预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工技术

预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙施工技术

摘要：随着经济和社会的发展，玻璃幕墙在建筑中的应用越来越广泛，其造型丰富，形式多样，尤其是随着预应力索桁架点支式玻璃幕墙的应用，更是取得了一系列良好的效果。基于此，本文结合工程实例详细分析了预应力索桁架本质和该构造在施工中的难

点与重点，同时介绍了主要的工艺流程，阐述了玻璃幕墙安装定位与控制方法，最后对全文进行了认真总结，希望对此方面的设计施工人员能够起到一定的参考作用。

关键词：预应力索桁架；点支式弧形玻璃幕墙；施工技术

中图分类号：tu765 文献标识码：a 文章编号：1671-3362（2013）04-0083-02

1 引言

在当前的建设施工应用中，玻璃幕墙的使用非常广泛，它不仅有着丰富的造型，而且形式各式各样。从我国的应用状况分析来看，我国玻璃幕墙的结构采用预应力索桁架点支式玻璃幕墙非常多，而且取得了很多成效。本文正是在笔者的工程实践基础上，分析了预应力索桁架本质，并对该构造在施工中的难点与重点、主要的工艺流程进行了探讨。

预应力索桁架点支式玻璃幕墙通过点支承将围护玻璃与支承结

构结合在一起，相对于有框玻璃具有结构轻盈通透、结构轻巧，承载力强、造型新颖美观等优点，是一种集建筑、结构、功能、艺术于一体的新型幕墙结构，因此备受国内外建筑师的青睐，正越来越

多的应用在国内城市标志性建筑中。但是该结构科技含量极高，对设计、施工、工艺以及材料都有着极高的要求，任何一个方面出现差错都不能确保工程的质量。为此，本文以预应力索桁架点支式弧形玻璃幕墙工程实例为例，将其设计和施工中的一些难点以及施工的工艺等要求进行了详细介绍说明，对预应力索桁架的推广和使用提供一定的帮助。

2 预应力索桁架本质

点式玻璃幕墙预应力索桁架属于张拉整体结构中的一种。拉索和压杆通过不同的组合形式构成的机构，该机构可应自我完成应力平衡，称作张拉整体结构。压杆在实际应用时也可以是连续的，而这种结构在有些条件下效率更高。因此，通常也将各种张拉整体结构一同称作索杆张力结构。索桁架结构主要由竖索、两条斜索、短硬杆和长硬杆以及连接部件连接索与索、索与硬杆等部分组成，其中还包括索桁架和玻璃幕墙之间的x型驳接头。

3 工程施工难点与重点

以某地一工程为例，幕墙面积达5.2万m2，该建筑物的中部是一个直径为56m、高34m的圆柱形玻璃体构成的服务大厅，600多片钢化夹胶玻璃构成了整个玻璃体的曲面。经预张拉的φ20mm 的不锈钢铰线组成了整个悬索桁架机构，圆柱顶部的排烟窗是有异形钢化夹玻璃和钢化夹胶玻璃组成，其投影面积为1586m2。整个工程所使用的玻璃总重量达247t。相对来说整个工程的工作量比较大，因此存在下面几个难点与重点：

（1）预应力索桁架在形式上是一种柔性结构，因此要对不锈钢拉索加载预应力。在索桁架形状确定后，加载预应力的大小和预应力的均衡决定了整个机构支撑刚度的大小，也决定了每榀索桁架刚度的一致性。在索结构还没承受荷载之前，结构的几何形状与图纸的一致性、索中预应力值的大小以及悬索桁架的空间定位和均衡施加预应力都是本工程的施工难点。

（2）大厅的圆柱形玻璃幕墙是由多片不同曲率的曲面玻璃组成，由于机构的安装对每个支撑点的尺寸精度要求较高，对玻璃的形状和尺寸等误差要求的控制范围较细，加大了整个工程中的玻璃空间对位安装难度，因此，施工中的尺度精度是否满足设计要求直接决定着整个施工的成败。

