探究單層索網(wǎng)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)與施工[權(quán)威資料]

探究單層索網(wǎng)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)與施工 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：當(dāng)柔性幕墻索網(wǎng)在進(jìn)行施工張拉時(shí)，基于索網(wǎng)體系受各種因素的影響較大，應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工階段，進(jìn)行詳細(xì)的分析和規(guī)劃，制定科學(xué)合理的施工保障措施，確保張拉完成后索張力滿足要求。此外還應(yīng)采取必要的控制措施，以確保邊界結(jié)構(gòu)的變形滿足要求。本文以實(shí)際工程為例，簡析了柔性索網(wǎng)幕墻張拉控制方法。柔性索網(wǎng)幕墻張拉施工方法的成功，從另一方面也證明了張拉順序的科學(xué)合理。 關(guān)鍵詞：建筑幕 墻；索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；玻璃幕墻；設(shè)計(jì)與施工 S611 A 單層索網(wǎng)玻璃幕墻是近年來應(yīng)用較廣的一種幕墻形式，其支撐結(jié)構(gòu)由柔性鋼索組成，可以是單向索網(wǎng)，也可以是雙向索網(wǎng)。由于索網(wǎng)的剛度需通過施加預(yù)應(yīng)力獲得，其與傳統(tǒng)幕墻結(jié)構(gòu)相比具有受力復(fù)雜，施工難度較高等特點(diǎn)。本文通過對(duì)一個(gè)典型的單索幕墻工程進(jìn)行受力分析與施工過程介紹，以期對(duì)以后的類似工程設(shè)計(jì)施工提供借鑒。 一、單層索網(wǎng)點(diǎn)支承玻璃幕墻概述 單層索網(wǎng)點(diǎn)支承玻璃幕墻，是點(diǎn)支承玻璃幕墻按支承結(jié)構(gòu)分類的一種形式。點(diǎn)支承玻璃幕墻按支承結(jié)構(gòu)可 分為：鋼結(jié)構(gòu)支承式、玻璃肋支承式、拉索支承式等。 拉索支承式又包括單層索系和雙層索系兩種。單層索系是由一系列按一定規(guī)律布置的單根拉索組成，拉索兩端錨固在穩(wěn)定的支承結(jié)構(gòu)上的支承體系。單層索系有平行、輻射和網(wǎng)狀布置等形式。單層索系又包括單層單向索和單層索網(wǎng)形式。目前大多采用兩個(gè)方向拉索呈正交或斜交連接的網(wǎng)狀布置形式，稱為單層索網(wǎng)。如圖 1 所示。 圖 1 單層索網(wǎng)點(diǎn)支承玻璃幕墻示意圖 二、單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的工作原理 單層索網(wǎng)作為玻璃幕墻的支撐結(jié)構(gòu)，必須承受幕墻面內(nèi)及面外荷載的作用 ，面內(nèi)荷載一般使單層索受拉，受力模型與鋼結(jié)構(gòu)類似，相對(duì)比較簡單。當(dāng)面內(nèi)荷載或其分力與索的軸線不平行時(shí)，垂直于索軸線的分力使索受側(cè)向荷載，其受力原理與面外荷載作用相類似；所以，此處著重分析單層索網(wǎng)受面外荷載作用時(shí)的工作狀態(tài)。 單層平面索網(wǎng)體系是柔性的張拉結(jié)構(gòu)，在沒有施加預(yù)應(yīng)力 (預(yù)拉力 )之前沒有剛度，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須通過施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力 (預(yù)拉力 )賦予其一定的形狀，才能承受面外荷載的作用，它的最終承載力與變形終態(tài)的位移有很大關(guān)系，其結(jié)構(gòu)剛度又與預(yù)應(yīng)力 (預(yù)拉力 )大小密切相關(guān)，所以在單層索網(wǎng)幕墻設(shè)計(jì) 中，預(yù)拉力 (N)的大小與相對(duì)撓度容許值f是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。單層索網(wǎng)點(diǎn)支承玻璃幕墻，在構(gòu)造上主要由預(yù)應(yīng)力拉索、連接爪件（接駁爪或其他形式的夾具）、玻璃面板三部分組成，玻璃的四個(gè)角點(diǎn)通過爪件和索連接，玻璃和玻璃之間采用硅酮密封膠密封。