大型客運(yùn)站單索結(jié)構(gòu)體系夾具玻璃幕墻工程施工工法

單索結(jié)構(gòu)體系夾具玻璃幕墻工程施工工法1、前言單索結(jié)構(gòu)體系夾具玻璃幕墻是一種新興的幕墻形式，具有通透性好、保溫節(jié)能、室內(nèi)空間可充分利用等優(yōu)點(diǎn)，總體效果清新、簡約、通透；幕墻支撐體系由預(yù)應(yīng)力鋼索承擔(dān)。XX東客站站房外立面采用了大面積的單索結(jié)構(gòu)體系夾具式玻璃幕墻；經(jīng)濟(jì)社會效益顯著；該工法的核心技術(shù)《單層單向拉索幕墻技術(shù)》于2010年獲得中國中鐵公司科技進(jìn)步一等獎；核心技術(shù)《幕墻減震阻尼器》獲得國家實(shí)用新型專利；該技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平；對大型公共建筑外幕墻施工提供了重要的參考和推廣價值。2、工法特點(diǎn)2.1、幕墻支撐結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼索；該施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝有較大不同；施工速度快；需要鋼材少，節(jié)能環(huán)保；2.2考慮到車站高速列車產(chǎn)生的動荷載對外幕墻的影響；降低拉索變形以及玻璃的顫動幅度，在拉索幕墻邊部增加阻尼器（如下圖所示）從而減小和控制幕墻邊部的拉索位移，以控制在玻璃變形安全范圍內(nèi)。阻尼器與玻璃、立柱連接示意圖玻璃在Ｕ形槽內(nèi)變形阻尼器裝置3、適用范圍本工法適用于大型公共建筑外墻裝飾工程，或重要建筑的特殊外墻裝飾工程。4、工藝原理單索結(jié)構(gòu)體系夾具式拉索幕墻采用單根預(yù)應(yīng)力拉索作為幕墻支撐結(jié)構(gòu)；拉索錨頭上部與主結(jié)構(gòu)箱形鋼梁連接，下部與埋設(shè)于主結(jié)構(gòu)砼結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)埋件相連，索長度為20m；橫索兩端通過基座與轉(zhuǎn)角位置的三角鋼架進(jìn)行連接。于單元兩側(cè)臨近主結(jié)構(gòu)砼柱處各設(shè)置四組彈簧阻尼器，每組彈簧阻尼器由一根彈簧桿及一根拉桿組成；幕墻玻璃水平分格為2100mm，高度分格為1490mm。玻璃采用不銹鋼夾具進(jìn)行連接。5、工藝建筑主體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格確定基準(zhǔn)點(diǎn)線測量放線鋼桁架、箱形梁吊裝安裝橫豎拉索初步加力建筑主體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格確定基準(zhǔn)點(diǎn)線測量放線鋼桁架、箱形梁吊裝安裝橫豎拉索初步加力橫豎向拉索張拉夾具的調(diào)整索分格調(diào)整安裝收口鋼槽確定尺寸控制單元施加預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力檢測夾具調(diào)整及擰緊對幕墻玻璃平面與膠縫尺寸進(jìn)行調(diào)整固定打膠清洗驗(yàn)收竣工玻璃安裝5.1測量放線測量控制網(wǎng)的建立可以采用內(nèi)控制法進(jìn)行。建筑樓層控制線的引測，采用激光鉛垂儀由首層的控制線點(diǎn)向樓層內(nèi)反。幕墻水平標(biāo)高及幕墻分格線的由首層用水平儀、經(jīng)緯儀、電子全站儀和50m鋼卷尺向各樓層的分格處進(jìn)行引測。幕墻標(biāo)高、軸線、控制網(wǎng)及索結(jié)構(gòu)安裝的分格線采用外控線法，用經(jīng)緯儀、電子全站儀進(jìn)行檢查、復(fù)測。5.2.1施工過程的模擬計(jì)算索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中索的初始預(yù)張力對結(jié)構(gòu)的剛度影響很大，隨著風(fēng)載等作用下索網(wǎng)變形的發(fā)生，索網(wǎng)的剛度會隨之變化，計(jì)算中需要考慮預(yù)張力、幾何非線性以及邊界條件的影響。整個索網(wǎng)結(jié)構(gòu)也必須在拉索中建立足夠的預(yù)張力后，方能滿足承載和變形的需要。