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摘要:幕墙因其具有整体性强、弹性连接、抗震性好以及独特的镜面效果,受到建筑师与业主的青睐,广泛应用于高层建筑中,并逐步由单一玻璃幕墙向混合型幕墙发展。如石材、玻璃、铝板以及陶瓷等为材质的幕墙组合运用在同一建筑中,展现出别具一格装饰效果。其中单索幕墙结构以其自身的柔性大、质量轻、阻尼小和自振频率低的特点,开始不断的应用到实际当中。文章以单向单索式拉索幕墙为例,重点就单索幕墙技术在工程中的应用进行研究分析,以供业内人士参考。
关键字:单索幕墙;工程建设;应用;研究
引言
常见的索结构幕墙分为单索和索网两种结构。单索结构幕墙属于张拉结构体系幕墙的一种。单索结构幕墙是由单层索网幕墙演化而来,其取消了横向索仅保留竖向索,两块玻璃或多块玻璃共用一根竖向索。单索结构幕墙能够极大地节省支撑结构所用的空间,是一种全新的受力体系,通常是由受拉的高强钢索和边界框架所组成,由于结构的材料性能可以充分利用,所以单索结构能够以最优的材料消耗获得更好的结构性能。
1单索幕墙技术在工程中的意义
预应力拉索作为支撑结构的单索幕墙结构一般每块玻璃只需四个固定点,由不锈钢驳接件进行连接,在充分考虑其精度的调节要求的前提下,通常采用“万象调节”作为连接方式。再由驳接件连接后面的预应力拉索,最终连接到到锚具上所构成的结构体系,具备柔性大、质量轻、阻尼小以及自振频率低等特点,由于在工程施工中的精度要求较高,已经达到了机械加工的水平,所以会给现场安装和制造加工带来一定的挑战,这种连接形式属于新型结构体系,就目前国内外对单索幕墙体系的动力性能不够了解,对其风激动力性能及面板与索结构挠度匹配认识较少,同时现行荷载规范中提出的等效静风荷载法仅适用于高层、高耸等悬臂式结构,幕墙规范提出的阵风系数也仅适用于单块玻璃的抗风设计。因此,对该类结构的抗风设计必须给予足够的重视,体系中挠度的控制也异于其他结构体系,传统意义上的线性理论幕墙结构设计方法就不再适用,而作为近几年新兴的结构体系,其同类型相关工程能够积累的资料和经验相比与传统幕墙而言,参考和借鉴的信息较少,这就给单索式的设计和施工带来巨大的挑战,如何能将设计与现场施工完美的结合,也给项目的立项带来诸多的局限性。但单索幕墙就其发展趋势而言,低廉的材料控制成本、很少的空间占有率以及结构轻巧纤细和良好的视觉效果,仍然保有巨大的发展潜力。
2单索幕墙技术在工程中的应用
2.1测量放线及埋件安装
埋设测量放线和埋件埋设是幕墙施工的基础,一旦上述两个环节的施工出现问题,那么幕墙的质量必定会受到影响。在测量放线和埋件埋设施工过程中,施工人员需要根据幕墙的分割尺寸及支座节点定位图,首先对幕墙两端的支座位置进行精确定位,支座位置满足要求后,需要采用钢丝将两端钢支座连接起来,进行校正拉直,以此来作为日后施工所需的控制线。然后以同样的方式对支座垂直控制线进行连接,当支座垂直度调整到满足施工要求之后,用电焊将其与幕墙埋件焊接。此环节需要注意的是,钢支座的焊缝应该沿着钢支座边缘呈450坡度满焊。钢支座焊接完成之后,需要对焊缝进行探伤(磁粉探伤或超声波探伤)及表面清理,不得有过多灰尘和杂质,然后涂刷防锈漆来避免支座锈蚀。为了达到最佳防锈效果,防锈漆应刷两层为宜,做好支座防锈工作,可以大幅度延长支座的使用寿命,减少了日后工程维护工作量。预埋前必须涂两道环氧富锌防锈漆,同时控制好预埋件的定位误差,一般应控制在±10mm以内。
2.2拉索预应力张拉和调节
