2．1、幕墻結(jié)構(gòu)的受力特征及力的傳遞途徑
水平荷載作用在玻璃上，通過
連接件傳遞給豎向單索，豎向單索對將水平力傳遞給水平魚尾式索桁架上，水平索桁架又通過斜向
撐桿和邊部
節(jié)點(diǎn)將水平力傳遞給建主體結(jié)構(gòu)。（如圖2.1）
由于主體結(jié)構(gòu)的每一層
樓板只能承擔(dān)水平力，不能承擔(dān)豎向荷載，所以我們在頂部鋼桁架與主體結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了鉸接機(jī)構(gòu)，又在每一層樓板與鋼結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了可豎向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，使幕墻的豎向力傳遞到地面。
重力荷載：幕墻自重→索網(wǎng)
夾具→鋼索拉力→ 建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。
風(fēng)荷載：風(fēng)荷載→玻璃面板→索網(wǎng)夾具→幕墻豎向索→水平索桁架→水平斜向撐桿→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)。
鋼索預(yù)拉力和溫度、施工
活荷載： 鋼索預(yù)拉力→幕墻鋼桁架→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。
2.2、結(jié)構(gòu)計(jì)算
由于本工程的結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特性，受力、傳力較為復(fù)雜，我們對支承結(jié)構(gòu)做了整體計(jì)算，并對受力和傳力的各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行了計(jì)算分析，特別是對連接節(jié)點(diǎn)處，大到鋼桁架的腳座支點(diǎn)，小到耳板、鋼軸銷都全面進(jìn)行了受力分析和詳細(xì)的計(jì)算，特別是對索桁架和鋼桁支承系統(tǒng)采用有限元計(jì)算程序Ansys進(jìn)行整體建模計(jì)算的同時(shí)又對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處建實(shí)體模型，進(jìn)行受力計(jì)算分析，確保本工程的安全性。（如圖2.2-a、ｂ、c、d）
正風(fēng)壓
標(biāo)準(zhǔn)值作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算
2.3、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
由于本項(xiàng)工程的外形是采用不規(guī)則的雙曲面體，支承結(jié)構(gòu)又是不對稱的魚尾式索桁架和豎向單索結(jié)構(gòu)，再加上主體結(jié)構(gòu)只能承擔(dān)水平荷載不能承受豎向力，這就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)夠造都要適應(yīng)結(jié)構(gòu)性能的要求，下面介紹幾個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)：
2.3.1、索桁架斜向水平撐桿的設(shè)計(jì)：按著夠造的要求，每榀水平索桁架都有兩根斜向水平撐桿作為主要承
壓桿件，將幕墻的大部分水平荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)，但由于撐桿的軸心線與索桁架的受力索及聯(lián)系桿的軸心線在一個(gè)平面上，必然有相交的問題，我們采取了在撐桿與索桿相交處開孔和局部加強(qiáng)的辦法解決了這一夠造上的難題。（如圖2.3.1-a、b）
2.3.2、在處理豎向三角桁架的底部節(jié)點(diǎn)時(shí)，充分的考慮到結(jié)構(gòu)的夠造要求和美觀性在角柱上采用了有造形的
鑄鋼件。（如圖2.3.2-a、b）
2.3.3、豎向索的頂部節(jié)點(diǎn)比較復(fù)雜，由于受力變形的要求鋼索與鋼桁架的連接節(jié)點(diǎn)必須能夠在鋼索受水平荷載變位時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又要能吸收索材料的軸向長度誤差和安裝誤差。我們在此處安裝了球形腳
支座和誤差調(diào)節(jié)器。（如圖2.3.3）
