗风柱剖面 b.竖向拉索剖需 3.3 幕墙结构传力途径 水平风荷载由玻璃面板通过矩形爪点传给竖向及水平不锈钢拉索，水平不锈钢拉索承受的水平荷载由幕墙抗风柱传递给抗风柱顶部钢结构及底部混凝土梁；竖向拉索承受的水平荷载一部分传递给底部混凝土梁，一部分由竖索顶部钢构架通过其两侧幕墙抗风柱传递给底部混凝土梁。幕墙自重由竖向拉索通过顶部钢构架和幕墙抗风柱传递给混凝土梁。 3.4 幕墙结构的节点构造设计 3.4.1 水平与竖向拉索构造节点 水平与竖向拉索采用矩形爪点的构造措施（图 8），矩形爪点构造尺寸为 260mm80mm 。为加强爪点抵抗水平负风压的能力，爪点采用了槽形构造。爪点外夹片与内夹片 用不锈钢螺栓相连。在内、外夹片的背后，由两块带凹槽的压块通过四根不锈钢螺栓将水平与竖向拉索锚固锁紧。 3.4.2 水平单拉索边部节点 水平单拉索的两端张拉在变形缝两侧的三角空间桁架上（图 9），为加 强边部节点与三角空间桁架的刚度，采用了加劲板的构造措施。在最大水平荷载作用，拉索的最大变形为 150mm，为防止单索端头张拉装置中螺杆与矩形爪点夹具扭曲影响，采用半球铰夹具使螺杆在夹具内有万向 5 的旋转自由度。 图 8 图 9 矩形爪点节点构造示意 四、单 索幕墙张拉施工 索网幕墙的张拉及成型是关系到幕墙施工质量的关键因素，因此依据工程实际情况制定合理的施工工艺和施工顺序非常重要。本文提供的施工工艺及施工顺序的概要说明和原则问题，仅供参考，具体项目应依据工程的实际情况制定更详细的施工组织设计并遵照执行。拉索结构张拉施工工艺和施工顺序一般如下所述： 4.1 在建筑主体结构施工的同时埋设支撑索网幕墙钢结构以及索结构锚固端和幕墙收口等需要的预埋件； 4.2 待主体结构施工和其他相关分项工程施工完毕后，搭设立面柔索结构玻璃幕墙脚手架等设施； 4.3 安装水平及竖向拉索的锚固装置，准确定位至设计位置； 4.4 首先安装竖向拉索以及横向拉索，并通过不锈钢夹具将两者连接，此时夹具不可锁紧，并不具备夹力；适当张拉竖向钢索，并将夹具调整至设计位置； 4.5 由于在给索网结构横向拉索和竖向拉索施加预应力的过程中，会引起横向拉索和竖向拉索的预应力变化，因此需要多次张拉和调整并对整个张拉过程保持监测，保证整个索网结构成型并且达到拉索的设计预紧力； 4.6 在单层索网结构上设置控制点以作为索网张拉过程中的监测控制点； 4.7 首先选取合理的张拉顺序逐步对称张拉竖向钢索，一般情况，可采取从中间向两侧张拉的顺序。在张拉过程中，竖向钢索控制点和夹具向钢索张拉端移动，观测控制点直至跟设计位置吻合； 4.8 接着选取合理的张拉顺序逐步对称张拉横向钢索，在张拉过程中，横向钢索控制点和夹具向钢索张拉端移动，观测控制点直至跟设计位置吻合； 4.9 当索网预张力达到设计状态时，确保控制点和夹具在设计位置上，反之则进行二次张拉调整； 4.10 拉索在一定时间后，由于蠕变作用，索会松弛，因此需重新检测拉索预拉力，测量单层索 网结构的夹具和控制点是否在设计位置上。如果不在，则必须进行再次张拉调整，直至夹具和索网控制点恢复到设计位置。另外需要注意索网控制点的设计位置应考虑幕墙玻璃自重的影响，即控制点一般都偏上； 4.11 拧紧所有夹具的螺丝直至夹具达到最佳受力状态。 4.12 从上到下按合理顺序安装索网幕墙上的玻璃，当幕墙玻璃安装完毕后在玻璃的自重作用下，索网结构的夹具和控制点达到施工图中理想的几何位置。 4.13 打胶密封，清洗。 五、结论 本文对一个典型的单索幕墙工程进行受力分析与施 工过程进行了介绍，幕墙索的预拉力确定是单层索网幕墙设计的一个难点，取值时既应考虑温差、预应力损失等因素确保索网始终处于张紧状态，又要考虑在外荷载作用下具有足够的刚度满足幕墙节点变形限值要求。单层索网是一种柔性结构体系，需通过施加预拉力使其张紧。因此张拉工程中，应合理划分张拉步骤，控制每个张拉步的受力变形实测值与理论计算值得吻合程度，制定合理的预应力施工方案，保证张拉施工到位。 参考文献 1骆利松 .柔性边界幕墙索网张拉施工方法研究，中国建筑金属结构 下半月， 2013 年 5 期； 2周颖 ,张其林 ,陶志雄 .单层平面索网玻璃幕墙数值风洞风载荷分析，计算机辅助工程， 2013 年 6 期； 文档资料：探究单层索网玻璃幕墙的设计与施工 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :谈通讯工程的施工质量控制 试析信息化条件下如何改进档案管理工作 谈市政排水管道施工技术 谈岩土工程中地基与桩基础处理技术 谈异形幕墙的设计要点 送电线路安全问题及防护措施研究 谈业主方在施工管理过程中对工程投资的控制方法 谈水利施工中的安全隐患与对策 水利工程 质量管理环节的分析 浅谈环境监测在环境保护中的作用与发展 水暖安装工程中的质量