高层建筑单层索网幕墙结构设计要素分析

高层建筑单层索网幕墙结构设计要素分析

发表时间：2019-08-07T10:53:22.843Z 来源：《房地产世界》2019年4期作者：俞岳泉

[导读] 具体分析不同单层索网幕墙结构的形式，并针对单层的索网幕墙结构具体设计情况与施工要点做出具体分析

杭州市建筑设计研究院有限公司 310000

摘要：在当前的高层建筑施工过程中，单层索网幕墙已经得到十分广泛的运用，其中这一结构体系主要的组成是柔性钢索，通过索网刚度的测量可以快速获得良好的预应力。这一结构在施工过程中和传统的幕墙结构对比，在受力方面具有一定的复杂性，而且设计与施工难度方面都比较严格，对保障是高层建筑的施工质量具有十分重要的意义。具体分析不同单层索网幕墙结构的形式，并针对单层的索网幕墙结构具体设计情况与施工要点做出具体分析，希望今后的高层建筑施工过程可以合理把握好单层的索网幕墙结构具体形式，进而可以准确掌握好握索网结构具体设计要素。

关键词：单层索网幕墙结构；高层建筑；设计要素

高层建筑施工过程中采用单层索网幕墙，主要的是由于这一结构具有良好的视觉高通透性，而且其构件也比较纤细以及整体简洁，因此，将这一结构运用在一些高层建筑的施工过程中具有良好的效果。单层的索网幕墙结构中，主要是由一些柔性的钢索而组成，同时可以施加良好的预应力，进而形成1个良好的刚度结构，能够将这一受力过程逐渐从钢索变形而有效达到力学的平衡，从而提升刚度以及承载能力。从当前高层建筑的施工过程可知，单层索网幕墙的结构需要运用在一些高层建筑的施工过程中，可以很好地提升高层建筑的综合质量。下文做出具体分析。

1概述索网幕墙结构具体形式

在当前的高层建筑施工过程中，单层的索网幕墙主要结合钢索布置情况而可以将分为双向与单向的索网幕墙结构，单向的索幕墙结构主要依靠的是玻璃纵向提供一个具有良好稳定性的支撑，该支撑就使得玻璃索之间可以相互支撑，进而形成1个十分稳定的结构，而双向（3向）的索网幕墙结构主要是在2个不同的方向（3向）通过连接点而进行相互支撑，进而使得整个结构形成1个稳定的结构。

除此之外，根据对应外立面之间的差异性而可以将整个索网幕墙结构分为以下2种形式，即平面索网以及非平面索网。根据边界之间的条件不同又能将整体式的索网幕墙结构与附着索网幕墙结构，其中整体式的索网幕墙结构主要采用的是钢索直接和主体结构之间进行连接，其主体的构件直接可以承受对应拉索，附着自承式的索网幕墙结构是钢索和主体结构之间处于不连接的状态，而依靠的是主体构件发生对应的作用，进而可以在索网幕墙的结构中而形成1个平衡体系。在本文中详细分析不同形式下的单层索网幕墙具体结构。

2分析单层的索网幕墙结构具体设计情况

从当前许多建筑施工过程可知，高层建筑大多数采用的是单层索网幕墙结构，而且比较常见的1种是1个主体为“凹”形，或者是2个主体的结构之间能够建立良好的连接关系，使得整个建筑可以获得良好的效果。因此，在今后的高层建筑施工过程中需要结合幕墙结构而设计好索网结构。如其中应力刚化作用和几何非线性，下文结合具体情况做出具体分析。

2.1边界条件

从当前的高层建筑设计情况可知，一般采用单层的索网幕墙结构，但是在设计位置的时候需要将两个不同主体结构或者是单个主体之间进行“凹”形内的连接，从而可以更好地帮助提升高层建筑的质量。因为索网结构在施工过程中需要施加一个横向与竖向拉索，从而可以有效抵抗其预拉力，能够不断抵抗幕墙结构的外部荷载，同时也使得边界结构不会受到较大钢索拉力，所以在施工过程中使得主体结构可以获得良好的平衡性。如果在该设计方式不会有效形成一个自平衡体系，从而抵抗拉索所产生拉力，此时，设计者就需要通过边界结构而不断提升结构刚度。如中石油大厦这一高层建筑在施工中其中庭所采用的是索网幕墙结构，这一结构的宽度大约为40.5m，而高度大约为

53m，在设计时，采用的是整体式的索网结构，其中横向索的两端固定于对应的结构两侧，并且使得主体型钢混凝土柱可以取得良好的固定效果。因此，在计算过程中，需要充分考虑到型钢柱不足的情况，即难以有效承载索网的结构索拉力，此时，型钢柱的两侧就需要增加1个底桁架，其上部的索锚固就可以充分固定在钢桁架之上，而下部则通过索锚固以及门架与地下室的梁板进行固定。

2.2荷载作用

在单层索网幕墙中，最重要部分就是其荷载作用，即风荷载，在1个准确风荷载中可以将其取值找到对应的结构计算，同时结合良好的设计则可以顺利找到风洞试验方式，进而可以减少整个索网结构所需要承受的压力，即柔性结构，然后采用平常刚性测压模型则难以准确控制好模拟柔性，因此，在风洞试验中也可以通过补充气弹性的模型而有效监测其荷载作用。此外，在温度作用下，钢索所受到的影响会逐渐变大，而且也是1个关键荷载作用，在设计过程中就需要给予充分考虑。

2.3索网布置

在高层建筑施工过程中，需要充分保证整个幕墙玻璃实际安全性，在控制方面采用的是单层索网结构，其中拉索之间的间距则需要控制的范围则是低于2m，通常情况下，拉锁的间距为1.2~1.5m左右。在双向布索的情况下，索网的网格比较适合采用正方形。然而在施工过程中，单向的索网幕墙结构其中竖向索还需要承担一定水平的荷载，同时还需要应对竖向荷载的作用力。因此，在单向索网幕墙中，具体的高度也需要给予控制，即不宜太高。在双向竖向的索网幕墙结构中，其中的横向索以及竖向索之间是可以相互支撑的，进而可以共同产生一定的作用，通过横向索与竖向索则可以很好地承担对应水平荷载的作用力。其中竖向索不仅能够承担整体幕墙的自重，而且还可以充分保障其稳定横向索所具有的一个作用力，在使用过程中如果横向索受到破坏的情况下，也可以很好地保证整个幕墙不会出现脱落的情况。在屋顶双向索网幕墙的结构中还应控制好长宽比，即二者之间的差距不宜太大。横向索以及竖向索都需要同时顺利承担1个竖向的荷载作用，而且长宽之间的比例出现高于1.5的情况下，则可以通过短向索而有效承受其竖向荷载，而在长向索中则只需要稳定索。

2.4索内力以及初始预应力

高层建筑中的索网结构属于柔性结构，施加一个初始的预张力之后，则可以很好地提升建筑结构整体抵抗法向的荷载力。在施工过程中如果单纯采用施加一个预应力的方式，则不能够很好地承受水平作用力，而且在外荷载逐渐增大的情况下，同时会对边界的结构造成较大的负担，而且这一情况也和设计过程中的经济性原则以及合理性原则之间是相互违背的。1个具有良好预应力的作用下，通常采用的控制方式就是钢索破断力，大约的范围就是15%~30%。此外，索内力控制过程中，直接的关系取向就是选择索直径，在施工过程中结合《索结