作用于玻璃幕墻上的平面外荷載通過玻璃的連接構(gòu)件轉(zhuǎn)化成節(jié)點(diǎn)荷載 P，節(jié)點(diǎn)荷載P 作用在索網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，只要在索網(wǎng)中有足夠的預(yù)應(yīng)力 0( 預(yù)拉力 N0)和相對(duì)撓度 f，就可以滿足力學(xué)的平衡條件。 三、工程實(shí)例（哈爾濱國際體育會(huì)展中心預(yù)應(yīng)力單層索網(wǎng)幕墻） 哈爾濱國際會(huì)展體育中心是 黑龍江省哈爾濱市重點(diǎn)工程，是全國首家將展覽、會(huì)議和體育館三部分功能統(tǒng)一規(guī)劃布置，能舉辦大型展覽和召開國際會(huì)議及進(jìn)行國際體育比賽的大型會(huì)議工程。工程位于哈爾濱市開發(fā)區(qū)紅旗大街和長江路交匯處，占地面積 63 萬 m2，總建筑面積 36 萬 m2（圖2）。 A 工程鳥瞰圖 b.工程立面圖 圖 2 哈爾濱國際體育會(huì)展中心立面圖 哈爾濱國際體育中心工程由三部分組成： 1 2500 個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)展位的國際展覽中心、綜合訓(xùn)練館、體育館； 2國際會(huì)議中心和賓館，是含 1800 座會(huì)議廳兼劇場(chǎng)及多種規(guī)模的會(huì)議廳以及一座 38 層總高度 169.70 米的賓館； 3 5 萬人體育場(chǎng)。 3.1 技術(shù)支持 綜合創(chuàng)新理念 技術(shù)不僅是建筑創(chuàng)作的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是實(shí)現(xiàn)空間的可靠保障。設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)措施，采用高技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)建筑功能的需求。主體展廳采用先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)索拱體系，形成128m 跨度的無柱空間，目前在國內(nèi)同類建筑中位居領(lǐng)先。 哈爾濱國際會(huì)展體育中心工程設(shè)計(jì)中采用的預(yù)應(yīng)力垂直單索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻系統(tǒng)在國內(nèi)尚無應(yīng)用實(shí)例，為防止哈爾濱地區(qū)寒冷的冬季因室內(nèi)外溫差通過連接件不銹鋼金屬熱傳遞而在室內(nèi)玻璃表面出現(xiàn)結(jié)露或冷凝等現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中 采用兩各專利技術(shù)及科研成果：第一種為中空玻璃外置式連接件，其特點(diǎn)在于室外有一球形不銹鋼金屬扣蓋，在扣蓋與連接件外表面間設(shè)絕緣隔熱材料，隔斷室內(nèi)與室外的熱量傳遞；另一種為中空玻璃內(nèi)置式連接件，其特點(diǎn)在于連接件置于中空玻璃內(nèi)片玻璃上，不穿透外片玻璃，完全隔斷室內(nèi)外熱量傳遞。 此外，工程采用的雨淋自動(dòng)滅火系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)，大空間遠(yuǎn)距離送風(fēng)系統(tǒng)，都經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，并應(yīng)用多項(xiàng)國內(nèi)外成熟技術(shù)。復(fù)雜的高科技網(wǎng)絡(luò)，賦予建筑新陳代謝的生命力，使它獲得無限生機(jī)。 3.2 幕墻結(jié)構(gòu)體系 由于 建筑功能及建筑藝術(shù)的要求，四周立面大面積采用了玻璃幕墻作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，幕墻面積共 33800 平方米。