轮辐式索桁架点式支承玻璃采光顶受力特点及安装技术

郭建广余志良

摘要：本文针对东营综合保税区国际商品展示交易中心项目入口共享大厅上方轮辐式索桁架点式支承玻璃采光顶的受力特点及施工难点，进行全面阐述。

关键词：预应力；轮辐式；索桁架；点支式；玻璃幕墙；采光顶

0引言

轮辐式索桁架点式支承玻璃幕墙是在拉索式支承玻璃幕墙发展起来的一种新型幕墙体系，因其通透轻盈简洁的优点在商业建筑、公共建筑中得到广泛的应用。其主要原理是通过不绣钢爪件以点式连接的形式将幕墙玻璃和拉索体系相连接，将幕墙的各种荷载和作用传递到拉索体系，再由拉索体系传递到承重结构。

1工程概况

东营市综合保税区国际交易展示交易中心，建筑标高26.60m。项目入口共享大厅上方采光顶直径为16米，呈圆环型状。采用10mmlow-e+12A+8mm+1.52pvb+8mm中空钢化玻璃，坚朗250系列驳接爪、驳接头、Z15转接件。轮辐式索桁架包括：受力方向不绣钢拉索规格为￠24，环形方向不绣钢拉索规格为￠12，不绣钢支撑杆采用￠50x5。

2工程特点及难点

2.1轮辐式索桁架点式支承玻璃采光顶工作原理

轮辐式索桁架点式玻璃幕墙是将玻璃面板用钢爪固定在索桁架上的一种幕墙形式。它主要由三部分组成：玻璃面板、索桁架及锚固结构（环形钢梁）。索桁架是跨越幕墙支承跨度的重要构件，索桁架悬挂在锚固结构上，它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成。索桁架起着形成幕墙系统、承担幕墙承受的荷载并将其传至锚固结构（环形钢梁）的任务。锚固结构（环形钢梁）也是索桁架赖以进行张拉的主体，索桁架要强力拉紧后才能形成幕墙系统。为了获得稳定的幕墙体系，必须施加相当的拉力才能绷紧，跨度越大，所需的拉力就越大，为此就须要有承受相当大反力的锚固结构来维持平衡。玻璃面板由安装在索桁架上的钢爪进行固定，作填缝处理后，最终形成幕墙系统。玻璃面板、索桁架、锚固结构组成幕墙系统。三者互相依存、互相制约、互相影响。

2.2索桁架是柔性的张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋于其一定的形状，才能成为能承受外荷载的结构。在施工过程中，在给定的边界条件下，所施加的预应力系统的分布和大小，同所形成的结构初始形状是相互联系的。如何最合理地施加这一初始形状和相应的自平衡预应力系统。这是施工中的一个关键问题。

2.3索桁架的预应力是其生命，索桁架预应力的建立是索桁架获得必要的结构刚度和形状稳定的必要措施。预应力的数值应根据索桁架在各种可能的荷载情况下，任意一根钢索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备的原则，具体张拉值由设计结合受载计算确定。

2.4轮辐式索桁架点式支承玻璃采光顶技术先进，精度要求特别高的一种新型幕墙结构。

3施工工艺

3.1轮辐式索桁架点式支承玻璃采光顶的施工流程：

测量放样→室内脚手架搭设→环形钢结构检查→连接件偏差处理→索杆安装→点驳件安装→调整→玻璃安装→调整→清洁打胶。

3.1.1测量放样

首先依据总包单位的±0.000复核钢结构基础21.050m标高，无误后进行平面射线放样以确定主拉索的位置。检查连接板位置是否与图纸尺寸一致，无误后安装主拉索。根据图纸在拉索上标记拉索杆相对位置，进行拉索杆平面校准，将拉索杆线弹在主绳上。

3、将横向拉索线直接弹线在主索杆上。

3.1.2室内脚手架的搭设

脚手架立杆应避让给地面上所弹的索杆线，小横杆应避让开标高处的拉接点以及影响索杆的安装。

3.1.3结构检查

支座的定位线弹好以后，在结构处拉垂直钢线，以及横向线作为安装控制线。检查钢结构的标高尺寸，将检查尺寸记录下来，反馈给监理、业主。

3.1.4索桁架的安装

1、索桁架的预拉

索桁架在建设时必须施加预应力。施工时施加的预应力，在随后的使用中会逐渐消减。如果施工时对索桁架的钢索进行几次预拉，就可以解决使用中的预应力松弛现象。具体的做法是，按设计所需预应力的60%～80%张拉索桁架的钢索，然后自然放松钢索一段时间。如是重复几次，即可完成索桁架的预拉工作。

2、索桁架就位

a.借助于临时支承，就可以将已经预拉并按准确长度准备好的索桁架就位，再调整到设计规定的初始位置，进行初步固定。这时是索桁架的初始形态。b.拉索支承结构安装进出位、平整度、标高、平面位置、垂直度误差在允许范围内。检查每根拉索每一个位置预拉力必须达到设计要求的初始状态的应力分布值。

3、预应力张拉

a.索桁架就位后，按设计给定的次序进行预应力张拉。张拉预应力时，使用扳手对锚具调节器进行调节张拉。b.张拉过程中要随时监测索桁架的位置变化。如果发现索桁架的最终形态可能和设计差别比较大，在征得设计人员同意后需做适当调整，使拉索式点连接玻璃幕墙完成时能达到设计的预定位置。c.为使预应力均匀分布，需同时进行张拉。较好的方法是，全部预应力的施加分三个阶段进行：第一个阶段完成预应力的50%，第二、三个阶段各完成25%。

4、稳定拉索安装时，先就位，然后逐步、均匀地调节拉杆的张力，使拉杆拉紧，以满足设计要求。

5、驳接系统的安装，须在索桁架校正、经监理验收合格后进行。安装时，先按驳接爪位置图安装，定位驳接爪。之后需复核每个控制单元和每块玻璃的定位尺寸，根据测量结果校正驳接爪定位。驳接爪是连接玻璃面板和索桁架的，驳接爪的安装质量，直接关系到玻璃的安装质量。

3.1.5玻璃面板安装

必须清洁玻璃与吸盘上的灰尘，以保证吸盘有足够的吸力。

底部钢槽内装入氯丁橡胶垫块

中间部位的玻璃预先已锁好安装孔，安装时用扣件将玻璃固定在爪接件上。

玻璃安装好后，应调整玻璃上下、左右、前后缝隙的大小，拧紧平锥扣件，然后将玻璃固定住。

待全部调整完毕后，应进行整体立面平整度的检查，确认无误后，才能进行打胶。

3.1.7质量控制要点：

1、经测量部分拉索位置，高差﹤2mm、平面位置差﹤3mm、轴向差﹤1mm为宜。

2、第二次拉索调节定位，质量控制的要点是：

a.使玻璃面在达到幕墙的水平、垂直、平面三度的基本要求的同时，保证拉索的正确张拉力及一致性；

b.锁头锁紧后的有效性。

3、材料的合格性。在玻璃幕墙中，作为结构材料尤需加强检查，

必要时进行强度的复查。这些结构材料有钢支承结构件，如：钢柱、锚固件、螺栓、不锈钢拉索、驳接件等。

4、玻璃与驳接头安装时，须予注入密封胶，再进行螺纹拧紧，以防雨水从孔中渗漏。以及驳接头紧固程度的检查。