王世寧 劉崢 王斌

摘要： 隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，幕墻在各類公共建筑中的應用越來越廣泛。作為一種新興的幕墻結構形式，單向單索式弧形拉索幕墻憑借自身施工方便、外形美觀等優(yōu)勢得到了諸多工程設計師的青睞，如何提高幕墻施工質量也成為了工程建設單位所面臨的一項重大課題。因此，為了進一步提高單向單索式弧形拉索幕墻施工質量，本文結合工程實例，對施工中所涉及的關鍵技術進行詳細探討，以此來為日后此類工程的施工提供借鑒和參考。

Abstract： With the rapid development of construction industry in China， the curtain wall is more and more widely used in all kinds of public buildings. As a new form of curtain wall structure， one-way single cable-type curved cable curtain wall has been favored by many engineering designers with convenient construction， beautiful appearance and other advantages. How to improve the quality of curtain wall construction has also become a major issue facing the engineering unit. Therefore， in order to further improve the construction quality of one-way single cable-type curtain cable curtain wall， this paper discusses the key technologies involved in the construction with reference to engineering examples， in order to provide reference for future construction of such projects.

關鍵詞： 單向單索；弧形拉索；幕墻施工；關鍵技術

Key words： one way single cable；curved cable；curtain wall construction；key technology

中圖分類號：TU767 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）01-0137-03

0 引言

所謂拉索式幕墻，主要指的是利用玻璃間的膠縫將鋼索巧妙隱藏起來，用玻璃夾具和穿釘取代幕墻邊框，以此來增強建筑整體美觀性和空間感覺的一種施工技術。拉索式幕墻施工涉及諸多環(huán)節(jié)，其中，測量放樣、拉索預應力張拉調節(jié)、索力監(jiān)測和幕墻玻璃選擇及安裝等環(huán)節(jié)均會對施工質量造成影響。所以，施工單位需要對上述關鍵技術給予高度重視，保質保量的完成各項施工作業(yè)，確保整體施工質量滿足需求。

1 工程概述

府恒隆廣場位于沈陽市國家級金融商貿(mào)開發(fā)區(qū)內，是集休閑、娛樂、餐飲為一體的購物中心，工程于2007年4月投入建設，2012年9月28日竣工。為了滿足工程建設需求，在對外墻結構進行選擇的時候，工程設計者采用的是索網(wǎng)幕墻，不僅輕盈美觀，而且通透性好。建設中，整個幕墻以單向索結構為主，整體結構分為兩部分，即南庭和北庭，其中，南庭施工所需拉索數(shù)量為27根，北庭施工所需拉索30根，拉索材質均為不銹鋼，規(guī)格為直徑60mm，最小破斷拉力為2374.32kN。拉索為一端固定、一端調節(jié)，水平間距2100mm，玻璃采用雙層鋼化中空玻璃。（如圖1所示）

與其他類型的幕墻結構不同，單向索幕墻的柔性支承結構若想抵抗幕墻風荷載和自重，就必須對拉索施加預張力。本工程施工中所采用的拉索直徑和拉索張拉力都相對較大，在同類工程中是比較罕見的。因此，若想從根本上提高工程單向索幕墻施工質量，工程設計部門和監(jiān)理部門就要明確施工和監(jiān)理重點，結合工程實際情況，制定切實可行的施工方案，確保單向索幕墻關鍵技術的施工都能夠滿足要求，促進施工質量的提升。

2 工程結構設計與選型

2.1 拉索構建選型

就整個拉索幕墻系統(tǒng)的組成來看，主要包括4部分，即拉索桿件、拉索鋼絞線、索夾具和幕墻玻璃。每一個組成部分的施工都直接影響著整個系統(tǒng)性能的提升和運行的穩(wěn)定性。其中，拉索桿件主要由豎直端部的可調固定桿件組成，其功能是通過固定桿件的調節(jié)對拉索進行預應力加載。本工程所選用的拉索桿件不銹鋼圓棒直徑為32mm，具有可調節(jié)性，鋼棒的允許偏差為L±75，即鋼棒的可調長度最短為L-75，最長為L+75。以此來作為可調固定桿件完成對拉索的預應力加載。拉索鋼絞線的選擇主要以不銹鋼鋼絞線為主，結合工程建設需求，本工程采用的是ASTM A276 S31600。作為替代幕墻邊框的構建，玻璃夾具的選型十分重要。為了避免玻璃板塊內在施工中出現(xiàn)附加彎矩，在對設備進行選擇的時候，需要充分考慮玻璃的翹曲效應，確保夾具可以隨著玻璃的施工變形產(chǎn)生三維旋轉，出于對此方面的考慮，本工程選用的是夾持式球鉸玻璃夾具，此類玻璃夾具與傳統(tǒng)玻璃夾具相比，不僅穿孔數(shù)量少、施工便捷，而且與玻璃連接處的密封性較高，有利于進一步提高施工質量。而對于幕墻玻璃的選擇，則采用的是雙層鋼化中空玻璃，玻璃厚度21mm，由于玻璃開孔質量與玻璃安裝具有直接聯(lián)系，所以，開孔誤差必須進行嚴格控制，本工程所設置的誤差為0-0.5mm，對于鉆孔后的倒角尺寸，則應控制在1.0mm以內。

