1 索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻概念
我國的建筑幕墻經(jīng)過了三十年發(fā)展，特別是近二十年建筑幕墻在各大工程項目上的廣泛應(yīng)用，使得各項技術(shù)都逐步成熟，相關(guān)各類幕墻的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也都紛紛出版。對現(xiàn)代幕墻從設(shè)計、加工制作到施工技術(shù)質(zhì)量都有了相應(yīng)的要求和規(guī)范，使得設(shè)計單位和幕墻公司在進行新項目的設(shè)計、施工時有章可循。在一定程度上保障了建筑幕墻的安全性、可靠性，也推動了建筑幕墻行業(yè)的發(fā)展。然而，由于設(shè)計單位和幕墻企業(yè)的技術(shù)能力上的差異，使得在對各類幕墻在設(shè)計和施工不可避免的會在對技術(shù)層面上出現(xiàn)認(rèn)識上的差異。特別是對于在幕墻技術(shù)含量較高的索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的生產(chǎn)技術(shù)上，還存在不少認(rèn)識上的差異和經(jīng)驗不足的情況，需要強調(diào)技術(shù)重點，以確保工程項目的安全。
本文也只針對索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻在設(shè)計中要考慮的事，按自己在多年對此類幕墻的設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合本人在編寫相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范時對技術(shù)條款的理解進行探討。
1.1 雙層索系支承點支式玻璃幕墻
索結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)根據(jù)建筑物的功能與形狀，綜合考慮材料供應(yīng)、加工制作與現(xiàn)場施工安裝方法，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、邊緣構(gòu)件及支承結(jié)構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。
索結(jié)構(gòu)點支式玻璃幕墻是指用索結(jié)構(gòu)作為玻璃幕墻的支承體系的點支式玻璃幕墻。是目前點支式玻璃幕墻的最新型，是近些年來在國際上流行的幕墻形式，其科技含量很高，設(shè)計、施工難度很大，但同時也是最有現(xiàn)代感及富生命力的一種玻璃幕墻形式。其支撐結(jié)構(gòu)是鋼絲索通過合理布設(shè)，經(jīng)過施加預(yù)拉力后所形成的預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)。按工作狀態(tài)可分為雙層索系和單層索系
1.1.1 索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的索結(jié)構(gòu)選型
這種幕墻的支撐系統(tǒng)為預(yù)應(yīng)力雙層索體系，其承載能力強，輕盈美觀，通透性好，結(jié)構(gòu)簡單形式多樣，視覺效果及佳。（如圖1.1.1-1）
雙層索體系是由一系列凸凹曲線（鋼絞線）和他們之間的連系桿（懸空桿）所組成。雙層索系的前、后拉索和聯(lián)系桿一般都布置在同一平面內(nèi)，其外形和受力特點類似于傳統(tǒng)的平面鋼桁架所以又可稱雙層索體系為索桁架。
索桁架的索布置形式可以是多種多樣的，都能夠通過施加預(yù)應(yīng)力來達(dá)到穩(wěn)定的支撐作用。因索桁架的鋼絞線和節(jié)點都是裸露的展現(xiàn)出來，在設(shè)計中除了要全面的考慮其受力性能外，還應(yīng)用藝術(shù)的眼光去看索桁架的體形，可以將各種索桁架的索布置形式視為抽象的語言符號，好似美術(shù)家們給色彩確定個性特證一樣，使每一種索的布置形式有個性，能與建筑師對建筑物主題思想相呼應(yīng)，這樣才能使索結(jié)構(gòu)點支式玻璃幕墻在整體建筑中起到突出主題或畫龍點睛的作用。
雙層索系點支式玻璃幕墻的索桁架在布設(shè)時，可以根據(jù)建筑的需要和邊緣結(jié)構(gòu)的要求，將索桁架豎向布置或水平布置，其結(jié)構(gòu)體系都能有效支承幕墻的面板玻璃。
下面利用簡圖對雙層索系點支式玻璃幕墻的索桁架在受水平荷載時的受力分析。
如(圖1.1.1-2)所示，在玻璃幕墻平面受外部水平荷載后通過玻璃的連接機構(gòu)將外部荷載轉(zhuǎn)化成節(jié)點荷載P，節(jié)點荷載P作用在索桁架結(jié)構(gòu)上，只要在索桁架中有足夠的預(yù)應(yīng)力索桁架中的后受力索通過腹桿來抵抗正荷載P,此時索桁架產(chǎn)生一定的變形量（如圖中虛線所示）。當(dāng)水平荷載為負(fù)值時前受力索通過節(jié)點來抵抗負(fù)水平荷載-P。當(dāng)P為某一確定值時，撓度和預(yù)應(yīng)力成反比。即預(yù)應(yīng)力值越大，撓度就越小；撓度和矢高成反比，即矢高值越大，撓度就越小。因此撓度和預(yù)應(yīng)力、矢高是雙層索系點支式玻璃幕墻的索桁架的關(guān)鍵參數(shù)，必須經(jīng)過嚴(yán)格的計算分析后才能確定。
1.1.2 雙層索系點支式玻璃幕墻實際工程案例:
雙層索系點支式玻璃幕墻在索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻中是使用最廣泛、適用性最強的一種索結(jié)構(gòu)形式。
1.南京江蘇信息大廈建筑面積13000平方米，建筑高度167米，共36層。每三層一.個空中花園，玻璃幕墻采用豎向魚腹式索桁架支承點支式弧形玻璃幕墻，采用了高透明彎鋼化夾膠玻璃,每榀索桁架的豎向跨度為13米，在索桁架的2/3處設(shè)置了索桁架的平面外穩(wěn)定裝置。（如圖1.1.2-1）
2.深圳少年宮的點支式玻璃幕墻的形式為，圓柱曲面豎向預(yù)應(yīng)力索桁架點支式玻璃幕墻，索桁架為魚尾式豎向受力體系。該幕墻在索結(jié)構(gòu)施工過程中采用了超張拉的方法，使每榀索桁架內(nèi)預(yù)應(yīng)力均衡。
3.南京國際會展中心水平布置的索結(jié)構(gòu)點支式玻璃幕墻。該幕墻的索桁架為水平布設(shè)，在每一個索桁架節(jié)點處由豎向鋼桁架支承，從上到下的每一榀水平索桁架都由兩組豎向穩(wěn)定索相連，使每榀索桁架的平面外穩(wěn)定。
4.山東壽光文化中心雙層索系點支式玻璃幕墻建筑的偏東立面，為預(yù)應(yīng)力自平衡索桁架結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻。建筑的偏北立面為水平布置索桁架結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻。為解決這兩個立面玻璃幕墻在受荷載時轉(zhuǎn)角立柱的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)角立柱上設(shè)置了預(yù)應(yīng)力自平衡弓形索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻支承系統(tǒng)。(如圖1.1.2-4a)
山東壽光文化中心雙層索系點支式玻璃幕墻建筑的北立面為平面索桁架結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻。(如圖1.1.2-4b)
5.北京中海廣場裙樓空間索結(jié)構(gòu)支承點支式玻璃幕墻。其玻璃面板是由馬鞍型索網(wǎng)加豎向吊重索形成的空間索結(jié)構(gòu)通過點支承裝置固定的。充分利用了不銹鋼索在空間結(jié)構(gòu)上的體型特點，為這片玻璃幕墻增加了不少形式美感。
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