為了實(shí)現(xiàn)施工張拉過程的有效控制，計(jì)算出調(diào)整過程中索內(nèi)力的變化情況，根據(jù)有限元模型，對索網(wǎng)的整個張拉過程的進(jìn)行模擬計(jì)算分析；將所有拉索進(jìn)行編號，采用倒拆法計(jì)算，即和實(shí)際施工順序正好相反，先運(yùn)用程序調(diào)整到我們所期望的最終狀態(tài)，然后進(jìn)行倒拆（逐步放松索），可以得到我們所期望的施工過程中每個階段的計(jì)算結(jié)果。采用有限元分析計(jì)算軟件為ANSY。5.2.2阻尼裝置選用設(shè)計(jì)計(jì)算1、邊部索網(wǎng)撓度設(shè)計(jì)控制變形量：178，阻尼裝置1所受最大荷載值：1=19.76kN，阻尼裝置2所受最大荷載值：F2=18.66kN（以上參數(shù)均取計(jì)算書上的最大值）；根據(jù)方案圖得知：阻尼裝置1長2075mm阻尼裝置2長1950m根據(jù)風(fēng)壓變形量模擬得知：Δ1=53；Δ2=6,具體見下圖所示：阻尼裝置工作示意圖因此當(dāng)彈簧工作荷載值為：19760N時每片彈簧壓縮1.152mm,當(dāng)整個彈簧裝置要求壓縮53mm時應(yīng)選用46片碟簧（彈簧采用對合組合）。彈簧裝置自由高度為：HZ=iHo=46×5.6=257.6mm，當(dāng)彈簧受荷19760N時彈簧高度：H1=HZ-fZ1=204.6mm。2、彈簧外導(dǎo)管采用φ80×4的鋼管屈服強(qiáng)度205N/mm2，鋼管端頭采用M75×2的內(nèi)螺紋，有效截面積A為：608.68mm2，當(dāng)彈簧承受最大工作荷載19760N時鋼管所受應(yīng)力值為：σ=19760/608.68=32.4N/mm2＜205N/mm2，因此滿足設(shè)計(jì)要求。3、根據(jù)壓桿穩(wěn)定要求設(shè)λ=150，μ=1，l=(2075-700)/2=687.5mm，i2=I/A根據(jù)以上公式反推得出碟簧導(dǎo)桿的直徑為：φ18.33mm；因此選取導(dǎo)桿直徑采用：φ35mm是可以滿足壓桿穩(wěn)定要求的。5.3鋼結(jié)構(gòu)安裝豎索上端通過耳板與鋼橫梁連接平板連接，豎索下端通過地腳螺栓與板式預(yù)埋件連接。橫索兩端通過基座與轉(zhuǎn)角位置的三角鋼架進(jìn)行連接。為了整個幕墻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，必須嚴(yán)格保證焊縫的質(zhì)量。所有焊縫都采用二氧化碳保護(hù)焊進(jìn)行焊接，選用高級焊工進(jìn)行操作。焊接后對所有焊縫進(jìn)行射線檢測，確保焊接質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。拉索和鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)見下列圖示：SKIPIF1<0豎索調(diào)節(jié)端（張拉端）與下耳板的連接SKIPIF1<0豎索上端（固定端）與鋼結(jié)構(gòu)的連接橫索與鋼桁架的連接耳板不銹鋼索固定端不銹鋼索張拉端5.4鋼索張拉工廠預(yù)張拉保證鋼索穩(wěn)定工作性能，對每條鋼索在使用前都必須進(jìn)行預(yù)張拉，處理目的是消除索內(nèi)非彈性變形因素，使其在工作狀態(tài)中應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，在彈性變形狀態(tài)下工作，消除鋼絲繩在使用受力時產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)伸長。

