深圳少年宮點支式弧形玻璃幕墻設(shè)計與施工技術(shù)

1、點支式弧形玻璃幕墻設(shè)計與施工技術(shù)文章概括：少年宮點支式弧形玻璃幕墻設(shè)計與施工技術(shù)主要介紹了在我國首次采用的五跨豎向連續(xù)受力拉索結(jié)構(gòu)體系的預(yù)應(yīng)力施加、控制和檢測，以及曲面幕墻的空間定位、安裝精度控制等。少年宮位于市福田中心區(qū)，建筑面積5.29萬平方米，工程由少年山、科學(xué)山和水晶石大廳組成。水晶石大廳在整個建筑中部，為直徑50m,高30m,玻璃展開面積為 2850m2的圓柱形玻璃體，玻璃體表面是由610片10FT+2.28PVB+10FT圓弧形曲面鋼化夾膠玻璃組成。其主要支承結(jié)構(gòu)是由© 18mm不銹鋼鉸線經(jīng)預(yù)拉形成的懸索桁架，圓柱頂部是由412片異形鋼化夾膠玻璃和32扇鋼化夾膠玻璃排煙窗

2、組成，投影面積為1486m2。玻璃總重量為232噸，工程是由三鑫特種玻璃股份設(shè)計與施工。1.工程特點與難點1.1預(yù)應(yīng)力懸索桁架屬柔性結(jié)構(gòu)，其支撐剛度是通過預(yù)應(yīng)力的施工而形成的，在索桁架形狀確定后，其支撐剛度的大小和每榀索桁架的剛度是 否一致都取決于施加預(yù)應(yīng)力值和預(yù)應(yīng)力是否均衡。懸索桁架的空間定位和 均衡施加預(yù)應(yīng)力是保證玻璃安裝精度和受力平衡的關(guān)鍵工序，是本工程的 施工難點。oJA2.預(yù)應(yīng)力索桁架結(jié)構(gòu)形狀與布設(shè)1.2水晶石大廳的圓柱形玻璃幕墻，是由多片曲面玻璃組成，這就要求每個支撐點有極咼的尺寸精度，每片玻璃的形狀和尺寸誤差要控制在很小的圍，施工中尺度精度能否達到設(shè)計要整個施工成敗的關(guān)鍵。由于本

3、工程為少年宮，是青少年的活動園地，在索桁架結(jié)構(gòu)形狀確定時考慮到結(jié)構(gòu)的形體語言與建筑主題相適應(yīng)，選用了具有蓬勃向上為含的Y形多跨豎向連續(xù)受力拉索結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式在我國是首次被使用在幕墻結(jié)構(gòu)上（如圖 2）索系何代圖圖2索系布置三維團血跨連續(xù)索系布風(fēng)圖豐半2匸喘后受力索A-A/、前受力索 B-B /、承重索B-B /都是整根連續(xù)索，通 過懸空桿和固定撐桿上的連接夾塊固定鋼索形成索桁架結(jié)構(gòu)形狀，其中，A，和B，為固定端，A和B為調(diào)整端。3. 主材的選用鋼索直徑的選定除考慮到能承受50年一遇的最大荷載，同時考慮到視覺及心理因素，在本工程的主受力索（前受力索和后受力索）和承重索都 選用1X 37&#

4、169; 18不銹鋼絞線，其最小破斷力為191 KN,彈性模量E=1.45X105N/mm2，懸空桿和撐桿及駁接系統(tǒng)均選用1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼件。玻璃采用三鑫公司生產(chǎn)的2442mX 1988mm的拱高為 30mm的10FT+2.28PVB+10FT透明圓弧形曲面彎鋼化夾膠玻璃，其透光率為76%，紫外線阻隔率為 99.99%,隔音值為 40.5dB。4. 主要施工工藝4.1工藝流程測量放線空間定位一尺寸精度控制單元的確定一連接耳板固定撐桿安 裝一前后受力索安裝調(diào)整一承重索安裝調(diào)整一索力檢測調(diào)整定位一水平索 安裝定位一駁接系統(tǒng)安裝一玻璃安裝一調(diào)整打膠收口一交驗。4.2預(yù)應(yīng)力索桁架的安裝檢測

