预应力索桁架点支式玻璃幕墙施工工法

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1、预应力索桁架点支式玻璃幕墙施工工法预应力索桁架点支式玻璃幕墙施工工法11前言玻璃幕墙的开发与应用，一开始就显示出了强大的生命力，它为建筑大师们提供了一个新的设计灵感和设计空间。而预应力索桁架点支式玻璃幕墙作为一项新技术具有结构的稳固性、玻璃的轻盈性以及机械的精密性等优点，促进了建筑幕墙的发展与延伸，近几年走在了世界的前列。但是也存在着施工难，技术要求高等特点，在实际施工中存在着种种缺陷急待解决。*业务办公楼大门入口处的预应力索桁架点支式玻璃幕墙施工, 不仅要保证玻璃空间弯曲的流线性，还必须保证拉索的均匀受力和索网系统的稳定，是一项相当重大的技术难题。项目部联合设计单位，邀请局、公司领导亲临现场

2、指导。并通过成立QC小组对这一难题进行攻关，QC成果还获得中施协二等奖。同时形成了预应力索桁架点支式玻璃幕墙施工工法。由于在处理桁架结构，玻璃与拉索的相互作用方面效果明显，故有明显的社会效益和经济效益。2工法特点2.1预应力索桁架点支式玻璃幕墙具有承载能力强，体态轻盈，造型美观，通透性好，结构简单，形式多样，视觉效果好等特点。2.2运用全站仪、反射贴片进行三维坐标实测，测量准确、方便、直观。2.3采用多点内控法，以九宫格的形式进行划分，减少安装尺寸误差积累，有利于安装精度的控制与检测。2.4根据实际尺寸，采用计算机3D软件计算出玻璃的准确尺寸。3适用范围适用于建筑高度不大于150m、非抗震设计

3、或抗震设防烈度为68度的民用建筑玻璃幕墙工程施工。4工艺原理钢索作为桁架体系中的拉杆，与受压杆相结合作为玻璃的支承结构，通过施加预应力产生平面内刚度，构成预应力索杆结构体系。预应力拉杆结构的受力、支撑系统是由受拉杆件经合理组合，并施加一定的预应力所形成的。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程 5.2操作要点5.2.1施工前准备：进行测量定位，测量出土建结构偏差，测量后需确定安装基准线。幕墙竖向立挺与横梁及各部分经纬仪、水准仪的水平标高线，为各个不同部位的幕墙确定三维方向的调准。5.2.2预埋件的处理：水平索桁架的主受力索和斜向水平撑杆传递给主体结构的支座反力极大，所以对在主体结构上的预埋

4、件的受力提出了很高的要求。在每一榀水平索桁架连接的楼板处设置了整体预埋钢架，确保幕墙在受最大荷载时的安全度。预埋件、连接件安装应确保标高偏差：20mm；表面平整偏差：5mm。在预埋件处理完毕后，即可进行连接件安装。连接件除了不锈钢和轻金属材料外，其他金属材料必须经过镀锌防腐处理，时焊后及时涂刷防锈漆。5.2.3桁架控制点的确定：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，对整体施工面进行几何尺寸控制。每一个尺寸控制单元水平和竖向误差控制在3mm以内,对角线差控制在5mm以内。5.3索桁架的施工 5.3.1张拉工作平台: 平台高度与索

5、水平标高相同，在平台上设定水平正负索五个定位定型点的位置，各定位点由在地面上放样确定的各层水平坐标通过激光经纬仪指向定位点给出。 5.3.2水平索的布设:将水平索吊送到施工平台后展开，使拉索通过平台上相应各定位点后两个端部与端部连接耳板初步连接固定。安装拉索之间各平行的连接杆并初步固定。平行连接杆索上的连接位置由计算确定，并在地面上放样给出的各层水平坐标通过激光铅锤仪指向定位点给出。使用定力矩扳手初步张拉前、后索，使索的预应力达到设计值的20%。调节各平行连接杆的长度，调节量由施工作业指导书给出，该值为计算得出的调节值。使得前、后索预应力达到设计值的80% 。调节时各平行连接杆应同时进行并分次

6、逐级进行，并注意观测外部索各定位点及支撑钢结构体系的变化情况。调节各平行连接杆的两端使之到达设计的定位坐标位置。5.3.3竖向索的布设:牵引竖向索通过各相应得水平索上的连接点并初步固定。同步施加各竖向索的预应力达到设计值的20%。调节各连接点的定位位置。观测个水平索内力的变化。同步施加各竖向索的预应力达到设计值的80%。调节各连接点的定位位置使之达到设计精度。（竖向索的布设示意图5.3.3-1）5.3.4索网系统的调节：施加预应力使水平索的预应力达到设计值，即100%；施加预应力使竖向索的预应力达到设计值，即100%；调节各连接点的定位位置使之达到设计精度并锁定。使用索内力检测仪进行48小时索

