拉索式雙曲面玻璃幕墻建造技術

中建三局集團有限公司西北分公司 西安 710065

1 工程概況

新疆國際會展中心為新疆自治區地標性工程，該工程由展覽中心和會議中心兩部分組成，按中軸對稱布局，長486 m，寬130.5 m，展館采用大跨度張弦桁架，跨度108.5 m，為國內第三大跨度。會議中心橢球體明月造型設計為大懸挑桁架結構，建造難度和人員容納規模居全國同類建筑前列。會議中心5層為獨特的懸挑明月造型，是整體建筑造型靈魂所在之處，同時也是主要會議功能集中區域。為保證5層外部橢球體形狀與內部良好的視覺景觀效果，外圍采用大面積拉索式雙曲面點式玻璃幕墻，工程效果如圖1所示。

圖1 工程效果示意

2 深化設計方案

（a）為更好地發揮整體效果，須進行拉索單元劃分及節點深化，根據圓弧段的尺寸，對觀景窗橢圓鋼管固定連接件按照4 000～4 500 mm不等的間距進行劃分，并對節點進行深化設計（圖2）。

圖2 拉索單元深化示意

（b）建立三維模型進行弧度的確立以及與結構的自然過渡，通過專業軟件進行玻璃下料工作，其單面394 塊雙曲玻璃無一相同尺寸，亦為下料的一大難點（圖3）。

圖3 觀景窗軸測三維模型

（c）觀景窗水平弧線長度約109 m，豎向弧線長度約28.2 m，為保證玻璃幕墻施工整體的安全性及曲面總體視覺景觀效果，深化設計時，考慮利用拉索和調節膠縫的寬度來整體分解因荷載和溫差等產生的變形。

3 拉索式雙曲面玻璃幕墻施工[1-3]

拉索式雙曲面玻璃幕墻采用鋼立柱以及預應力雙層鋼拉索組建框架網格，拉索左右端固定在弧形鋼構立柱上，上下通過地埋件或者耳板進行連接，鋼索中接駁器根據弧形分割、曲面尺寸調節定位，拉索可以根據玻璃曲度進行調整，使曲面玻璃安裝時四個角度能保證平衡受力，玻璃之間的縫隙和曲面過渡均勻，安裝完畢后，縫隙處進行封膠處理，從而達到無障礙、通透的視覺效果。其施工流程主要為：測量定位→支承結構制作安裝→索桁架安裝→索桁架張拉→不銹鋼接駁器的安裝及調整→曲面玻璃安裝→板塊調節→緊固→注膠→清洗。

3.1 測量定位

按設計軸線及標高位置，分別測量屋面梁或支承鋼梁、地錨、各樓層鋼索水平撐桿的縱向軸線及標高，形成三維立體控制網，從而滿足幕墻、支承結構、索桁架、接駁器定位的要求。

3.2 支承結構制作安裝

3.2.1 拉索與立柱的形狀

拉索上下部結構采用成品H形鋼梁，立柱采用橢圓形鋼管。

3.2.2 吊索及輔助設施的準備

在梁上（設計位置）設懸掛鋼索的錨墩，根據鋼索的空間位置計算出各種角度后與鋼梁（其他梁）焊接成整體。

3.2.3 鋼梁的起吊及固定

（a）鋼梁起吊點設置：鋼梁吊裝采用固定吊孔耳板直接焊接在H形鋼梁的上翼板上，耳板的壁厚、吊孔壁有效寬度及焊縫應經計算確定，并能承受自重和上下多次起吊的負荷需要，且吊裝點直線距離應大于4 m。

（b）施工操作平臺：為保證吊裝鋼梁與鋼結構固定的可操作性及安全性，在每個吊裝位設置2 個簡易吊裝掛籃平臺，自行制作。分別用塔吊進行掛籃平臺的移動和就位。

（c）起吊方法 ：鋼梁的起吊采用現場塔吊起吊，采用水平起吊法，將鋼索吊裝繩扣擰出，穿入吊裝孔內后擰緊，檢查無誤后，指揮人員起動吊裝信號。將鋼梁緩緩起吊，起吊到吊裝位上方0.5～0.8 m 處停止。鋼梁停止轉動后，吊籃內的操作工人穩定鋼梁，防止移動、竄位。

（d）固定：吊籃內操作工人通過對講機與指揮人員協調下降動作，保持步調一致。使鋼梁緩緩降至安裝位，一名操作工人穩定鋼梁，另一位操作工人準備一顆高強螺栓，當鋼梁高強螺栓孔與屋面鋼梁耳板孔徑貫通一致時，迅速插入高強螺栓并將螺栓初步擰緊，防止鋼梁竄位，并依次將全部高強螺栓穿好并初步擰緊。采用扭力矩扳手按照由兩端向中間的順序逐個將高強螺栓按初擰終擰分2 次擰緊。檢查扭力矩表盤讀數，數值應符合設計值方可停止擰螺母。

3.3 拉索結構的安裝

3.3.1 豎橫向拉索、連接端安裝

按照先大面后轉角的順序利用電動卷揚機將拉索牽引到安裝位置，牽引時綁扎點應保證錨具端部有一定的自由擺動量，上端固定于耳板上，下端固定于主體鋼結構上（圖4）。通過調緊索頭進行輕微張拉，達到預緊要求，并及時調整拉索在空中的位置。安裝過程中嚴格檢查每根拉索的扭轉和連接情況，防止拉索與節點扭轉變形連接。

