單層索網(wǎng)玻璃幕墻施工技術(shù)要點分析

歐陽瑛

摘要：熟悉掌握索網(wǎng)玻璃幕墻的施工特點和難點，應(yīng)用合適的施工技術(shù)，有利于提高建筑的施工質(zhì)量。本文以某單層索網(wǎng)幕墻施工為例，說明了超高超大單層索網(wǎng)幕墻工程主要施工技術(shù)要點，針對我國在單層索網(wǎng)幕墻施工存在的問題，各負(fù)責(zé)單位充分溝通，理論結(jié)合實際，不僅達到了工程預(yù)期的要求，也滿足了設(shè)計的整體效果。

關(guān)鍵詞：索網(wǎng)幕墻；拉索應(yīng)力；檢測；層間位移角；平面變形；應(yīng)力差

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，大型綜合性建筑施工工程越來越多，單層索網(wǎng)玻璃幕墻因其良好的通透性受到了人們的廣泛應(yīng)用。但是相關(guān)的施工技術(shù)在我國起步較晚，設(shè)計和施工方面存在著較多的問題。因此如何更好地應(yīng)用相關(guān)的施工技術(shù)成為了施工人員需要解決的問題。下面就結(jié)合實例對此進行討論分析。

1 工程概況

某索網(wǎng)幕墻位于1～9層，覆蓋正立面和兩側(cè)部分立面，呈“”形狀，幕墻總高32.5m，幕墻面積約2300m2。

本工程單層索網(wǎng)玻璃幕墻采用橫向扁鋼和豎向碳鋼絞線組成，玻璃板塊通過鋼夾板、夾板支撐等與幕墻主體結(jié)構(gòu)連接。主要設(shè)計參數(shù)為：

（1）索網(wǎng)幕墻總高32.5m、總延長米78.8m。

（2）豎向鋼索為φ36mm碳鋼拉索，表面涂覆鋅鋁涂層；鋼索截面積763mm2，彈性模量1.7×105N/mm2，線膨脹系數(shù)1.2×10-5N/mm2，張拉應(yīng)力要求達到330kN（約33.6t）。橫向水平扁鋼為60mm×30mm。

（3）采用鋼化夾膠玻璃（10mm+2.28PVB+12mm），分格尺寸為4m×2.8m。

2 工程特點、難點

（1）索網(wǎng)幕墻在我國運用較少，尚無專門的施工驗收規(guī)范。本工程這樣超大型的索網(wǎng)幕墻更屬罕見，其設(shè)計、安裝、預(yù)應(yīng)力施加和檢測、檢驗都屬于新課題，沒有經(jīng)驗可借鑒。

（2）索網(wǎng)幕墻預(yù)應(yīng)力達330kN，拉索直徑達36mm，拉索應(yīng)力的張拉和檢測是施工的重點和難點。拉索直徑粗、預(yù)應(yīng)力大，需要多次施加應(yīng)力，且應(yīng)力較常規(guī)值大很多，超過了常規(guī)檢測儀器的檢測范圍。

（3）該索網(wǎng)幕墻高32.5m，而目前國內(nèi)的幕墻四性試驗室檢測模型最高7m，無法直接檢測如此高的索網(wǎng)幕墻，故無法準(zhǔn)確檢測幕墻的平面內(nèi)變形性能。

（4）幕墻單元尺寸較大，安裝質(zhì)量要求高。每個單元幕墻垂直和水平向的誤差均控制在3.5mm以內(nèi)，總長度偏差需控制在12mm內(nèi)；玻璃4個角位置的誤差<0.8mm；2個連續(xù)組件連接時的誤差<1.6mm。這些對施工提出了更高的質(zhì)量要求。

3 索網(wǎng)幕墻深化設(shè)計和施工

3.1 對索網(wǎng)幕墻進行深化設(shè)計、細(xì)部設(shè)計、工藝設(shè)計和計算

根據(jù)拉索張拉預(yù)應(yīng)力值的設(shè)計計算，預(yù)拉力須達到330kN（約33.6t），需選用φ36mm的開放式螺旋鋼絞線。幕墻組裝鋼構(gòu)件采用精密鑄造，并經(jīng)壓模成型，加工制作精度為±1mm。

3.2 按設(shè)計要求編制詳細(xì)的加工制作方案

如拼裝、焊接工藝等文件。

3.3 確定索的下料加工長度

根據(jù)現(xiàn)場每個索點的結(jié)構(gòu)實測凈空高度，并考慮索的伸長量、索的工作環(huán)境溫度，以及將來施工過程中產(chǎn)生的伸長變形等因素，最終確定索的下料加工長度。