（3）预应力索桁架结构与设计布置。由于大厅是对外服务办公活动场地，是展现当地形象的一面窗口，在索桁架结构的形体语言与工程的主题相协调，因此我们选用了国内较少使用的丫形多跨竖向连续受力拉索结构体系（如图1中的第一个图），这种结构形式积极向上，符合整个建筑的特点。

（4）主材的选用。选定钢索直径时不但要确保其能承受50年一遇的最大荷载，还要考虑视觉及心理感受的影响。在本工程中选用1×37φ20不锈钢绞线的主受力索（前受力索和后受力索）和承重索，其最小破断力为21kn，弹性模量e=1.54×105n/mm2，选用

1crl8ni9 奥氏体不锈钢作为撑杆、悬空杆及驳接系统的材料。玻璃采用圆弧形曲面弯钢化夹胶透明玻璃，其透光率、紫外线阻隔率

以及隔音效果都非常理想。

4 重点施工工艺介绍

整个施工过程对施工工艺的要求极高，这也直接关系到整个工程质量的好坏，因此，必须严格按照要求执行。首先是对测量放线空间以确保空间的准确定位，这是一个工程的基础，然后再确定尺寸精度控制单元以保证整个工程的精度控制，精度控制单元确定后就可以进行连接耳板、安装固定撑杆的工作，完成以后就可以进行拉索机构系统的安装定位调整，这其中要进行拉索的预张拉，还要对整个机构的定位进行准确调整，以便确保安装精度，这是整个工程中最重要的工作。随后就可以对驳接系统进行安装调整，接着就是玻璃安装，打胶收口和最后的整理清洁工作，这些完成后就可以进行工程的交验了。下文将详细对这些流程进行介绍：

4.1 测量放线

由于受到各种外界因素的影响，现实中土建结构的实际尺寸与理想的设计尺寸经常存在一定的偏差，所以必须要在幕墙安装之前对土建结构进行实地测量，将测量的数据作为安装幕墙和玻璃实际分块尺寸的依据。测量放线的关键是幕墙的分格和标高。首先根据图纸对结构进行水平和垂直测量，以便确定幕墙施工控制线。然后依据板块布置图作好控制钢线，得出板块分割线。最后，调整实际放线与设计图之间的误差以保证加工制作出的符合实际需要的幕墙。

4.2 尺寸精度控制单元的确定

预应力索桁架的尺寸安装精度要求较高，这是因为幕墙玻璃是通过驳接系统穿过边缘的4个孔与索桁架固定到一起，因此索桁架上的每个支撑定位点的误差要保证控制在±5mm以内。每个支撑点，水平和竖向尺寸精度误差控制在±3mm以内，对角线误差控制在±5mm以内。

4.3 耳座、驳接座的焊接

焊接前要对误差进行调整保证空间的精确定位。耳座、驳接座都是整个支承结构的主要受力部位，所以焊接质量要严格控制以满足设计要求。另外，焊接完成后要对焊缝进行检测以达到施工要求，还要注意到焊接的后处理。

4.4 拉索结构系统的安装

为了消除拉索受初始拉力时的非弹性变形，在下料前必须要对拉索进行预张拉处理。首先安装垂直承重索，并将预应力值一次施加到位，然后安装受力索，要保证前后受力索在一端同时张拉，主要分以下几步进行：

（1）按总预拉力值的20%进行第一级张拉。

（2）空间定位后按总预应力值的80%进行二级张拉，然后保持拉力48h并且粗调悬空杆的位置，最后再调整定位尺寸。

（3）测量内力稳定后的桁架内力损失，根据这个数值去进行超张拉，并保持12h。

（4）超张拉内力稳定后再将内力放松至100% 的预拉力，只有确保每一榀索桁架的内力都已经满足预张拉值后，才可以将节点和垂