圖4 拉索調節固定

3.3.2 拉索預緊、初拉

目測觀察各組件基本對位后，對拉索進行預緊，預緊過程中拉桿連接組件應處于自由活動狀態下，全部就位后對拉索進行初拉。

3.3.3 拉索張拉

（a）張拉的順序：先對中間豎索進行張拉，再對已張拉完畢的豎索兩側的豎索進行張拉，依次向左右兩側進行張拉。

（b）豎索的張拉方法：采用特制牽引工裝與拉索端張拉錨具可靠連接，用液壓穿心式千斤頂牽引拉索，應力達到設計要求后調整拉索可調索頭間距，將索頭固定于下端固定耳板上。保證連接件連接可靠，如有角度或尺寸偏差應采取必要的調整措施。張拉完成設計應力后停止工作，待24 h后擰緊結構梁上的連接件組件。

（c）橫索的張拉：將不銹鋼索和索夾固定于結構柱耳板上。橫索、調節錨固索頭作為一整體進行張拉。張拉時利用同位器對千斤頂群均勻施壓。拉索初拉24 h后，對索網結構進行復核檢查。

3.4 接駁器的安裝與調整

接駁件的位置調整校核到安裝要求后，將接駁器的后座套套在鋼索或鋼管上，擰緊不銹鋼螺釘，使接駁器初定。根據水平分格測量基準點將接駁器調整至水平，成一條線位（圖5）。

3.5 雙曲面玻璃安裝

（a）根據編號，將檢查完好無損的玻璃勻速送到安裝位置，當玻璃到位時，腳手架上人員應盡早抓住吸盤，控制穩定玻璃，當上部有防撞槽時，讓上部先入防撞槽；當下部有防撞槽時，將玻璃慢慢放入槽中。

圖5 接駁器安裝固定

（b）玻璃安裝好后，應調整玻璃上下、左右、前后的縫隙大小，擰緊平錐扣件，將玻璃固定住。待全部調整完畢后，應進行整體立面平整度的檢查。玻璃安裝及安裝后實物效果，見圖6。

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圖6 玻璃安裝及安裝后實物效果示意

3.6 幕墻注膠

一個區間內的玻璃板塊全部安裝完成后，統一進行硅酮耐候膠嵌縫密封。先將注膠面進行清潔，并在玻璃邊緣與膠縫平行貼保護膠紙，然后按照先水平后豎直分格施工進行玻璃注膠，注膠時需由內外兩側施工人員配合施工。

3.7 幕墻清洗

表面修飾好后，清除玻璃和構件上的黏附物。待玻璃密封膠完全固化后，清潔內外玻璃，做好防護標志。

4 施工技術措施[4,5]

4.1 支撐及拉索結構安裝技術措施

（a）梁上設置錨墩時應注意主梁在幕墻自重、鋼索預應力等作用下產生的撓度，予以反向變形預調。

（b）施工吊裝掛籃直接吊掛在主體鋼結構上，掛籃外徑尺寸為寬1 m，長 1.5 m，掛籃高1.2 m。三邊圍護高2 m。在結構梁上設置生命繩，采用專用夾具與操作工人安全帶系在一起，生命繩的長度加安全帶的長度能保證操作工人施工操作回旋半徑的長度。

（c）所有拉索進場前應在加工廠進行預拉以消除非彈性（塑性）的拉伸。

（d）拉索張拉前，對張拉過程進行模擬計算分析，并根據分析結果采用分級張拉、鋼梁位移監控與千斤頂拉力雙控的張拉施工工藝。索力監測選用壓力傳感器測試。張拉通常分5 級進行，依次為：20%、40%、60%、80%、100%；張拉時對每點張拉都應進行張拉力和伸長量控制，并監控鋼梁控制點的變形，及時對拉索張拉過程進行調整，以確保其滿足設計要求。各次張拉的力距值嚴格按設計值施加，且必須用扭力扳手完成。

（e）安裝接駁器后，為保證玻璃能順利安裝到接駁件上，應對爪件位置控制點測量校核，采用激光水平儀從水準基點上引出，射到每個駁爪上，檢測水平位置。安裝接駁器、調整偏差是點支式接駁玻璃幕墻工程的重中之重。

4.2 玻璃安裝技術措施

（a）玻璃編號要本著既有利于安裝識別，又要有利于加工裝箱的原則進行，宜采用分區、分面和規格進行編號。安裝前應仔細核對玻璃編號，并檢查玻璃是否出現損壞。

（b）玻璃吊裝入槽就位后用泡沫填充棒固定住玻璃，防止玻璃在槽內擺動造成意外破裂。

（c）玻璃注膠前，玻璃與鋼槽之間的縫隙用相應的泡沫棒塞緊，注意平直，留凈高5 mm注膠厚度。

（d）注膠時，先根據膠縫的大小切開玻璃膠相應斜口，注膠要保持均勻，操作順序一般是：豎向膠縫，由上向下；橫向膠縫，由左往右。

（e）注膠時按玻璃板塊先水平后豎直分格施工。遇到新、舊膠縫相接的位置，需要將舊膠縫端部切除，以免影響膠道融合的緊密程度。每一道膠縫注膠完成后，立即將膠縫刮平，然后撕除保護膠紙。

5 結語

在本工程屋面觀景天窗玻璃幕墻施工中首次采用該施工方案，根據現場特有的明月懸挑結構，利用原有的鋼構實體，根據現場的施工特點，采取懸掛與支撐相結合的安裝方法，同時也總結出一套切實可行的實施工藝，達到了良好的效果，可為同類施工提供良好的借鑒作用。