基于无孔驳接单层索网中点支式玻璃幕墙技术研究

基于无孔驳接单层索网中点支式玻璃幕墙技术研究

刘慧洋

珠海兴业绿色建筑科技有限公司519085

摘要:近年来，随着玻璃幕墙技术的不断发展，无孔驳接单层索网点支式玻璃幕墙应用越来越广泛。设计无孔驳接单层索网点支式玻璃幕墙时，应考虑施工的张拉方案和步骤。施工时，操作人员必须清楚设计的意图，遵守施工工艺要求，严格按照规定的步骤进行质量控制。本文通过无孔驳接单层索网点支式玻璃幕墙技术相关信息进行研究。

关键词:点支式玻璃幕墙；无孔驳接；单层索网

1、点支式玻璃幕墙简介

点支式玻璃幕墙的全称为金属支承结构点式玻璃幕墙，是全玻璃幕墙的一种，由玻璃面板、支承结构、连接玻璃面板与支承结构的连接件等组成。根据支承结构形式不同，点支式玻璃幕墙可分为工字形截面钢架、柱式钢桁架、鱼腹式钢架、空腹弓形钢架、单拉杆弓形钢架、双拉杆梭形钢架、拉杆（索）形式等。

点支式玻璃幕墙是玻璃面板通过点支承装置与其支承结构组成的幕墙，由玻璃面板、支承结构、连接玻璃面板与支承结构的支承装置等组成。它属于丰富多变的结构技术与通透明快的玻璃艺术的完美的结合，将现代高科技的结构美完整无缺地表现在世人面前。点支式玻璃可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整体结构系统，将被遮挡的视线范围降到最低，室内外互相通透，融为一体，给人一种宽广的空间感觉。加工精美的玻璃支撑金属连接件犹如点缀在玻璃幕墙上的饰物，熠熠生辉，极具艺术观赏性。点支式玻璃幕墙按支承装置分类有钻孔式、夹板式两种型式。夹板式点支式玻璃幕墙的玻璃无须进行钻孔，称为无孔驳接。

2、工程概况

某项目总建筑面积约83000m2，框架剪力墙结构，地下一层，地上九层，建筑高度47.35m。该工程中心由八栋单体建筑组成，由外形分别成正立方体和球体的7#楼和8#楼将相对独立的1－6#楼巧妙地连成一个有机的整体。在7、8#楼的南北两侧立面以四幅无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙相连，将整栋大厦最大亮点的方体(7#楼会议厅)和球体(8#楼会议厅)展现的一览无余，实现内外环境的和谐与交融。（见图1、图2）。

无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙是利用不锈钢方形夹具固定玻璃的四个角部，将玻璃所承受的荷载通过夹具传递给支承结构，玻璃与夹具接触位置需设置柔性胶垫以避免应力集中和适应玻璃面板的变形。

无孔驳接构造的最大特点是玻璃面板无需开孔，加工制作更加方便快捷。预应力单层索网结构是由横竖钢索交叉构成预应力平面受力体系，结构做到最大化的简洁、通透、轻盈，极大地释放了玻璃幕墙的使用空间。（见图3、4）。

无孔式驳接固定件通过玻璃与玻璃间的缝隙夹持住玻璃面板，玻璃面板与固定件之间放置有柔性垫片，使玻璃板块在受力状态弯曲变形时，能够有一定的位移，从而避免在玻璃的固定点处产生较大的弯曲应力。

3、无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙设计特点

无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙共四幅，每幅高20100mm，宽42000mm。幕墙主受力结构为索桁架支承结构，水平选用Φ36不锈钢拉索，竖向选用Φ21不锈

钢拉索，不锈钢牌号均为316。玻璃分格2100mm×1400mm，19mm钢化玻璃，150mm×150mm夹板式夹具，幕墙承重结构采用钢桁架，高度方向分4榀，宽度方向分6榀，钢管表面均氟碳喷涂处理。

其中竖向拉索为主受力索，由其承担水平风压和玻璃自重;横向拉索为稳定索。荷载传递路径:玻璃→不锈钢夹具→竖向不锈钢拉索→主体钢结构。夹具采用夹板式夹具。

由于单层索网为柔性结构，结构抵抗荷载的刚度有赖于索网的变形。但过大的变形会使固定玻璃的索网网格节点出平面外及平面内变形过大，不利于玻璃面板的固定和安全。由于结构形式较新，单层索网结构的挠度限值，国家目前尚无对应规范可参考。单层索网系统的挠度限值，综合考虑各种不利因素影响，参照国内外工程实例及相关文献资料，最终取定为计算跨度的1/50。