兩側(cè)山墻及長江路立面標(biāo)高 15.00 米以上采用了預(yù)應(yīng)力索桁架點(diǎn)支式幕墻；黃河路立面大面積采用了鋁合金明框幕墻及通風(fēng)百葉；透光長廊部分采用了預(yù)應(yīng)力單索幕墻，幕墻總長度 561 米，高 12 米，幕墻面積共 5400 平方米（圖 3、圖4）。 圖 3.總剖面圖 圖 4.透光長廊透視圖 為與主體鋼結(jié)構(gòu)支撐柱 15 米間距相呼應(yīng)，透光長廊單索幕墻抗風(fēng)柱采用平行弦桁架，間距 7.5 米（圖 5、圖 6、圖7）。設(shè)計(jì)中考慮主 體建筑伸縮縫的設(shè)置情況采用了單層索網(wǎng)45 米跨張拉單元，在伸縮縫的左右兩側(cè)。設(shè)置了三角形空間鋼構(gòu)架，以增加單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系的邊界剛度。玻璃分格基本尺寸為 1875mm2800mm ，面板玻璃采用的是 12+12A+10 鋼化中空 Low-E 玻璃。沿玻璃水平及豎向分格處設(shè)置了 22 不銹鋼拉索，用以承受水平及豎向荷載。 圖 5.單元立面玻璃分格圖圖 6.單元立面索網(wǎng)布置圖 圖 7 a.幕墻抗風(fēng)柱剖面 b.豎向拉索剖需 3.3 幕墻結(jié)構(gòu)傳力途徑 水平風(fēng)荷載由玻璃面板通過矩形爪點(diǎn)傳給豎向及水平不銹鋼拉索，水平不銹鋼拉索承受的水平荷載由幕墻抗風(fēng)柱傳遞給抗風(fēng)柱頂部鋼結(jié)構(gòu)及底部混凝土梁；豎向拉索承受的水平荷載一部分傳遞給底部混凝土梁，一部分由豎索頂部鋼構(gòu)架通過其兩側(cè)幕墻抗風(fēng)柱傳遞給底部混凝土梁。幕墻自重由豎向拉索通過頂部鋼構(gòu)架和幕墻抗風(fēng)柱傳遞給混凝土梁。 3.4 幕墻結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì) 3.4.1 水平與豎向拉索構(gòu)造節(jié)點(diǎn) 水平與豎向拉索采用矩形爪點(diǎn)的構(gòu)造措施（圖 8），矩形爪點(diǎn)構(gòu)造尺寸為 260mm80mm 。為加強(qiáng)爪點(diǎn)抵抗水平負(fù)風(fēng)壓的能力，爪點(diǎn)采用了槽形構(gòu)造。爪點(diǎn)外夾片與內(nèi)夾片 用不銹鋼螺栓相連。在內(nèi)、外夾片的背后，由兩塊帶凹槽的壓塊通過四根不銹鋼螺栓將水平與豎向拉索錨固鎖緊。 3.4.2 水平單拉索邊部節(jié)點(diǎn) 水平單拉索的兩端張拉在變形縫兩側(cè)的三角空間桁架上（圖 9），為加 強(qiáng)邊部節(jié)點(diǎn)與三角空間桁架的剛度，采用了加勁板的構(gòu)造措施。在最大水平荷載作用，拉索的最大變形為 150mm，為防止單索端頭張拉裝置中螺桿與矩形爪點(diǎn)夾具扭曲影響，采用半球鉸夾具使螺桿在夾具內(nèi)有萬向 5 的旋轉(zhuǎn)自由度。 圖 8 圖 9 矩形爪點(diǎn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意 四、單 索幕墻張拉施工 索網(wǎng)幕墻的張拉及成型是關(guān)系到幕墻施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此依據(jù)工程實(shí)際情況制定合理的施工工藝和施工順序非常重要。本文提供的施工工藝及施工順序的概要說明和原則問題，僅供參考，具體項(xiàng)目應(yīng)依據(jù)工程的實(shí)際情況制定更詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)并遵照?qǐng)?zhí)行。拉索結(jié)構(gòu)張拉施工工藝和施工順序一般如下所述： 4.1 在建筑主體結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)埋設(shè)支撐索網(wǎng)幕墻鋼結(jié)構(gòu)以及索結(jié)構(gòu)錨固端和幕墻收口等需要的預(yù)埋件； 4.2 待主體結(jié)構(gòu)施工和其他相關(guān)分項(xiàng)工程施工完畢后，搭設(shè)立面柔索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻腳手架等設(shè)施； 4.3 安裝水平及豎向拉索的錨固裝置，準(zhǔn)確定位至設(shè)計(jì)位置； 4.4 首先安裝豎向拉索以及橫向拉索，并通過不銹鋼夾具將兩者連接，此時(shí)夾具不可鎖緊，并不具備夾力；適當(dāng)張拉豎向鋼索，并將夾具調(diào)整至設(shè)計(jì)位置； 