大跨度拉索点支式幕墙的结构分析与工程应用

张俏

张俏ZHANGQiao（辽宁城市建设职业技术学院，沈阳110122）（LiaoningUrbanConstructionTechnicalCollege，Shenyang110122，China）

摘要院本文研究的内容主要是支式幕墙衔接手法，预应力索桁架的研发，并在文中给出工程实例进行分析研究。

Abstract:Themainresearchcontentofthispaperispoint-supportedcurtainwallconnectionapproachandtheresearchanddevelopmentofprestressedcabletruss,engineeringexamplesaregivenandanalyzedinthispaper.

关键词院点支式幕墙；连接；预应力Keywords:point-supportedcurtainwall；connection；prestressed中图分类号院TU767文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）18-0132-020

引言该技术的使用绝对增加了幕墙的安全性和空气的流动性；毫无疑问这也大大提高了对幕墙的支撑部分要求，该要求需要支撑结构既能拥有美好的外表又能满足衔接和支撑功能，并且尽可能降低使用的个数以及横截面积。

市面上使用较多的结构有钢架、桁架和其他杆式结构。

在杆式结构中，预应力拉索（杆）结构具有受压情况下部件稳固的优势，且在较小的横截面上能够承受高强钢索，同时还满足轻巧型的支撑结构要求，因此在未来市场中具有好的前景。

1衔接方式要要点支式幕墙方式目前出现衔接玻璃幕墙的种类大致分为3类：淤沉头式。该方式的结构主要表现为在玻璃各角处都钻上孔，并根据沉头栓子的横截断面进行孔的扩展，安装完成后螺栓被深深的埋入在外面玻璃下，这样就保证了表面的整体平滑且避免灰尘的侵染。然而此孔加工复杂，并对玻璃有绝对的厚度要求。

于补钉式。与沉头不同，选用的打孔方式放在了钢化玻璃上，玻璃被固定在矩形铜质结构上，并用螺栓加强固定，金属部分与内部连接板衔接。目前该方式使用较少。

盂浮头式。采取的打孔方式也是在钢化玻璃四角上，并在已经打孔的玻璃垫的内部再插入浮头螺栓，同时采取将平垫圈放在玻璃与螺栓之间，这样的目的就是减少玻璃与螺栓之间外力摩擦。

在这3种方式中，其中含有活动式和固定式的有浮头式、沉头式两种。所谓固定式，便是在钢板上直接安入一个完整的螺栓；而活动式连接，指的是一种可活动的、带球铰螺栓，因其活动自如而得名，且玻璃的中心和螺栓的转动支点重合，相比于固定式有了明显的改进。固定式结构的不足之处就是讲支撑部分暴露在玻璃外面，极易在衔接处发生扭矩；而活动式就不同，因为具有相同的活动支点，因此比较灵活不易出现固定式扭矩的现象，有效的降低应力的集中。

2预应力索桁架的研发设计要知道在安装玻璃过程中，支撑装置、玻璃面板和索桁架这3个部分是共同作用，缺一不可的。索桁架的位置被摆放在支撑装置的上部，目的是进行拉伸，这样才能形成具有一定刚度的桁架以及外观。由此可知，支撑装置既要承受来自自重、地震、风荷载等等方面的负载，还要支撑来自外部索桁架的预拉力，于此同时还要接受受到外部拉力后索桁架产生的反向推力。这种拉力并非轻便而是相当大，完全超越了使用荷载的承受能力，所以在对建筑主体构建进行设计时，倘若不考虑在索桁架上支撑部分在拉力的作用下产生的影响，那么就无法正常使用拉索点支式玻璃幕墙，进而需要对主体结构执行加固操作，当然这样有可能对其他建筑效果造成影响，而在建筑施工及使用过程中，支撑装置的变位又直接影响到索桁架和面板，继而对索桁架预应力和外观达不到有效的结果，就会对面板的位置和所产生的效果造成影响，并直接影响到索桁架的刚度和整个系统的稳定性。