拉索的预张拉是保证拉索工作性能稳定的重要因素,其主要功能是消除拉索本身存在的不利非弹性应力,使拉索在使用过程中所产生的应力变化符合规定,以此来确保拉索的性能得以充分发挥,所以每根拉索在投入使用之前,施工人员都要对其进行预张拉。具体工作的开展需要依靠带压力的千斤顶来完成,整个工作分三次完成,每根拉索的总张拉力为100%,第一次施加压力所完成的张拉力应控制在50%,第二次和第三次分别完成25%。为了保证拉索的工作性能不受到影响,每次张拉完成之后,拉索卸载的速度一定要缓慢,通常不能超过10kN/min。拉索支撑杆件及驳接系统进入施工场地时,需要向施工单位提供测试合格报告和材料质量保证书,以此来为施工质量的提升提供充足的保障。
2.3预应力的控制与张拉
拉索这一材质在施加预应力之前属于柔性构件,且存在不规则性。但若要将其应用到工程建设中,就必须对其施工预应力,同时使其形成工程所需的形状,避免出现拉索在荷载作用力下产生的松弛现象。单向单索幕墙的整个施工体系实际上就是实现幕墙与建筑主体之间的有效连接,所以就要求拉索体系满足以下两个方面的要求,即先是要具备足够大的变形功能来承受外部荷载,其次要确保拉索体系变形之后,不会对工程结构的其他部件造成影响。因此,在对拉索进行预应力控制与张拉时,需要按照以下步骤来进行操作,为了使拉索张拉力能够达到施工要求,对于拉索100%的张拉力,我们可以分三次进行操作,即第一次拉索张拉力要达到预应力的50%,张拉之前首先应将拉索固定好,然后利用液压传感器进行分段张拉,待张拉值满足要求后,需要对单索的变形情况进行逐一测量;第一次张拉工作完成之后,就要开展第二次张拉工作,此阶段拉索张拉的预应力值应该在第一次张拉基础上提升25%,即达到预应力值得75%,张拉顺序与第一次张拉相同;第三次张拉的预应力值应该达到100%,三次张拉都需做好数据记录工作。预应力的控制与张拉完成之后,工作人员需要对拉索进行内力测试,为了保证测试结果,测试时间应持续72h,还要对拉索拉力值进行校核和调整,误差控制在±5%以内。除此之外,拉索张拉完成后,工作人员需逐根对拉索支撑结构的变形情况进行测量,确保其满足施工需求。
2.4索力监测
索力监测也是单向单索拉索幕墙施工中的一项关键技术,索力监测工作主要依靠电子索张力仪完成。该设备利用力的分解原理,对拉索进行张力测试。监测过程需要安排两名工作人员,一名负责监测,另外一名负责记录,施工单位可以以索力监测数据为依据,对每根拉索的性能进行检测,确保其符合施工需求。
2.5幕墙玻璃选择与安装
幕墙玻璃的选择与安装同样关乎整个工程的施工质量。一般根据玻璃的厚度选择索结构中的点驳件,当玻璃厚度不小于8mm可选用沉头式驳接头,当玻璃厚度小于8mm时只能选用平头式驳接头或玻璃夹具。单向单索拉索幕墙由于其结构存在一定的特殊性,所以玻璃的安装顺序应严格按照“由上至下,逐层进行”原则,同时在安装过程中,要根据施工具体情况,对玻璃进行随时调整。在调整过程中,要使用水平尺进行校核,尽可能做到“横平、竖直、表面平、缝宽均匀”,只有这样才能够确保玻璃安装满足施工要求,提高工程整体质量。
结束语
综上所述,拉索式玻璃幕墙视觉通畅,而且外型美观,设计者借助玻璃间的胶缝将钢索进行了巧妙的隐藏,精巧的玻璃夹具和穿钉取代了幕墙边框,增强了建筑物的整体通透性,使建筑物内部空间与周围环境有机地融合在一起,扩大了建筑物内外的空间感觉,提升了建筑物的整体艺术效果。
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