4.5 由于在給索網(wǎng)結(jié)構(gòu)橫向拉索和豎向拉索施加預(yù)應(yīng)力的過程中，會(huì)引起橫向拉索和豎向拉索的預(yù)應(yīng)力變化，因此需要多次張拉和調(diào)整并對(duì)整個(gè)張拉過程保持監(jiān)測(cè)，保證整個(gè)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)成型并且達(dá)到拉索的設(shè)計(jì)預(yù)緊力； 4.6 在單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)上設(shè)置控制點(diǎn)以作為索網(wǎng)張拉過程中的監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)； 4.7 首先選取合理的張拉順序逐步對(duì)稱張拉豎向鋼索，一般情況，可采取從中間向兩側(cè)張拉的順序。在張拉過程中，豎向鋼索控制點(diǎn)和夾具向鋼索張拉端移動(dòng)，觀測(cè)控制點(diǎn)直至跟設(shè)計(jì)位置吻合； 4.8 接著選取合理的張拉順序逐步對(duì)稱張拉橫向鋼索，在張拉過程中，橫向鋼索控制點(diǎn)和夾具向鋼索張拉端移動(dòng)，觀測(cè)控制點(diǎn)直至跟設(shè)計(jì)位置吻合； 4.9 當(dāng)索網(wǎng)預(yù)張力達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)，確?？刂泣c(diǎn)和夾具在設(shè)計(jì)位置上，反之則進(jìn)行二次張拉調(diào)整； 4.10 拉索在一定時(shí)間后，由于蠕變作用，索會(huì)松弛，因此需重新檢測(cè)拉索預(yù)拉力，測(cè)量單層索 網(wǎng)結(jié)構(gòu)的夾具和控制點(diǎn)是否在設(shè)計(jì)位置上。如果不在，則必須進(jìn)行再次張拉調(diào)整，直至夾具和索網(wǎng)控制點(diǎn)恢復(fù)到設(shè)計(jì)位置。另外需要注意索網(wǎng)控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)位置應(yīng)考慮幕墻玻璃自重的影響，即控制點(diǎn)一般都偏上； 4.11 擰緊所有夾具的螺絲直至夾具達(dá)到最佳受力狀態(tài)。 4.12 從上到下按合理順序安裝索網(wǎng)幕墻上的玻璃，當(dāng)幕墻玻璃安裝完畢后在玻璃的自重作用下，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的夾具和控制點(diǎn)達(dá)到施工圖中理想的幾何位置。 4.13 打膠密封，清洗。 五、結(jié)論 本文對(duì)一個(gè)典型的單索幕墻工程進(jìn)行受力分析與施 工過程進(jìn)行了介紹，幕墻索的預(yù)拉力確定是單層索網(wǎng)幕墻設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，取值時(shí)既應(yīng)考慮溫差、預(yù)應(yīng)力損失等因素確保索網(wǎng)始終處于張緊狀態(tài)，又要考慮在外荷載作用下具有足夠的剛度滿足幕墻節(jié)點(diǎn)變形限值要求。單層索網(wǎng)是一種柔性結(jié)構(gòu)體系，需通過施加預(yù)拉力使其張緊。因此張拉工程中，應(yīng)合理劃分張拉步驟，控制每個(gè)張拉步的受力變形實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值得吻合程度，制定合理的預(yù)應(yīng)力施工方案，保證張拉施工到位。 參考文獻(xiàn) 1駱利松 .柔性邊界幕墻索網(wǎng)張拉施工方法研究，中國建筑金屬結(jié)構(gòu) 下半月， 2013 年 5 期； 2周穎 ,張其林 ,陶志雄 .單層平面索網(wǎng)玻璃幕墻數(shù)值風(fēng)洞風(fēng)載荷分析，計(jì)算機(jī)輔助工程， 2013 年 6 期； 文檔資料：探究單層索網(wǎng)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)與施工 完整下載 完整閱讀 全文下載 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