3.4 拉索放線定位

拉索幕墻部位的主體結(jié)構(gòu)完成后，測定出每根索的軸心安裝位置，用吊錘將軸心線引到最上部屋面梁下側(cè)，并做出標(biāo)記。

3.5 施加拉索應(yīng)力

拉索安裝就位后，即進行預(yù)應(yīng)力張拉。對拉索施加的預(yù)拉力通過兩端的錨固端傳遞到主體結(jié)構(gòu)。預(yù)張拉設(shè)備采用專業(yè)設(shè)計的1個鋼掛鉤作為壓力板，預(yù)應(yīng)力通過2個壓力泵時，壓力泵與帶有數(shù)字刻度的精密油壓表連接，可準(zhǔn)確控制通過精密油壓表的應(yīng)力。

3.6 拉索張拉順序與步驟

（1）整個張拉順序必須考慮對稱同步張拉。先東、西2個立面對稱點同時張拉，再在南立面以中心軸（A3軸）為對稱軸，進行拉索對稱張拉。

（2）每根索分3個階段進行張拉：第1階段張拉到設(shè)計值的20%，即66kN（6.72t）；第2階段張拉到設(shè)計值的80%，即264kN（26.88t）；第3階段張拉到設(shè)計值的100%，即330kN（33.6t）。

（3）張拉達到100%之后的24h內(nèi)，檢查所有拉索，如拉索發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失，則需補加應(yīng)力。通過多次張拉復(fù)測，索網(wǎng)張拉完成的最終的索力狀態(tài)為330kN（允許偏差±2%）。

3.7 拉索測力值

拉索施加預(yù)應(yīng)力時，既要確保所施加的預(yù)應(yīng)力值滿足設(shè)計要求，同時應(yīng)保證拉索處于正確位置。每根索張拉完畢后，需擰緊上下錨固端的錨固螺栓。如發(fā)現(xiàn)拉索的錨固螺栓有松脫現(xiàn)象，應(yīng)對該拉索進行再次張拉，并擰緊錨固螺栓，直至拉索的測力值達到設(shè)計要求。

3.8 灌漿處理

每根索張拉達到要求并將上下錨固端錨固螺栓擰緊后，應(yīng)對錨固端底鋼板和混凝土之間的縫隙進行灌漿處理。

3.9 水平鋼連接板安裝

（1）拉索張拉完畢，錨固端底板和混凝土結(jié)構(gòu)灌漿完成后，即進行鋼支座和鋼板安裝。水平鋼連接板為拉索幕墻水平連接構(gòu)件，同時作為拉索幕墻玻璃的支承構(gòu)件，其安裝精度要求也非常高。

（2）通過采用水準(zhǔn)儀，精確測定鋼連接板的水平基準(zhǔn)線并進行定位，使同一水平方向的鋼爪偏差控制在±1mm內(nèi)。

3.10 幕墻鋼索、連接板等安裝完成后，即可進行玻璃安裝

（1）安裝前應(yīng)檢查核對玻璃夾具安裝位置，尤其是夾具的橫向偏差≤2mm。

（2）安裝順序：先按設(shè)計要求，調(diào)整好底層的分格定位、水平標(biāo)高，然后以此為基礎(chǔ)，由下至上逐層安裝。安裝過程中還需要逐層復(fù)核、校正，避免累計誤差過大。

（3）玻璃初步固定后應(yīng)進行板塊調(diào)整。調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)為“橫平、豎直、面平”，橫向膠縫也應(yīng)水平。玻璃板塊調(diào)整完成后，立即將夾具的緊固螺母擰緊。

（4）玻璃安裝完成并核對無誤后，即進行嵌縫注膠。先將填縫部位用規(guī)定的溶劑進行凈化處理，嵌入膠條后再用硅酮膠進行注膠。

4 質(zhì)量檢測

4.1 拉索應(yīng)力

（1）在錨具灌漿前對拉索應(yīng)力進行復(fù)測，以確認(rèn)是否存在應(yīng)力損失。

（2）目前國內(nèi)常見的有3種拉索應(yīng)力檢測方法：一是應(yīng)變法；二是頻率法；三是采用測力儀進行測力。應(yīng)變法是根據(jù)拉索在荷載作用下的伸長率來測定；頻率法是根據(jù)拉索在不同張緊情況下的頻率來測定。實踐證明，這兩種方法在拉索應(yīng)力的測定中都不理想，操作也不方便。本工程經(jīng)各參建方一致同意，選用第3種方法——應(yīng)用弓形測力儀進行拉索應(yīng)力檢測。