2.2 索拉力計算

上文提到，本工程幕墻結構為單向單索體系，這種結構體系對索拉力計算具有較高要求。一般來說，在對索拉力進行計算的時候，需要考慮以下幾方面因素，即拉索高度、拉索間距、控制撓度、索夾具間距和索線膨脹系數(shù)。通常情況下，索頂端產(chǎn)生的拉力最大，加上溫度荷載和地震荷載均會對索拉力造成影響，所以，控制好索頂端拉力至關重要。為了確保計算結構準確，索拉力計算還需對溫度荷載和地震荷載充分考慮。但需要注意的是，由于溫度荷載和地震荷載同時對索頂端拉力產(chǎn)生影響的概率很低，因此我們在索拉力計算的時候，只需分別計算溫度荷載和地震荷載的最大值作為承載能力極限狀態(tài)下的荷載組合即可。

本工程的拉索高度為7.2m，拉索間距和索夾具間距均為1.2m，控制撓度為144m，索線膨脹系數(shù)為1.8×10-5。

①最不利荷載組合類型。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可以計算出兩種不利荷載的組合類型，一種是1.0×恒載+1.0×預拉力+0.5×地震荷載；另一種是1.0×恒載+1.0×預拉力+1.0×風荷載+0.7×溫度荷載。

②風荷載對拉索產(chǎn)生的內力。

對于水平均布荷載作用下，拉索的平衡方程如下：

Hw=■=■=75600N

③地震荷載對拉索產(chǎn)生的內力。

對于水平均布荷載作用下，拉索的平衡方程如下：

Hw=■=■=27648N

2.3 初選索

拉索的選擇需要經(jīng)過預選和終選兩種環(huán)節(jié)。其中，索的預選需要以水平荷載作用產(chǎn)生的內力值為依據(jù)，本工程預選拉索的標準值取破斷拉力，總安全系數(shù)為2.5。拉索預選完成后，結合工程實際情況進行拉索拉力和安全系數(shù)測驗，若測驗結果滿足施工要求，那么就意味著拉索選取合格，若測驗結果與要求存在偏差，則要進行拉索重選。預選合格后的拉索初步滿足施工要求之后，就可以進行拉索終選。本工程采用的拉索材質均為不銹鋼，規(guī)格為直徑60mm，最小破斷拉力為2374.32kN。

2.4 最不利荷載組合確定

最不利荷載組合的確定考慮兩個方面的因素，即溫度引起的應力和風荷載與溫度荷載組合內力值。溫度引起的內力計算公式為：NT=EAαΔT，帶入數(shù)據(jù)得：NT=14406N。結合上文所計算出的風荷載和地震荷載對拉索產(chǎn)生的內力值，我們可以計算得出風荷載與溫度荷載組合內力值為83866N。對比上述兩項數(shù)據(jù)，當公式中其他數(shù)值相等的時候，如果前者大于后者，那么就說明將溫度應力作為承載能力極限狀態(tài)下最不利組合，這需要設計人員和施工人員對其給予高度重視，在設計與施工中，盡可能避免最不利組合出現(xiàn)。

3 單向單索式弧形拉索幕墻施工關鍵技術分析

單向單索式弧形拉索幕墻施工涉及了多個環(huán)節(jié)，依次為：測量放線、預埋件埋設、拉索及夾具進場檢驗、拉索預應力張拉、打膠、校核檢驗、玻璃安裝、索夾具安裝、玻璃膠縫試驗和交工驗收。其中，測量放線、預埋件埋設、拉索預應力張拉和玻璃安裝均為施工關鍵技術，直接影響著幕墻施工的整體質量。只有明確這些施工關鍵技術，并且在工程設計與施工中對其給予高度重視，才能夠從根本上保證施工設計方案的科學性和合理性，從而為施工質量的提升提供充足的保障。歸納起來，這些關鍵技術主要有以下幾個方面：

3.1 測量放樣及埋件埋設

測量放樣、埋件埋設是幕墻施工的基礎，一旦上述兩個環(huán)節(jié)的施工出現(xiàn)問題，那么幕墻的質量必定會受到影響。在測量放樣和埋件埋設施工過程中，施工人員需要根據(jù)幕墻的分割尺寸，首先對幕墻垂直面兩端的支座位置進行確定，支座位置滿足要求后，需要采用鋼絲將兩端鋼支座連接起來，并進行校正、拉直，以此來作為日后施工所需的控制線。然后以同樣的方式對支座垂直控制線進行連接，當支座垂直度調整到滿足施工要求之后，用電焊將其與幕墻埋件焊接。此環(huán)節(jié)需要注意的是，鋼支座的焊縫應該沿著鋼支座邊緣呈45°坡度滿焊。鋼支座焊接完成之后，需要對焊接表面進行清理，不得有過多灰塵和雜質，然后涂刷防銹漆來避免支座銹蝕。為了達到最佳防銹效果，防銹漆應刷兩層為宜。做好支座防銹工作，可以大幅度延長支座的使用壽命，減少了日后工程維護工作量。預埋前必須涂兩道環(huán)氧富鋅防銹漆，同時控制好預埋件的定位誤差，一般應控制在±10mm以內。