7、内力监测，记录各索的内力变化及最终预应力。钢拉索调整及施加预应力要求：钢拉索初步安装后必须经调整及施加预应力才能安装玻璃，首先是分格尺寸的调整，也就是调整连接杆端部（与驳接抓连接处）的（X、Y、Z）三维空间的位置,偏差控制在2 mm以内,这是确保玻璃拼缝整齐和幕墙立面平整度、垂直度的关键程序。具体步骤为：首先安装水平索并将预应力值逐步施加到80%，然后安装竖向索。前后受力索同时在一端张拉，张拉分四步进行：1、在拉索布设结束后先进行第一级张拉，按总预拉力值的20%控制拉力；2、经调整达到内力基本平衡，空间定位基本到位后进行第二级张拉，按总预拉力值的80%控制拉力。当拉力到位后粗调悬空杆的位置并保

8、持拉力48h再进行定位尺寸调整；3、当内力稳定后测量每榀索桁架的内力损失情况，确定超张拉值进行超张拉，并持荷12h；4、当超张拉内力稳定后将内力放松至100%的预拉力控制值。预应力的施加必须满足设计要求（采用进口拉力测力仪器复测，误差为3%）5.4玻璃的下料加工制作5.4.1玻璃下料的方法：改变以往仅作平面和立面二维坐标测量进行定位的方法，运用全站仪、反射贴片对已安装完成的构件进行三维坐标实测，运用全站仪数据采集器、接口技术使全站仪和计算机二者相联，在计算机上建立准确的钢构件三维立体图，并以此作为玻璃下单的依据。5.4.2玻璃加工的要求1、玻璃面板及其孔洞边缘均应倒棱和磨边，倒棱宽度不宜小于1

9、mm，磨边宜细磨。2、玻璃切角钻孔、磨边、应在钢化前进行。5.4.3玻璃尺寸精度控制1、边长尺寸允许偏差值为1mm2、对角线尺寸允许偏差值为2mm3、钻孔位置允许偏差为8mm，孔距为1mm4、孔轴与玻璃平面垂直度为125.5玻璃安装与调整控制单元及精度控制点的确定：为减少安装尺寸的积累误差，有利于安装精度的控制与检测，将幕墙分成多个控制单元，每个单元以四宫格的形式划分。四宫格的边缘四个光点就是每个四宫格中四片玻璃的尺寸精度控制点。从测量放线到结构安装调整，玻璃安装调整定位都应按每个单元来进行尺寸控制。5.6玻璃打胶5.6.1用;二甲苯;或工业乙醇和干净的毛巾擦净玻璃打胶的部位。5.6.2打胶的

10、部分粘贴保护胶纸，注意胶纸与胶缝要平直。5.6.3持续均匀打胶，先打横向缝后打竖向缝，竖向胶缝宜自上而下进行，检查是否有气泡、空、断缝、夹杂。若有应及时处理（保持深浅一致，密封不漏水。） 5.6.4隔日打胶时，胶缝连接处应清理打好的胶头，切除前次时打胶的胶尾，以保证两次打胶的连接紧密。5.6.5玻璃胶修饰好后，迅速将粘贴在玻璃上的胶带撤掉，玻璃胶固化后，清洁内外玻璃，做好防护标志。6材料要求和施工机具6.1支承装置应符合现行行业标准点支式玻璃幕墙支承装置JG/T138的规定。6.2 钻孔玻璃面板的点连接宜采用活动胶连接。6.3杆件体系的结构构件，应根据现行国家标准钢结构设计规范GB50017、

11、冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018进行设计，分别进行强度计算、整体稳定和局部稳定计算，并验算刚度。6.4 索杆体系结构的整体刚度由预应力提供的刚度和截面刚度构成。索杆体系包括初始状态设计和工作状态设计两部分。初始状态是指索杆在预应力作用下的自平衡状态，工作状态是指索杆在组合外荷载作用下的平衡状态。6.5施工机具：电焊机、激光经纬仪、全站仪、水平仪、光电测距仪、电子计算机、水平尺、靠尺注胶枪、扳手、测力仪等。7质量控制7-1 玻璃表面质量要求(m2)项目质量要求0.10.3mm划伤长度小于100mm不多于2条擦伤不大于500mm27-2 钢拉索制作要求项目长度L10m10mL20mL20m长