5、空間尺寸定位由于本工程是曲面點駁接幕墻玻璃是靠邊緣的四個孔通過駁接系統(tǒng)與索桁架連接，這就對預(yù)應(yīng)力索桁架的安裝尺寸精度有著極高的要求，按可 調(diào)整度確定索桁架上的每個支撐定位點誤差必須控制在土1.5mm 以，因此我們采用了三維空間坐標(biāo)定位的方法。對每一個支撐點進行尺寸精度控制， 同時設(shè)定尺寸控制單元和觀測點，防止誤差積累，對整體圓弧面進行幾何尺寸控制（如圖3）。每一個尺寸控制單元水平和豎向誤差控制在土3mm 以,對角線誤差控制在土 5mm以。X曲單尤控制點分命圈平面單元控制點分布圖閤3草元控制點分布BB422索桁架預(yù)應(yīng)力值的確定索桁架預(yù)應(yīng)力值的設(shè)定和預(yù)應(yīng)力平衡的施工方案決定著本工程的成敗。水晶石大

6、廳的索桁架支撐體系，是由90條© 18mm的豎向前后受力索、63條© 18mm的垂直承重索和 756條© 10mm的水平穩(wěn)定索組成.最大高度為 27900mm豎向前后受力索的預(yù)應(yīng)力值設(shè)定考慮的因素有：受最大荷載作用 時反向索力大于零的應(yīng)力、溫度變化應(yīng)力、保持索桁架剛度的應(yīng)力（剩余 力）、保持索桁架剛度（50年）松馳應(yīng)力。經(jīng) SAP8450和ANSYS5.4電算軟 件作平面和空間整體計算確定：在合攏溫度在20 C -25 C時，前后受力索預(yù)拉力P仁29KN垂直承重索的預(yù)拉力值P2=33KN。（見圖4）Pi Pl Pl1/ _駁援系統(tǒng)i p鋼環(huán)梁前受力索fr后受力索承

7、電索懸空桿玻璃卜撐桿p? Pi Pl圖4索桁架預(yù)拉力分布簡布圖423施加預(yù)應(yīng)力(1) 、在每榀索桁架，前受力索和后受力索的預(yù)應(yīng)力值誤差要控制在1.5KN以。各榀索桁架中鋼索預(yù)應(yīng)力值誤差控制在2.5KN以。(2) 、用超拉法達到力平衡豎向受力索桁架是采用整條索通過固定支點形成的多榀桁架。在預(yù)拉力施加時只能在一端進行，當(dāng)預(yù)拉力通過固定支點時，因磨擦阻力等因素造成的力損失，經(jīng)試驗證明每通過一個固定支點其力損失為10%左右，會出現(xiàn)力不平衡的現(xiàn)象，為消除此現(xiàn)象，我們采用了超拉的方法。在施加預(yù)應(yīng)力時根據(jù)單根索所通過的固定支點的數(shù)量按損失的力值來確定超拉力。經(jīng)12小時持荷后將超拉值松馳到設(shè)定的預(yù)拉力值后達到

8、力平 衡。（3）、預(yù)應(yīng)力拉步驟首先安裝垂直承重索并將預(yù)應(yīng)力值一次施加到位，然后安裝受力索。前后受力索必須同時在一端拉，分四步進行：在索布設(shè)結(jié)束后先進行第 一級拉，按總預(yù)拉力值的 20%空制拉力.經(jīng)調(diào)整達到力基本平衡 ，空間定位 基本到位后進行第二級拉，按總預(yù)拉力值的80%空制拉力。當(dāng)拉力到位后粗調(diào)懸空桿的位置并保持拉力48小時再進行定位尺寸調(diào)整。當(dāng)力穩(wěn)定后測量每榀桁架的力損失情況，確定超拉值進行超拉，并持荷12小時。當(dāng)超拉力穩(wěn)定后將力放松至 100%勺預(yù)拉力控制值，經(jīng)測量調(diào)整后使每一榀索桁架的力均達到預(yù)拉值后將節(jié)點固定鎖緊并與垂直承重索連接鎖緊（如圖5）圖5預(yù)應(yīng)力張拉梯度過坐標(biāo)圖索桁架檢測經(jīng)預(yù)拉后的索桁架要按尺寸控制單元進行全面的尺寸精度檢測確保安 裝節(jié)點的精度。索預(yù)拉力值的檢測使用索力測定儀進行100%僉測，并記錄在案，進行跟蹤測量。為確保在玻璃安裝后的桁架變形量達到設(shè)計要求， 必須采用配重檢測的玻璃安裝前進行。配重的重量按玻璃自重的1.21.5倍觀察支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工作性能和抗變形能力。5. 曲面玻璃的質(zhì)量控制與安裝曲面玻璃的彎曲尺寸必須按模板進行彎鋼化成型檢查，與標(biāo)準(zhǔn)弧線吻合度土 2.5mm弦長尺寸公差為土 2mm