2.3.4、由于水平索桁架的鋼索內(nèi)力極大，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了雙索同時(shí)受力的方案。為了解決雙拉索與桿的在工作狀態(tài)時(shí)能牢固連接又能相對位移，設(shè)計(jì)了特殊節(jié)點(diǎn)（如圖2.3.4-a、b、c）。
2.4、預(yù)埋件的處理
由于本工程的特殊性，水平索桁架的主受力索和斜向水平撐桿傳遞給主體結(jié)構(gòu)的支座反力極大，水平前索的預(yù)拉力為358KN，后索的預(yù)拉力為798KN，在最大荷載時(shí)后索的內(nèi)力為1080KN，斜向撐桿的壓力為495KN，所以對在主體結(jié)構(gòu)上的預(yù)
埋件的受力提出了很高的要求。我們根據(jù)嚴(yán)格的計(jì)算和現(xiàn)場的實(shí)際情況，在每一榀水平索桁架連接的樓板處設(shè)置了整體預(yù)埋鋼架，確保幕墻在受最大荷載時(shí)的安全度。（如圖2.4-a、b）
3、主要材料選用
本工程幕墻形式新穎，建筑功能和建筑藝術(shù)要求高，因此在材料選用上予以特別考慮，確保
幕墻性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3．1、幕墻玻璃的選用
玻璃種類采用10(FT)+1.52
PVB+8(FT)
鋼化夾膠玻璃，
鋼化玻璃均進(jìn)行二次
熱處理（均質(zhì)處）。由于本工程的外立面是由多片
平板玻璃拼成的一個(gè)不規(guī)則的雙曲面體形，所以每片玻璃的外形尺寸都不一致，玻璃分割的基本尺寸為1710mm×1725mm，我們在下料過程中采用了
CAD三維圖輔助和現(xiàn)場放樣相結(jié)合的辦法確保每片玻璃的尺寸
精度。由于整體立面是雙曲形的，用
平板玻璃進(jìn)行折線安裝時(shí)玻璃必然會(huì)有一個(gè)角翹起，為了不讓翹起部分影響視覺效果，在玻璃分片盡可能的采用外形尺寸的變化來保證翹起度的一致，并對每一個(gè)玻璃
接縫都進(jìn)行三維圖模型校核。（如圖3.1）
3.2、結(jié)構(gòu)鋼材
由于索結(jié)構(gòu)的支座反力是由邊部的鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)的，考慮到結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性在選材時(shí)，大部分鋼
結(jié)構(gòu)材料的材質(zhì)為Q235-B，對于主要受力柱和頂部的曲線三角桁架采用了材質(zhì)為20號鋼的厚壁無縫鋼管，特別在受力最大的曲線鋼管立柱的上半部分采用了壁厚為20mm的無縫鋼管，同時(shí)又對主要受力點(diǎn)進(jìn)行了局部加強(qiáng)。
由于邊部鋼結(jié)構(gòu)支撐桁架是由直徑不同的圓形鋼管拼接成形的，大部分節(jié)點(diǎn)為
焊接剛性節(jié)點(diǎn)，為保證曲形鋼架在成形后安全可靠尺寸精準(zhǔn)，對每一個(gè)相貫線切口都采用了五軸
相貫線切割機(jī)自動(dòng)
切割成形保證了相貫對口的準(zhǔn)確性和焊口坡度。（如圖3.2）
3.3、鋼索的選用
豎向鋼索采用直徑為22.5mm的不銹鋼絞線，不銹鋼鋼絲材質(zhì)采用304
奧氏體不銹鋼。類型為1x61，每根鋼絲的直徑為2.5mm。不銹鋼拉索的性能參數(shù)要求如下：
彈性模量：E=（1.3+0.1）X105 MPa
屈服強(qiáng)度：fy=1450 MPa
橫向水平拉索采用高強(qiáng)鋁包鋼絞線。鋼索直徑24—36mm.類型為1x61,每根鋼絲的直徑3.78mm，外包鋁的厚度不小于鋼索直徑的10%。鋁包鋼絞線的性能參數(shù)要求如下：
彈性模量：E=(1.5±0.1) X105 MPa
屈服強(qiáng)度：fy=1670 Mpa ；
線膨脹系數(shù)：α=1.3X10-5
4、水平索桁架的荷載試驗(yàn)
當(dāng)確定了水平索桁架的基本和體型后，在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，為能確保其使用時(shí)的安全性，我們采用了1:1的實(shí)體水平索桁架作靜力荷載試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比、分析，最終確定水平索桁架的
穩(wěn)定性和可行性。（如圖4.1-4.2）
5.2、控制點(diǎn)的確定
a）主控點(diǎn)的確定
為測量準(zhǔn)確、方便、直觀，采用內(nèi)控法。設(shè)定11軸、20軸與P軸的交點(diǎn)為東、西樓的內(nèi)主控點(diǎn)，15軸17軸與P軸的交點(diǎn)為外主控點(diǎn)，在主控點(diǎn)位置上設(shè)置主控點(diǎn)標(biāo)志。（如圖5.2）
b）邊緣控制點(diǎn)的確定