3.2 拉索預應力張拉、調節(jié)

拉索的預張拉是保證拉索工作性能穩(wěn)定的重要因素，其主要功能是消除拉索本身存在的不利非彈性應力，使拉索在使用過程中所產(chǎn)生的應力變化符合規(guī)定，以此來確保拉索的性能得以充分發(fā)揮。所以，每根拉索在投入使用之前，施工人員都要對其進行預張拉。具體工作的開展需要依靠帶壓力的千斤頂來完成，整個工作分三次完成，每根拉索的總張拉力為100%，第一次施加壓力所完成的張拉力應控制在50%，第二次和第三次分別完成25%。為了保證拉索的工作性能不受到影響，每次張拉完成之后，拉索卸載的速度一定要緩慢，通常不能超過10kN/min。拉索支撐桿件及駁接系統(tǒng)進入施工場地時，需要向施工單位提供測試合格報告和材料質量保證書，以此來為施工質量的提升提供充足的保障。

3.3 預應力的控制與張拉

拉索這一材質在施加預應力之前屬于柔性構件，且存在不規(guī)則性。但若要將其應用到工程建設中，就必須對其施工預應力，同時使其形成工程所需的形狀，避免出現(xiàn)拉索在荷載作用力下產(chǎn)生的松弛現(xiàn)象。單向單索式弧形幕墻的整個施工體系實際上就是實現(xiàn)幕墻與建筑主體之間的有效連接，所以就要求拉索體系滿足以下兩個方面的要求：首先是要具備足夠大的變形功能來承受外部荷載；其次要確保拉索體系變形之后，不會對工程結構的其他部件造成影響。

因此，在對拉索進行預應力控制與張拉時，需要按照以下步驟來進行操作，為了使拉索張拉力能夠達到施工要求，對于拉索100%的張拉力，我們可以分三次進行操作：①第一次拉索張拉力要達到預應力的50%，張拉之前首先應將拉索固定好，然后利用液壓傳感器進行分段張拉，待張拉值滿足要求后，需要對單索的變形情況進行逐一測量；②第一次張拉工作完成之后，就要開展第二次張拉工作，此階段拉索張拉的預應力值應該在第一次張拉基礎上提升25%，即達到預應力值得75%，張拉順序與第一次張拉相同。③第三次張拉的預應力值應該達到100%，三次張拉都需做好數(shù)據(jù)記錄工作。預應力的控制與張拉完成之后，工作人員需要對拉索進行內力測試，為了保證測試結果，測試時間應持續(xù)72h，還要對拉索拉力值進行校核和調整，誤差應控制在±5%以內。除此之外，拉索張拉完成后，工作人員需逐根對拉索支撐結構的變形情況進行測量，確保其滿足施工需求。

3.4 索力監(jiān)測

索力監(jiān)測也是單向單索式弧形拉索幕墻施工中的一項關鍵技術，索力監(jiān)測工作主要依靠電子索張力儀完成。該設備利用力的分解原理，對拉索進行張力測試。當系統(tǒng)平衡時，T=2F×cos（a/2），其中，T和F分別為拉索的推力和設備的索拉力。監(jiān)測過程需要安排兩名工作人員，一名負責監(jiān)測，另外一名負責記錄，施工單位可以以索力監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對每根拉索的性能進行檢測，確保其符合施工需求。

3.5 幕墻玻璃選擇與安裝

幕墻玻璃的選擇與安裝同樣關乎整個工程的施工質量，單向單索式弧形拉索幕墻由于其結果存在一定的特殊性，所以玻璃的安裝順序應嚴格按照“由上至下，逐層進行”原則，同時在安裝過程中，要根據(jù)施工具體情況，對玻璃進行隨時調整。在調整過程中，要使用水平尺進行校核、縱橫拉線，盡可能做到“橫平、豎直、表面平、縫寬均勻”。只有這樣，才能夠確保玻璃安裝滿足施工要求，提高工程整體質量。

4 結語

拉索式幕墻在工程建筑中的應用不僅滿足了設計者對建筑外觀美觀性的要求，而且大幅度提高了建筑整體的藝術效果。但由于單向單索式弧形拉索幕墻在國內的施工案例相對較少，在施工質量控制方面仍有很多需要注意的地方。所以，在未來的時間里，工程建設單位需要提高對施工關鍵技術的重視程度，并結合工程建設需求，制定科學、合理的施工方案和監(jiān)理制度，以此來為幕墻施工質量的提升提供充足的保障。

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