12、度公差5mm8mm12mm螺纹偏差不低与9g级精度外观表面光亮,无锈斑,钢丝不允许有断裂及其他明显的机械损伤,钢拉索的接头粗糙度不大与Ra3.27-3 支承结构安装技术要求名称允许偏差(mm)相邻两竖向构件间距2.5竖向构件垂直度L/1000或5,L-跨度相邻三竖向构件外表面平整度5相邻两爪座水平间距-3+1相邻两爪座水平高低差1.5爪座水平度2相邻两爪座垂直间距2单个分格爪座对角线差4爪座端面平面度68安全措施8.1严格执行各项安全法规、安全技术规程的各项规定组织施工，做到安全文明施工。8.2应对操作人员进行安全教育，掌握和了解安全操作规程，做好安全技术交底工作，严禁违章作业。进入施工现场必

13、须带好安全帽，高空作业时必须系安全带，不得违反脚手架或吊蓝的使用规定。禁穿“三鞋”，禁止赤脚、光背。 8.3钢架的切割、焊接时，应有安全防护措施。并应在焊件下方加设接火斗。设专职安全员进行监督和巡回检查。8.4 在高层建筑幕墙安装与上部结构施工交叉作业时，结构施工层下方须架设挑出3m以上的防护装置。建筑在距地面3m左右，应搭设宽6m的水平安全网。8.5施工现场临时用电采用TN-S系统，严格要求使用五芯电缆配电，系统采用“三级配电两级保护”，实行“一机、一闸、一漏、一箱”制度，配电箱进出线设在配电箱下端。8.6施工现场材料应堆放整齐，剩料严禁随意丢弃，做到工完料清。易燃品应隔离堆放，确保施工安全

14、。9环保措施 9.1成立对应的施工环境卫生管理机制，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。加强对施工燃料、工程材料、设备、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关部门的监督检查。9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布局，做到标牌清楚、齐全、各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.3加强施工中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。9.4晴天经常对施工通行道理进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。 10效益分析10.1采用多点控制法，可以实现多方位同时连续作业，前期准备充分，使得工期有

15、了确切保障。10.2杆件较少，大多为钢索，通透性好，索系造型优美，视觉效果良好，体现了工程的新颖性和独创性。10.3预应力拉索点式玻璃幕墙工程在省内施工尚属首次，其索桁架空间定位和索体系的布设、施力无现成的规范可遵循，本工法为类似工程提供了参考依据，具有良好的推广价值。11应用实例*业务办公楼11.1工程概况*业务办公楼位于厦门市*路。总建筑面积51806 。地下一层，地上二十五层，净高104.83m。其中幕墙面积近15000。整个建筑气势恢弘，雄伟壮观。如图11.1-1所示预应力索桁架点支式玻璃幕墙索系平面示意图， 11.1-2、11.1-3预应力索桁架点支式玻璃幕墙索系剖面示意图 11.2

16、施工情况虽然预应力索桁架点支式玻璃幕墙量不是很大，但却分布在大门入口处，又是该幕墙设计的点睛这之作。空间弯曲造型，决定了整个施工过程，包括桁架安装、索网系统布置及拉索施力都要在空中完成，给操作施工带来难度。工程施工时，先根据三维测量的结果准确的吊装钢梁，搭设阶梯式脚手架（如图11.2-1所示），再焊接耳板、初步布置索网体系。最后再自上而下安装玻璃，待调整好玻璃板块的接缝后打胶。由于它的特殊造型，每一跨需预留一条钢管为打胶作准备。（如图11.2-2所示） 该段于2006年10月8日开工，2006年11月25号竣工。11.2工程监测与结果评介11.2.1新的测量方法后，管理人员对已安装完毕的桁架进行了实地测量，检查10条桁架，中心线偏差平均1.5，最大偏差1.8均符合设计要求。 11.2.2采用电脑对玻璃进行模拟下料后，发现安装完毕的玻璃进行实地测量，发现150片玻璃的尺寸误差均在0.5以内，空间弯曲的造型并未给接缝质量带来的影响。11.2.3规范拉索预应力张拉步骤后，使安装后的玻璃面平齐，未出现因拉力不均导致的下沉现象。而对十条拉索的应力进行测量，应力值均在设计允许范围，合格率100。施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态下，单项工程质量优良率达93%，无安全生产事故发生，得到各方的好评。