選取幕墻邊緣外形定位關(guān)鍵點(diǎn)作為邊緣控制點(diǎn)。
C) 控制單元及精度控制點(diǎn)的確定
為減少安裝尺寸的積累誤差，有利于安裝精度的控制與檢測，將幕墻分成多個(gè)控制單元，每個(gè)單元以九宮格的形式劃分九宮格的邊緣四個(gè)光點(diǎn)就是每個(gè)九宮格中九片玻璃的尺寸精度控制點(diǎn)。從測量放線到結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整，玻璃安裝調(diào)整定位都應(yīng)按每個(gè)單元來進(jìn)行尺寸控制。
5.3、水平索桁架的張拉施工
�。�1）張拉工作平臺
各層張拉工作平臺利用工作施工腳手架上鋪設(shè)木板搭設(shè)而成。平臺高度與索水平標(biāo)高相同，在平臺上設(shè)定水平正負(fù)索五個(gè)定位定型點(diǎn)的位置，各定位點(diǎn)由在地面上放樣確定的各層水平坐標(biāo)通過激光鉛錘儀指向定位點(diǎn)給出。
（2）水平索的布設(shè)
將水平索吊送到施工平臺后展開，使索通過平臺上相應(yīng)各定位點(diǎn)后兩個(gè)端部與端部連接耳板初步連接固定。安裝正負(fù)索之間各平行的連接桿并初步固定。平行連接桿正負(fù)索上的連接位置由計(jì)算確定，并在地面上放樣給出的各層水平坐標(biāo)通過激光鉛錘儀指向定位點(diǎn)給出。使用力矩扳手初步張拉前、后索，使索的預(yù)
應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值的20%。
調(diào)節(jié)各平行連接桿的長度，調(diào)節(jié)量由施工指導(dǎo)手冊給出，該值為計(jì)算得出的調(diào)節(jié)值。使得前、后索預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值的80% 。調(diào)節(jié)時(shí)各平行連接桿應(yīng)同時(shí)進(jìn)行并分次逐級進(jìn)行，并注意觀測外部正索各定位點(diǎn)及支撐鋼結(jié)構(gòu)體系的變化情況。調(diào)節(jié)各平行連接桿的兩端使之到達(dá)設(shè)計(jì)的定位坐標(biāo)位置。
（3）、豎向索的布設(shè)
牽引豎向索通過各相應(yīng)得水平索上的連接點(diǎn)并初步固定。同步施加各豎向索的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值的20%。調(diào)節(jié)各連接點(diǎn)的定位位置。觀測個(gè)水平索內(nèi)力的變化。
同步施加各豎向索的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%。調(diào)節(jié)各連接點(diǎn)的定位位置使之達(dá)到設(shè)計(jì)精度。
（4）、索網(wǎng)系統(tǒng)得調(diào)節(jié)
施加預(yù)應(yīng)力使水平索的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值，即100%；施加預(yù)應(yīng)力使豎向索的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)值，即100%；調(diào)節(jié)各連接點(diǎn)的定位位置使之達(dá)到設(shè)計(jì)精度并鎖定。使用索內(nèi)力檢測儀進(jìn)行72小時(shí)索內(nèi)力監(jiān)測，記錄各索的內(nèi)力變化及最終預(yù)應(yīng)力。
6、結(jié)束語
本文通過以上幾個(gè)部分的介紹將這項(xiàng)特殊工程從設(shè)計(jì)到施工過程中碰到的問題和解決方案作了初步的介紹。由于篇幅的關(guān)系在文章中沒有對水平索桁架的靜力加載試驗(yàn)作過多的介紹。該項(xiàng)目經(jīng)過2005年至今整七年使用，性能和狀態(tài)良好，在此期間該項(xiàng)目經(jīng)過了春、夏、秋、冬、風(fēng)雨、冷、熱等大自然的考驗(yàn)，仍然保持著很好的工作狀態(tài)。索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻因特性越來越受到建筑師的青睞，但在設(shè)計(jì)和施工中每項(xiàng)工程都有它的個(gè)體性，必須在安全度上嚴(yán)格把關(guān)，確保這一新型的幕墻能健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]
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