單層索網玻璃幕墻施工技術要點分析

歐陽瑛

摘要：熟悉掌握索網玻璃幕墻的施工特點和難點，應用合適的施工技術，有利于提高建筑的施工質量。本文以某單層索網幕墻施工為例，說明了超高超大單層索網幕墻工程主要施工技術要點，針對我國在單層索網幕墻施工存在的問題，各負責單位充分溝通，理論結合實際，不僅達到了工程預期的要求，也滿足了設計的整體效果。

關鍵詞：索網幕墻；拉索應力；檢測；層間位移角；平面變形；應力差

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，單層索網玻璃幕墻因其良好的通透性受到了人們的廣泛應用。但是相關的施工技術在我國起步較晚，設計和施工方面存在著較多的問題。因此如何更好地應用相關的施工技術成為了施工人員需要解決的問題。下面就結合實例對此進行討論分析。

1 工程概況

某索網幕墻位于1～9層，覆蓋正立面和兩側部分立面，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構連接。主要設計參數為：

（1）索網幕墻總高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1.2×10-5N/mm2，張拉應力要求達到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）索網幕墻在我國運用較少，尚無專門的施工驗收規范。本工程這樣超大型的索網幕墻更屬罕見，其設計、安裝、預應力施加和檢測、檢驗都屬于新課題，沒有經驗可借鑒。

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

（3）該索網幕墻高32.5m，而目前國內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幕墻，故無法準確檢測幕墻的平面內變形性能。

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

3 索網幕墻深化設計和施工

3.1 對索網幕墻進行深化設計、細部設計、工藝設計和計算

根據拉索張拉預應力值的設計計算，預拉力須達到330kN（約33.6t），需選用φ36mm的開放式螺旋鋼絞線。幕墻組裝鋼構件采用精密鑄造，并經壓模成型，加工制作精度為±1mm。

3.2 按設計要求編制詳細的加工制作方案

如拼裝、焊接工藝等文件。

3.3 確定索的下料加工長度

根據現場每個索點的結構實測凈空高度，并考慮索的伸長量、索的工作環境溫度，以及將來施工過程中產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構完成后，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，并做出標記。

3.5 施加拉索應力

拉索安裝就位后，即進行預應力張拉。對拉索施加的預拉力通過兩端的錨固端傳遞到主體結構。預張拉設備采用專業設計的1個鋼掛鉤作為壓力板，預應力通過2個壓力泵時，壓力泵與帶有數字刻度的精密油壓表連接，可準確控制通過精密油壓表的應力。

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階段張拉到設計值的20%，即66kN（6.72t）；第2階段張拉到設計值的80%，即264kN（26.88t）；第3階段張拉到設計值的100%，即330kN（33.6t）。

（3）張拉達到100%之后的24h內，檢查所有拉索，如拉索發生預應力損失，則需補加應力。通過多次張拉復測，索網張拉完成的最終的索力狀態為330kN（允許偏差±2%）。

3.7 拉索測力值

拉索施加預應力時，既要確保所施加的預應力值滿足設計要求，同時應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。如發現拉索的錨固螺栓有松脫現象，應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構灌漿完成后，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件，同時作為拉索幕墻玻璃的支承構件，其安裝精度要求也非常高。

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

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：先按設計要求，調整好底層的分格定位、水平標高，然后以此為基礎，由下至上逐層安裝。安裝過程中還需要逐層復核、校正，避免累計誤差過大。

（3）玻璃初步固定后應進行板塊調整。調整的標準為“橫平、豎直、面平”，橫向膠縫也應水平。玻璃板塊調整完成后，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 質量檢測

4.1 拉索應力

（1）在錨具灌漿前對拉索應力進行復測，以確認是否存在應力損失。

（2）目前國內常見的有3種拉索應力檢測方法：一是應變法；二是頻率法；三是采用測力儀進行測力。應變法是根據拉索在荷載作用下的伸長率來測定；頻率法是根據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力的測定中都不理想，操作也不方便。本工程經各參建方一致同意，選用第3種方法——應用弓形測力儀進行拉索應力檢測。

（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，測力儀讀數與拉索實際應力應該是一致的，但本工程測力儀超出檢測的范圍，測力儀讀數與實際會存在一定偏差。經試驗，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，本工程在預應力施加后灌漿前，對每根索在同一位置、不同方向進行多次檢測，并與預應力施加過程中記錄的數值進行對比分析后再采用，多次檢測的平均讀數作為該索的應力檢測值。

4.2 四性試驗

（1）本工程索網玻璃幕墻按歐洲標準進行設計，而深化設計則主要遵循原建筑設計、國內相關幕墻設計規范以及建設單位的個性要求進行，故幕墻檢驗檢測標準較難確定，且國內相應的檢測設備、標準尚不完善。

（2）鑒于目前國內試驗室硬件設施情況，只能采用7m高的模型進行四性試驗。根據四性試驗項目，平面內變形性能的檢測無法直觀反應本工程32.5m高索網幕墻的檢測。通過現有條件和相關理論，根據彈性模量、應力增量相同推算，風荷載及地震荷載對7m高和32.5m高拉索幕墻層間結構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，該結論也得到了專項評審專家的一致認可。據此，32.5m高索網幕墻平面變形性能可以采用7m高試驗模型的平面變形性能來驗證。經檢測，本工程索網層間位移角γ=1/183，符合設計平面內變形性能要求。

（3）單元索網玻璃高度為4m，索網平面內變形時，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，則拉索在平面內的變形位移為（4000/2）×（1/183）=11mm，而索網玻璃之間的豎縫設計寬20mm，滿足平面變形要求，故索網的平面變形對玻璃的影響可以忽略不計（見圖1）。

圖1 索網平面內變形示意

4.3 拉索幕墻主體結構

（1）拉索幕墻傳到主體結構的豎向荷載，初始控制拉力為330kN，風荷載下最大將達525kN。主體結構嚴格遵循該要求進行設計，一旦超過該荷載，將造成樓面開裂，影響正常使用，甚至產生結構安全問題。

（2）為確保主體結構安全，在鋼索應力施加各階段，我們對主體結構進行了變形和應力監測。

（3）索網張拉階段，采用水平儀對索網頂點的頂底主體結構進行位移檢測，每個拉索的位置均設監測點，共布置27個。經監測，結構變形非常小，均在設計允許范圍以內，不會對結構產生任何不良影響。

5 結語

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，就要根據實際的情況制定合理的預應力施工方案，明確每一個步驟數據的測量，努力提高施工人員的素質水平，做好施工的全過程質量管理，及時處理出現的問題，不斷總結經驗，這樣才能有效提高玻璃幕墻的施工質量。

參考文獻：

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[2] 張瑞紀，周恩寶.單層索網幕墻的設計及施工實例分析[J].科技創業家，2014.