預(yù)張拉的拉力取用鋼索破斷力的50%，采用液壓張拉儀經(jīng)3次反復(fù)張拉歷時1.5h。鋼拉索的制作、拉索頭的壓制和預(yù)張拉在加工廠內(nèi)完成。加工完成后，做好標(biāo)識，用防潮紙包裝里層，外層用編織袋包裝后運(yùn)送到現(xiàn)場。鋼索下料下料前對鋼索施加一定的軸向拉應(yīng)力使鋼索拉直后進(jìn)行切割，下料時必須注意經(jīng)預(yù)張拉處理后的索才可以按圖紙尺寸要求長度下料，同時注意在同一工程使用的同一直徑索在進(jìn)行拉應(yīng)力狀態(tài)下料時，拉力應(yīng)保持一致。拉索的就位鋼索垂直拉升到安裝位置安裝固定在鋼梁上，并按設(shè)計(jì)要求初步施加20%的張拉力，張拉力的施加采用帶壓力表的液壓機(jī)進(jìn)行，豎向拉索定位后，接著將玻璃的水平分格線用水平儀引到豎向拉索上并作標(biāo)識，并結(jié)合橫索的水平高度位置，兩線相交準(zhǔn)確定位出安裝夾具的位置。張拉用帶壓力表的液壓機(jī)在底部對豎向拉索施加張拉力，鋼拉索的張拉分三個階段進(jìn)行。第一階段分4次施加至設(shè)計(jì)值的80%，持荷1小時，第二階段施加至設(shè)計(jì)值的103%，以消除摩擦力和非彈性變形對預(yù)應(yīng)力的損失，第三階段施微調(diào)至設(shè)計(jì)值的100%，滿足設(shè)計(jì)要求。索力達(dá)到每一階段值后要停留3分鐘，以便拉索張力的傳遞；且要把每一階段的數(shù)據(jù)記錄下來，最后誤差控制在3%的范圍內(nèi)。拉索的張拉一定要在鋼結(jié)構(gòu)調(diào)試完畢、全部固定后才能進(jìn)行；每次索力施加達(dá)到一個階段值以后須用內(nèi)力檢測儀進(jìn)行檢測，并檢查鋼索、鋼結(jié)構(gòu)、油泵、千斤頂?shù)惹闆r，沒有異常后，才能進(jìn)行下一步的操作。1h1h施加預(yù)應(yīng)力曲線圖張拉完成后索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力分布圖如下圖所示：（預(yù)應(yīng)力及結(jié)構(gòu)自重，不含玻璃重量，橫向拉索為Φ30，豎向拉索為Φ32）。在豎向索和橫向索相交位置上安裝不銹鋼連接件和不銹鋼夾具，并鎖緊內(nèi)面的螺絲，使其固定在兩根拉索上（如圖）。不銹鋼連接件及夾具安裝校對不銹鋼連接件和不銹鋼夾具的位置，并用分離式液壓千斤頂對夾具進(jìn)行（X、Y、Z）三維空間位置的調(diào)整，并再一次調(diào)整與拉索的張拉力。用水平儀及經(jīng)緯儀對豎拉索的夾具進(jìn)行調(diào)整，拿掉臨時墊片，并用扭力扳手鎖緊螺絲。因考慮到拉索張拉力釋放所產(chǎn)生的蠕變，在拉索安裝完成七天后，要對拉索的張拉力及控制點(diǎn)進(jìn)行再一次的復(fù)測、調(diào)整后方可實(shí)行玻璃的安裝。如遇到趕工期間，拉索安裝完成后按3天的蠕變值進(jìn)行測試，看是否控制在蠕變曲線范圍內(nèi)，便于玻璃能盡快安裝。5.5玻璃板塊的安裝玻璃安裝的質(zhì)量直接關(guān)系到幕墻建成后的外觀效果。所以，玻璃安裝也是點(diǎn)連接式玻璃幕墻施工過程中最重要的一步；鋼索調(diào)整和檢測合格以后，就可以開始玻璃的安裝。下圖為玻璃和夾具連接三維示意圖：每層的玻璃安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行板塊調(diào)整，玻璃調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)為“橫平、豎直、面平”，即橫向膠縫應(yīng)水平、豎向膠縫應(yīng)垂直、各玻璃處于同一平面上；另外應(yīng)檢查膠縫大小是否一致，如不一致，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，玻璃板塊調(diào)整完成后，應(yīng)馬上進(jìn)行固定安裝夾具四周的密封膠墊，每層玻璃調(diào)整后，誤差控制在±3mm內(nèi)，并不使其積累在各層中控制、分配、消化掉。5.6嵌縫注膠打膠前應(yīng)用“二甲苯”擦凈玻璃及鋼槽需打膠的部位。玻璃與鋼槽之間的縫隙用泡沫棒塞緊，注意平直，留出凈高6mm的打膠厚度。所有需打膠部位應(yīng)粘貼美紋保護(hù)膠紙，注意膠紙與膠縫平行。操作順序一般是：豎向膠縫，由上向下。6、材料與設(shè)備6.1玻璃材料：玻璃采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)和GB11614中一等品的浮法玻璃：TCE84-10T+12A(結(jié))+CLR-10T鋼化中空玻璃，玻璃參數(shù)：VT75.5；。RG11.25；U1.725；SC0.591。玻璃在鋼化前應(yīng)完成切裁、磨邊、鉆孔等加工工序。