（3）目前，我國最大的測力儀測力范圍僅在30t以下，且索的直徑為22～34mm。本工程拉索應(yīng)力33.6t，直徑36mm，超出了最大測力儀的檢測范圍，精度無法保證。

（4）理論上，測力儀讀數(shù)與拉索實際應(yīng)力應(yīng)該是一致的，但本工程測力儀超出檢測的范圍，測力儀讀數(shù)與實際會存在一定偏差。經(jīng)試驗，用測力儀對拉索進行不同方向、不同位置的檢測，偏差范圍為±50kN。為最大限度地減少測量誤差，本工程在預(yù)應(yīng)力施加后灌漿前，對每根索在同一位置、不同方向進行多次檢測，并與預(yù)應(yīng)力施加過程中記錄的數(shù)值進行對比分析后再采用，多次檢測的平均讀數(shù)作為該索的應(yīng)力檢測值。

4.2 四性試驗

（1）本工程索網(wǎng)玻璃幕墻按歐洲標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，而深化設(shè)計則主要遵循原建筑設(shè)計、國內(nèi)相關(guān)幕墻設(shè)計規(guī)范以及建設(shè)單位的個性要求進行，故幕墻檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)較難確定，且國內(nèi)相應(yīng)的檢測設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。

（2）鑒于目前國內(nèi)試驗室硬件設(shè)施情況，只能采用7m高的模型進行四性試驗。根據(jù)四性試驗項目，平面內(nèi)變形性能的檢測無法直觀反應(yīng)本工程32.5m高索網(wǎng)幕墻的檢測。通過現(xiàn)有條件和相關(guān)理論，根據(jù)彈性模量、應(yīng)力增量相同推算，風(fēng)荷載及地震荷載對7m高和32.5m高拉索幕墻層間結(jié)構(gòu)偏移的影響效果是相同的，即層間位移角控制值γ為恒定量，該結(jié)論也得到了專項評審專家的一致認(rèn)可。據(jù)此，32.5m高索網(wǎng)幕墻平面變形性能可以采用7m高試驗?zāi)Ｐ偷钠矫孀冃涡阅軄眚炞C。經(jīng)檢測，本工程索網(wǎng)層間位移角γ=1/183，符合設(shè)計平面內(nèi)變形性能要求。

（3）單元索網(wǎng)玻璃高度為4m，索網(wǎng)平面內(nèi)變形時，玻璃中部索夾和玻璃的相對位置卻保持不變；玻璃端部索夾僅限制玻璃垂直面的位移，則拉索在平面內(nèi)的變形位移為（4000/2）×（1/183）=11mm，而索網(wǎng)玻璃之間的豎縫設(shè)計寬20mm，滿足平面變形要求，故索網(wǎng)的平面變形對玻璃的影響可以忽略不計（見圖1）。

圖1 索網(wǎng)平面內(nèi)變形示意

4.3 拉索幕墻主體結(jié)構(gòu)

（1）拉索幕墻傳到主體結(jié)構(gòu)的豎向荷載，初始控制拉力為330kN，風(fēng)荷載下最大將達525kN。主體結(jié)構(gòu)嚴(yán)格遵循該要求進行設(shè)計，一旦超過該荷載，將造成樓面開裂，影響正常使用，甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全問題。

（2）為確保主體結(jié)構(gòu)安全，在鋼索應(yīng)力施加各階段，我們對主體結(jié)構(gòu)進行了變形和應(yīng)力監(jiān)測。

（3）索網(wǎng)張拉階段，采用水平儀對索網(wǎng)頂點的頂?shù)字黧w結(jié)構(gòu)進行位移檢測，每個拉索的位置均設(shè)監(jiān)測點，共布置27個。經(jīng)監(jiān)測，結(jié)構(gòu)變形非常小，均在設(shè)計允許范圍以內(nèi)，不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何不良影響。

5 結(jié)語

綜上所述，玻璃幕墻施工在我國越來越多，我們想要做好玻璃幕墻的施工，就要根據(jù)實際的情況制定合理的預(yù)應(yīng)力施工方案，明確每一個步驟數(shù)據(jù)的測量，努力提高施工人員的素質(zhì)水平，做好施工的全過程質(zhì)量管理，及時處理出現(xiàn)的問題，不斷總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能有效提高玻璃幕墻的施工質(zhì)量。

參考文獻：

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