幕墙机制的形成必须依靠强力拉紧的索桁架。在一定的限制范围内，索桁架结构设计的关键点便是所施加外力的力度和分布；而要想使索桁架就有强有力的刚度和坚定的外形结构必须以创建索桁架预应力机制为前提；而滓con表示索桁架预应力需要控制的应力数值。其中钢绞线取值范围控制在大于0.1fptk，取0.2fptk，冷拉热轧钢筋数值大于0.2fptk取0.55fptk。其中承力索、稳定索是构成索桁架两大部分，受到预应力的影响，需要2层结构共同抵抗来自水平方向的载重，继而提高整个索系刚度，由此可以保持索桁架外观稳固性的有效方法就是使用预应力的双层索。

3工程实例目前国内功能最全面、规模最大的机场广州新白云机场，这是一个在建的民航中枢机场。机场的主楼墙壁选用的支撑结构形式为点支式，覆盖面积高达14.9万平方米。

主楼的中部在这次建筑设计中难度最大，其高33m，长度达10多米，在国内也是面积和跨度上最大的机场。作为机场的中部选用的支撑系统是钢桁架与预应力索桁架相互作用，周围选的结构为柱和格式梁搭建。

在构建设计中，要兼备建筑良好的通透性和安全因素，在此针对幕墙的支撑系统给出三种设计方案：淤垂直方向的钢桁架水平距离为18m，桁架高2.0m；而选择的幕墙大小标准为3m*1.5m，在四周采用的连接方式是通过驳接爪与水平鱼腹式索桁架（如图2所示）；于以幕墙面为起点，每3m设置一个垂直的吊索，分担玻璃和顶部梁的重量；盂而要确保结构在侧面的刚度效果，则在中部两角设置的2层水平钢桁架（见图1方案一）。

方案二中的结构与方案一大致相同，不同的是将水平方向的钢桁架横跨整个衡量（见图1方案二）。方案三其他两种的不同点在于：淤降低垂直方向钢桁架间距，降到9m，高度也降至1.5m；于水平索桁架也进行了变化，变为梭形的平衡式结构（如图3）；盂去掉了水平方向的钢桁架。

对以上三种设计结构进行的自振频率分析可知，相对于单榀索桁架，整个结构自振平率低很多，且每个阶段的振动平率很贴近；在进行逐个分析，在第一种方案中具有最低的基频，这点表明具有较大的结构刚度；而最后一个设计方案的结构刚度是最好的。

从振型模态层面分析，方案一的架构缺少侧面的支撑，且扭转刚度不灵活，因此其具有的振型表现为钢桁架垂直扭转振动，以及水平方向的索桁架共同振动形式；方案二，将钢桁架设置完为水平方向后，并增加了垂直方向的钢桁架的扭转刚度，所以该方案中振型与第一阶段振型大致相似，该结果可以通过比较两者的基础频率得出；最后一种方案，设计上大大降低了垂直方向钢桁架间的水平距离，并使用高度极佳的梭形索桁架结构，因此该方案中的第一阶段在整体工作过程中就展现出良好的性能。

4结语拉索点支式玻璃幕墙采用的技术方法就是在玻璃幕墙上使用钢爪固定玻璃面板，并在正式安装之前，对所有参与的工作者进行技术和安全的讲解，确保参与的每一个人员都知道工作内容、选用方法、使用的技术以及需要注意的安全事项，做到真正的了解。

参考文献院[1]张芹.拉索式点连接全玻璃幕墙[J].上海建材,2000(06).[2]刘长龙,韩平元,赵西安.宁波栎社机场预应力索结构点支式幕墙的构造与试验[J].建筑技术,2004(09).[3]张芹.拉索式背栓点连接全玻璃幕墙[J].建筑技术开发,2001(03).__作者简介院张俏（1984-），女，黑龙江绥化人，讲师，工程师，教研室主任，研究方向为结构分析、波动数值模拟、岩土动力学中的波动。