某工程預應力索桁架玻璃幕墻施工技術的探討

1 前言

預應力索桁架玻璃幕墻是一種新型的玻璃幕墻，它改傳統玻璃幕墻由框支承為點支承，以其輕盈的外形及通透的視覺效果和視覺空間，越來越多地贏得了建筑師及各方人士的青睞。因此，也越來越多地運用于實際的建筑工程當中。但是，由于它是一門較新的技術，許多工程技術人員不能非常全面地弄清其工作原理以及其施工方法，因此，本文以福地廣場玻璃幕墻工程為研究對象，就其具體施工期間一些質量控制方面的技術問題進行了研究。

2 工程概況

某工程工程建筑總面積約為26875.7平方米。其中地下室建筑面積為4903.5平方米，地下室一層，地上十七層，鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系，基礎采用樁筏形式，建筑高度75.80米。建筑立面大面積采用玻璃幕墻，主立面虛實相結合，為中環線上屬城市地標型建筑。

3 張拉索桁架點支式玻璃幕墻的施工

3.1施工總則

索桁架點支式玻璃幕墻的施工主要是預應力張拉索桁架結構體系的施工。索桁架預應力張拉施工的關鍵是如何處理索。處理索的內容包括鋼索的制作與施工。與傳統的剛性結構不同的是預應力索桁架結構的分析設計、制作與施工應一體化考慮。這也就意味著在設計過程中必須考慮制作和安裝過程，而制作與安裝過程中，必須考慮設計的要求和規定，預應力結構中處理索的關鍵體現在預應力過程當中。

索桁架結構是柔性鋼索與剛性桿件(撐桿)結合的結構。柔性鋼索結構中節點的偏差可以調節，但索桁架撐桿等剛性桿件卻缺乏調節功能，因此剛性桿件必須做得十分精確，才能與鋼索準確配合。因此，預應力索桁架的施工的關鍵是剛性桿件的制作和安裝精度，也可以說是該集成體系中的一個關鍵。

預應力索桁架剛性桿件和索的制作一般在專業工廠進行，制作完成后再進行施工現場的安裝。

預應力索桁架的架設必須首先建立錨定結構，把己經拼裝、己經預拉并按準確長度準備好的張拉索桿就位，調整到規定的初始位置并安上錨具初步固定，然后按規定的順序進行應力張拉。預應力張拉一般采用各種專門的張拉設備(千斤頂)進行操作比較方便，而且易于控制預應力的大小。在施加預應力過程中要隨時監測鋼索系統的位置變化，同時采用測力計測定預拉力，必要的時候在征得設計人員同意后做適當調整，使整個預應力索桁架玻璃幕墻完成時達到預定位置。

為了使預應力均勻分布、雙層索(承重和穩定索)應該同時張拉。比較理想的預應力張拉工藝方案是將全部預應力分三個循環來完成:

第一個循環完成預應力值的50%。

第二、三個循環分別完成預應力值的25%。

三個循環張拉完成達到100%的預應力。采用這種循環張拉完成全部的預應力，索桁架的形狀基本保持不變，這樣可以使點支式玻璃幕墻的駁接爪支座標高的變化控制在很小的范圍內。

3.2施工安裝

點支式預應力索桁架玻璃幕墻工程的施工安裝工藝流程為:測量定位 錨定結構的安裝 索桁架結構體系的安裝 索桁架的張拉 玻璃面板的安裝 質量控制 竣工驗收。

3.2.1測量定位

根據玻璃幕墻施工圖所表示的設計軸線和標高，分別測量主體結構及各樓鋼索水平撐桿的軸線位置及標高，形成三維空間控制網，從而滿足玻璃幕墻、支撐結構、索桁架結構，駁接爪定位等要求。

3.2.2錨定結構的安裝

根據幕墻施工圖在主體結構梁或柱相應位置上，設置懸掛鋼索的錨墩，根據鋼索的空間位置計算出各種角度后與主體結構梁或柱上的預埋鐵件焊接成整體。特別需注意的是，在主體結構進行設計時，幕墻專業施工圖應予以配合，將索桁架張拉時預應力值，幕墻自重等荷載提供給結構專業人員，以使得在進行主體結構設計時進行反變形預調。