设计时首先考虑到主体钢结构的水平桁架平面外的承载能力较弱，为避免竖向拉索工作时传递竖向力给主体钢结构的水平桁架，在拉索与水平桁架的连接部位设置了一段短杆(二力杆)，使拉索与水平桁架的连接节点能可靠的传递水平力，但不传递竖向力。

4、无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙施工要点

拉索式点连接玻璃幕墙的施工与设计十分紧密，设计时必须预先考虑施工的步骤，尤其是必须预先规定好张拉的步骤，实际施工时必须严格按照规定的步骤进行，施工人员必须清楚设计人员的意图，设计人员必须做好透彻技术交底并在关键的施工阶段亲临现场指导。（见图5）。

（一）下料、预张拉处理

索结构玻璃幕墙所使用的不锈钢拉索的工作状态始终处于受拉状态，为保证不锈钢拉索具备稳定的工作性能，幕墙中使用的每根拉索在下料切割及压制前一定要进行预张拉处理，来消除不锈钢拉索内非弹性变形因素，使其在工作状态中应力与应变关系符合虎克定律，呈线性关系，始终在弹性状态下工作。不锈钢拉索进行预张拉处理的拉力取拉索破断力的50%，经三次反复张拉，历时1.5～2.0h，每次30～40min。每次张拉时间达到后缓慢卸载，卸载速度不得大于10kN/min。

（二）张拉

该工程拉索幕墙按20℃施工温度进行设计，拉索所施加的预拉力，需根据现场施工温度，进行线性插值取定。（如表1）。

预拉力值的确定:根据施工季节，采用3D3S和ANSYS电算软件做平面和空间整体计算，确定张拉顺序、合拢温度，调节水平和竖向预拉力值。

该工程采用拉索张紧器来进行张拉，同时使用拉力测力计校核拉索的拉力值。单层拉索点支式玻璃幕墙单层索网的张拉应力比较大，使用拉索自身的调节套张紧拉索比较困难，本工程在钢架上部安装拉索张紧装置，借助拉索张紧装置进行张拉，方便地实现拉索张紧，同时使用拉索测力计校核拉索的拉力值。拉索张拉遵循对称张拉原则，采用PIABRTM20D拉索测力计控制预拉力的施加。

拉索的预拉力分四次施加，第一次施加到预拉力的30%，第二次施加到预拉力的60%，第三次施加到预拉力的90%，最后一次施加到预拉力的110%，每次预拉力施加到位后应对拉索的预拉力进行测量;并静置12小时后，对拉索的预拉力进行复测；如有偏差应采取有效措施对预拉力进行矫正；拉索张拉过程，各根拉索各个张拉阶段的预拉力情况，应有完整的现场记录。（如表2）。

（三）玻璃安装、保养

矩形夹具安装完成后，应进行调整，使同一水平方向的矩形夹具位置偏差在±1㎜，同一垂直方向的矩形夹具位置偏差在±2㎜内，平面内偏差±1㎜。玻璃初步固定后应进行板块调整。玻璃调整可利用矩形夹具中心线进行。调整的标准为“横平、竖直、面平”，横平即横向胶缝应水平，竖直即竖向胶缝应垂直，面平即各玻璃处于同一平面。另外还应检查胶缝大小是否一致，如不一致应进行调整。

玻璃的安装质量检查包括玻璃接缝宽度、顺直、高差以及玻璃固定件的紧固程度、胶缝外观等。为保证玻璃幕墙在正常使用和维护下，达到其设计使用年限，应对玻璃幕墙维护、保养与管理。由于存在不可避免的建筑物沉降、金属材料蠕变等现象，施加预拉力的拉索结构的幕墙工程随时间的推移会产生预拉力损失。为了保证幕墙的稳定和使用安全，钢拉索预拉力的检查与调整时间定为工程竣工验收后半年检查一次、调整一次，以后每三年检查一次、调整一次。

5、结束语

综上所述，无孔驳接单层索网点式玻璃幕墙设计必须经过拉索、夹具及玻璃的合理计算分析和构造设计分析。施工过程中严格按照规定的步骤进行，遵守施工工艺要求，拉索预应力施加时要按施工时的气温变化调整预应力，结合环境温度与预应力值对照表确定每一个施工级别的张拉预应力值，严格按照规定的步骤进行质量控制。

参考文献：

［1］JGJ102－2003，玻璃幕墙工程技术规范［S］．

［2］王德勤﹒单层索结构在建筑幕墙中的应用[J]．建筑技术，2004(09)．

［3］高叙鹏﹒大型室内幕墙的设计与施工[J]﹒建筑创作，2003(11)．