外觀質(zhì)量、平面鋼化玻璃的彎曲度、玻璃的周邊經(jīng)過精磨邊機(jī)加工、鋼化玻璃的自爆率、夾層玻璃最大迭差、尺寸允許偏差、隔音降噪性能、LOW-E鋼化中空玻璃顏色、傳熱系數(shù)、可見光透過率、可見光射率、太陽得熱因子等性能指標(biāo)都要符合要求。6.2不銹鋼拉索：南北面直徑Φ22。東立面：橫向拉索Φ30，豎向拉索Φ32；西立面：橫向拉索Φ30，豎向拉索Φ36均采用表面亞光316不銹鋼。夾具：南北面185*127，東西面270*140角部導(dǎo)圓弧，316材質(zhì)表面亞光。6.3嵌縫：泡沫棒、黑色中性耐候硅酮密封膠6.4施工機(jī)具：配電箱、外墻腳手架、吊籃、電錘鉆、電氣焊設(shè)備等。7、質(zhì)量要求玻璃邊長的允許偏差（單位：mm）邊長（L）玻璃厚度L≤10001000＜L≤220002000＜L≤300004+1,-2±3±4568+2,-3101215±4±419±5±5±6玻璃厚度的允許偏差（單位：mm）厚度允許偏差3，4±0.205，6+0.20,-00.308，10±0.3512±0.40索網(wǎng)幕墻安裝精度控制項(xiàng)目允許偏差支承結(jié)構(gòu)預(yù)埋件標(biāo)高±10mm位置偏差（與設(shè)計(jì)計(jì)比）±10mm上錨墩標(biāo)高±1.0mm位置偏差±1.00mm角度±15/地錨（筋板孔） （筋板）標(biāo)高±1.0mm位置偏差±1.00mm索網(wǎng)上固定點(diǎn)標(biāo)高±1.0mm軸線位移±1.0mm下固定點(diǎn)標(biāo)高±1.0mm軸線位移±1.0mm垂直度 H≤10m1.00mm10m＜H≤200m1..5mm20m＜H≤400m2..0mm40m＜H33.0mm夾具中心高差±1.0mm夾具水平度1.0mm玻璃面板相鄰兩玻璃面接縫縫高低差1.0mm上、下兩塊玻璃接接縫垂直偏差差1.0mm左右兩塊玻璃接縫縫水平偏差1.0mm玻璃外表面垂直接接縫偏差H≤20m3..0mmH＞20m5.00mm玻璃外表面水平接接縫偏差L≤20m2..5mmL＞20m4.00mm玻璃外表面平整度度H（L）≤2m1.00mmH(L)＞2m11.5mm膠縫寬度（與設(shè)計(jì)計(jì)值比）±1.0mm8、安全措施8.1貫徹執(zhí)行勞動保護(hù)、安全生產(chǎn)、消防工作的各類法規(guī)、條例、規(guī)定，遵守工地的安全生產(chǎn)制度和規(guī)定。8.2要在職工中牢牢樹立起安全第一的思想，認(rèn)識到安全生產(chǎn)，文明施工的重要性，做到每天班前教育,班前檢查,班后總結(jié)，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)三級教育。進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，2米以上高空作業(yè)必須佩帶安全帶。焊接平臺上應(yīng)作好防火措施，防止火花飛濺。8.3幕墻安裝高空作業(yè)量大，需用安全設(shè)施多，為確保施工安全，現(xiàn)場組建專業(yè)安全班組，負(fù)責(zé)工程安裝中所需的一切安全設(shè)施的搭設(shè)。8.4現(xiàn)場施工用電執(zhí)行一機(jī)、一閘、一漏電保護(hù)的“三級”保護(hù)措施。其電箱設(shè)門、設(shè)鎖、編號、注明責(zé)任人。9、效益分析9.1經(jīng)濟(jì)效益單拉索幕墻是一種新興的幕墻形式，施工難度大，技術(shù)含量高，其施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝有較大不同，施工速度快，需要鋼材少，采用加工與組裝一條龍的方式同傳統(tǒng)的加工與安裝相對獨(dú)立的方法相比，降低了施工成本，同時節(jié)省了措施費(fèi)用，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)價值，節(jié)約用工費(fèi)用30萬，縮短工期15天。使工程施工成本在客觀上得到很好的控制。9.2技術(shù)效益單索結(jié)構(gòu)體系夾具式玻璃幕墻施工技術(shù)先進(jìn)，通過該技術(shù)的施工，使公司現(xiàn)場管理、技術(shù)人員得到很好的鍛煉，提高了管理、技術(shù)人員解決問題的能力。這位以后類似工程的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。9.3社