3.3.3預應力索桁架體系的安裝

根據玻璃幕墻施工圖中鋼索的設計長度及在設計預應力作用下鋼索的延伸長度下料，然后再按照施工圖進行單福索桁架結構的組裝，并初步固定連系桿。安裝好索桁架結構的上索頭和下索頭，并將上索頭固定在錨墩上，下索頭固定在地錨加勁板件上，用張拉設備(千斤頂)將索桁架進行張拉。接下來安裝平衡索，根據施工圖調正連系桿的水平位置并進行固定。然后測量和檢查駁接爪中心的整體平面度、垂直度、水平度并調整到滿足設計精度要求，最終固定整體索桁架結構。

3.3質且控制

3.3.1預理件安裝的質量控制

預埋件應在主體結構施工時按照設計要求埋設。預埋件應牢固，位置準確，預埋件的位置誤差應按設計要求進行復查，如果設計沒有明確要求時，預埋件的標高偏差不應大于10rnm，預埋件位置差不應大于20mm。因此，質量檢查時應重點檢側其預埋件位置及標高。

3.3.2主體結構梁或柱質量控制

檢測主體結構縱橫軸線位置，尤其檢查主體結構梁上錨墩等位置偏差，以確保日后安裝索桁架結構的垂直精度及幕墻立面的定位精度。同時還應檢測主體結構梁為防止鋼索預應力產生撓曲而實施的予拱度，以確保幕墻安裝完成后，張拉索桿結構上端在同一水平位置上。

3.3.3地錨安裝質量控制

施工前應檢查其軸線位置及其與上錨墩間的位置偏差，以確保預應力索桁架結構的垂直度及墻體定位精度，并且應檢查地錨加勁板件螺孔的標高是否一致以及預埋件底板與加勁板的焊接質量。

3.3.4鋼索的安裝質量

鋼索制作前應對原材料按國家標準進行驗收，并進行強度復查，且進行外觀核查。對索頭的制作質量進行檢查同時還應對索頭的預應力及鋼索張拉后的延伸長度進行實驗檢測。

每一預應力張拉循環完成后，都應檢查張拉索桁架結構的垂直水平系桿的間距、標高、水平度，索桁架結構安裝完成后，對索桁架結構的整體平面度進行檢查。

3.3.5璃幕培面板的安裝質量檢查

玻璃面板進入施工現場以后，應對其材料質量進行檢查，包括各種材質報告。對玻璃面板的加工質量包括尺寸、磨邊、安裝孔眼的位置偏差，精度及研磨質量進行檢查。玻璃面板安裝完成后應對玻璃表面平整度，玻璃接縫寬度，順直、高差等偏差進行檢側，同時核查玻璃面板固定件的緊固程度，以免在各種荷載作用下，玻璃面板發生松動，甚至脫落。

3.4驗收

索桁架點支承式玻璃幕墻工程施工過程及竣工驗收內容:

⑴定位軸線及標高的測量驗收；

⑵預埋件的隱蔽驗收及地錨埋件的拉拔試驗；

⑶錨定結構(主體結構)的質量驗收；

⑷鋼索的原材料力學性能試驗及外觀質量驗收；

⑸索析架的張拉及安裝精度驗收；

⑹玻璃面板安裝質量驗收；

⑺幕墻的物理性能試驗驗收；

⑻竣工資料審核。

4 結論

綜上所述，為了達到理想的外觀效果和取得最佳的經濟效益，在預應力索桁架結構的設計中，最好的方法不是增加穩定索和承力索的截面，而是改變索析的形態，改變其剛度，即選擇合適的矢高。在索桁架預應力張拉過程中，鋼索應力應變的控制及張拉步驟極其重要，在實際施工中，比較理想的預應力張拉工藝方案是將全部預應力分三個循環來完成:第一循環完成預應力值的50%;第二、三個循環分別完成預應力值的25%，在此期間，須通過測力計來對應力及應變進行過程監測控制，以防因超張拉而引起鋼索的破斷。

點支式預應力索桁架玻璃幕墻工程的完成需要設計與施工相協調統一，如果施工方法和過程與理論分析時的假定和計算方法不相符合，那么可能形成的結構體系改變了原設計的結構狀態而不能達到設計的預期效果，反過來，理論分析必須用工程實踐來檢驗，兩者相輔相成，相互完善。以工程理論分析和設計來指導施工，同時又以工程實踐經驗來對理論進行補充和完善。