深圳少年宫点支式弧形玻璃幕墙设计与施工技术

1、点支式弧形玻璃幕墙设计与施工技术文章概括：少年宫点支式弧形玻璃幕墙设计与施工技术主要介绍了在我国首次采用的五跨竖向连续受力拉索结构体系的预应力施加、控制和检测，以及曲面幕墙的空间定位、安装精度控制等。少年宫位于市福田中心区，建筑面积5.29万平方米，工程由少年山、科学山和水晶石大厅组成。水晶石大厅在整个建筑中部，为直径50m,高30m,玻璃展开面积为 2850m2的圆柱形玻璃体，玻璃体表面是由610片10FT+2.28PVB+10FT圆弧形曲面钢化夹胶玻璃组成。其主要支承结构是由© 18mm不锈钢铰线经预拉形成的悬索桁架，圆柱顶部是由412片异形钢化夹胶玻璃和32扇钢化夹胶玻璃排烟窗

2、组成，投影面积为1486m2。玻璃总重量为232吨，工程是由三鑫特种玻璃股份设计与施工。1.工程特点与难点1.1预应力悬索桁架属柔性结构，其支撑刚度是通过预应力的施工而形成的，在索桁架形状确定后，其支撑刚度的大小和每榀索桁架的刚度是 否一致都取决于施加预应力值和预应力是否均衡。悬索桁架的空间定位和 均衡施加预应力是保证玻璃安装精度和受力平衡的关键工序，是本工程的 施工难点。oJA2.预应力索桁架结构形状与布设1.2水晶石大厅的圆柱形玻璃幕墙，是由多片曲面玻璃组成，这就要求每个支撑点有极咼的尺寸精度，每片玻璃的形状和尺寸误差要控制在很小的围，施工中尺度精度能否达到设计要整个施工成败的关键。由于本

3、工程为少年宫，是青少年的活动园地，在索桁架结构形状确定时考虑到结构的形体语言与建筑主题相适应，选用了具有蓬勃向上为含的Y形多跨竖向连续受力拉索结构体系，这种结构形式在我国是首次被使用在幕墙结构上（如图 2）索系何代图图2索系布置三维團血跨连续索系布風图丰半2匸喘后受力索A-A/、前受力索 B-B /、承重索B-B /都是整根连续索，通 过悬空杆和固定撑杆上的连接夹块固定钢索形成索桁架结构形状，其中，A，和B，为固定端，A和B为调整端。3. 主材的选用钢索直径的选定除考虑到能承受50年一遇的最大荷载，同时考虑到视觉及心理因素，在本工程的主受力索（前受力索和后受力索）和承重索都 选用1X 37&#

4、169; 18不锈钢绞线，其最小破断力为191 KN,弹性模量E=1.45X105N/mm2，悬空杆和撑杆及驳接系统均选用1Cr18Ni9奥氏体不锈钢件。玻璃采用三鑫公司生产的2442mX 1988mm的拱高为 30mm的10FT+2.28PVB+10FT透明圆弧形曲面弯钢化夹胶玻璃，其透光率为76%，紫外线阻隔率为 99.99%,隔音值为 40.5dB。4. 主要施工工艺4.1工艺流程测量放线空间定位一尺寸精度控制单元的确定一连接耳板固定撑杆安 装一前后受力索安装调整一承重索安装调整一索力检测调整定位一水平索 安装定位一驳接系统安装一玻璃安装一调整打胶收口一交验。4.2预应力索桁架的安装检测

5、空间尺寸定位由于本工程是曲面点驳接幕墙玻璃是靠边缘的四个孔通过驳接系统与索桁架连接，这就对预应力索桁架的安装尺寸精度有着极高的要求，按可 调整度确定索桁架上的每个支撑定位点误差必须控制在土1.5mm 以，因此我们采用了三维空间坐标定位的方法。对每一个支撑点进行尺寸精度控制， 同时设定尺寸控制单元和观测点，防止误差积累，对整体圆弧面进行几何尺寸控制（如图3）。每一个尺寸控制单元水平和竖向误差控制在土3mm 以,对角线误差控制在土 5mm以。X曲单尤控制点分命圈平面单元控制点分布图閤3草元控制点分布BB422索桁架预应力值的确定索桁架预应力值的设定和预应力平衡的施工方案决定着本工程的成败。水晶石大

6、厅的索桁架支撑体系，是由90条© 18mm的竖向前后受力索、63条© 18mm的垂直承重索和 756条© 10mm的水平稳定索组成.最大高度为 27900mm竖向前后受力索的预应力值设定考虑的因素有：受最大荷载作用 时反向索力大于零的应力、温度变化应力、保持索桁架刚度的应力（剩余 力）、保持索桁架刚度（50年）松驰应力。经 SAP8450和ANSYS5.4电算软 件作平面和空间整体计算确定：在合拢温度在20 C -25 C时，前后受力索预拉力P仁29KN垂直承重索的预拉力值P2=33KN。（见图4）Pi Pl Pl1/ _驳援系统i p钢环梁前受力索fr后受力索承

7、電索悬空杆玻璃卜撑杆p? Pi Pl图4索桁架预拉力分布简布图423施加预应力(1) 、在每榀索桁架，前受力索和后受力索的预应力值误差要控制在1.5KN以。各榀索桁架中钢索预应力值误差控制在2.5KN以。(2) 、用超拉法达到力平衡竖向受力索桁架是采用整条索通过固定支点形成的多榀桁架。在预拉力施加时只能在一端进行，当预拉力通过固定支点时，因磨擦阻力等因素造成的力损失，经试验证明每通过一个固定支点其力损失为10%左右，会出现力不平衡的现象，为消除此现象，我们采用了超拉的方法。在施加预应力时根据单根索所通过的固定支点的数量按损失的力值来确定超拉力。经12小时持荷后将超拉值松驰到设定的预拉力值后达到

8、力平 衡。（3）、预应力拉步骤首先安装垂直承重索并将预应力值一次施加到位，然后安装受力索。前后受力索必须同时在一端拉，分四步进行：在索布设结束后先进行第 一级拉，按总预拉力值的 20%空制拉力.经调整达到力基本平衡 ，空间定位 基本到位后进行第二级拉，按总预拉力值的80%空制拉力。当拉力到位后粗调悬空杆的位置并保持拉力48小时再进行定位尺寸调整。当力稳定后测量每榀桁架的力损失情况，确定超拉值进行超拉，并持荷12小时。当超拉力稳定后将力放松至 100%勺预拉力控制值，经测量调整后使每一榀索桁架的力均达到预拉值后将节点固定锁紧并与垂直承重索连接锁紧（如图5）图5预应力张拉梯度过坐标图索桁架检测经预拉后的索桁架要按尺寸控制单元进行全面的尺寸精度检测确保安 装节点的精度。索预拉力值的检测使用索力测定仪进行100%佥测，并记录在案，进行跟踪测量。为确保在玻璃安装后的桁架变形量达到设计要求， 必须采用配重检测的玻璃安装前进行。配重的重量按玻璃自重的1.21.5倍观察支撑结构系统的工作性能和抗变形能力。5. 曲面玻璃的质量控制与安装曲面玻璃的弯曲尺寸必须按模板进行弯钢化成型检查，与标准弧线吻合度土 2.5mm弦长尺寸公差为土 2mm