・ｌ３２・ 价值工程 大跨度拉索点支式幕墙的结构分析与工程应用 Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ－ｓｐａｎ Ｃａｂｌｅ Ｐｏｉｎｔ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｗａｌｌ 张俏ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｏ （辽宁城市建设职业技术学院，沈阳１ １０１２２） （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０１２２，Ｃｈｉｎａ） 摘要：本文研究的内容主要是支式幕墙衔接手法，预应力索桁架的研发，并在文中给出工程实例进行分析研究。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ＰａＤｅｒ ｉｓ ｐｏｉｎｔ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃａｂｌｅ ｔｒｕｓｓ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． 关键词：点支式幕墙；连接；预应力 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｉｎｔ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ；ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ 中图分类号：ＴＵ７６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１４）１８—０１３２—０２ 部件稳固的优势，且在较小的横截面上能够承受高强钢 该技术的使用绝对增加了幕墙的安全性和空气的流 索，同时还满足轻巧型的支撑结构要求，因此在未来市场 动性：毫无疑问这也大大提高了对幕墙的支撑部分要求， 中具有好的前景。 该要求需要支撑结构既能拥有美好的外表又能满足衔接 １衔接方式——点支式幕墙方式 和支撑功能，并且尽可能降低使用的个数以及横截面积。 目前出现衔接玻璃幕墙的种类大致分为３类： 市面上使用较多的结构有钢架、桁架和其他杆式结构。 ①沉头式。该方式的结构主要表现为在玻璃各角处都 在杆式结构中，预应力拉索（杆）结构具有受压情况下 钻上孔，并根据沉头栓子的横截断面进行孔的扩展，安装 ０引言 作者简介：张俏（１９８４一），女，黑龙江绥化人，讲师，工程师，教研 完成后螺栓被深深的埋入在外面玻璃下，这样就保证了表 室主任，研究方向为结构分析、波动数值模拟、岩土动 面的整体平滑且避免灰尘的侵染。然而此孔加工复杂，并 力学中的波动。 对玻璃有绝对的厚度要求。 作，对于施工后线路重新开通应该进行相应的质量检查， 合格后，符合通车标准的才能开通列车通行。而且施工全 线的施工材料及设备也要进行认真的检查，在施工没有全 部完工，施工机械还未撤出施工现场的，严禁擅自开通列 ３铁路既有线施工安全控制的对策 车运行，对于在施工现场的设备及材料要派专人２４小时 第一，从施工单位最容易忽视的施工方案人手，要求 看守，防止出现事故。 施工方案将原来没有引起重视，或者根本没有的安全协 第四，在施工完成后不要放松后期养护工作，对于铁 议，科学规范，完整地写入施工方案中，对于安全措施不规 路线路的巡查工作同样不能放松，尤其是设备管理部门更 范，安全协议没有经过审核的施工计划一律不予通过，责 要加强对施工全线的检查监控工作，确保及时发现问题， 成其修改至达标为止。另外还应该严格按照施工方案来制 立即解决问题，将各种行车的安全隐患消灭在萌芽状态。 定或修改列车运行的时刻，严格按照计划及相应的线路接 同时将巡视与养护相结合，建立健全规范的巡养制度，将责 发列车，除非是在危及列车行驶或是人身安全的情况，否 任落实到个人，明确其具体职责，避免相互推诿，相互扯皮。 则不得变更列车的运行时刻计划，从而确保行车及施工工 ４结束语 作人员的安全。 铁路既有线路施工受两大客观因素（邻近线路的干扰 第二，大力改善施工防护设施体系。施工单位必须给 与施工天窗时间）的制约，使得施工的安全控制与运输经 予施工工作人员完善而又详细的防护措施。遇到施工复杂 济效益自然形成了严重的对立。想要鱼和熊掌兼得是不可 的危险地段，施工方则应该成立专门的防护小组，制定完 能的，而如何从中找到两者的平衡点，使其互不影响，互不 善的防护示意图，对施工工作人员进行认真防护知识培 干扰则是一个比较可行的方案。因此，正确地处理好安全 训。在实际施工时，如果相应的防护人员没有到位，或者是 控制与经济效益的关系，全面落实安全控制的各项措施， 无防护资质的人员无证上岗时，一律不得进行施工作业。 从而达到建立起铁路既有线施工安全体系的最终目的。 而防护员则必须取得相关部门的资质后才能持证上岗。在 参考文献： 进行施工时，对于施工慢行路段，必须按照规程设置减速 ［１】王毅，刘同芳．营业线施工安全存在的问题及对策［Ｊ】．铁道 信号防护，信号牌应该明确标注出的速度，而减速信 运输与经济，２００６． 号牌的设置还应该与实际慢行地点的里程相结合，做到科 【２］中华人民共和国铁道部．铁路工务安全规则【Ｓ］．北京：中国 学合理地设置，达到既不影响正常行车，也不会给施工人 铁道出版社，２００６． 员带来安全隐患的目的。 【３］任国华．铁路施工安全存在的问题及对策『Ｊ］．山西科技， 第三，施工结束后还应该认真做好施工全线的清理工 ２００７（０４）． 不偿失。而专业管理单位对于新设备的使用同样缺乏现场 实地调查，这使得新设计出来的设备无法满足现场施工的 要求，造成这一问题的主要原因就是专业部门在接收这类 新设备时，没有进行现场考验所造成的后果。 Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１３３・ 方向的钢桁架水平距离 为１８ｍ，桁架高２．０ｍ：而 选择的幕墙大小标准为 ３ｍ＊１．５ｍ，在四周采用的 方案一 连接方式是通过驳接爪 与水平鱼腹式索桁架 ② Ｉ一一④］ （如图２所示）；②以幕 ｌ ｌＩ Ｉ Ｉ １ 墙面为起点，每３ｍ设置 卜①ｌ 一③ ｌ ｌ 个垂直的吊索，分担 方案二 玻璃和顶部梁的重量： ③而要确保结构在侧面 一②补钉式。与沉头不同，选用的打孔方式放在了钢化 玻璃上，玻璃被固定在矩形铜质结构上，并用螺栓加强固 定，金属部分与内部连接板衔接。目前该方式使用较少。 ③浮头式。采取的打孔方式也是在钢化玻璃四角上， 并在已经打孔的玻璃垫的内部再插入浮头螺栓，同时采取 将平垫圈放在玻璃与螺栓之间，这样的目的就是减少玻璃 与螺栓之间外力摩擦。 在这３种方式中，其中含有活动式和固定式的有浮头 式、沉头式两种。所谓固定式，便是在钢板上直接安入一个 完整的螺栓：而活动式连接，指的是一种可活动的、带球铰 螺栓，因其活动自如而得名，且玻璃的中心和螺栓的转动 支点重合，相比于固定式有了明显的改进。固定式结构的 不足之处就是讲支撑部分暴露在玻璃外面，极易在衔接处 发生扭矩；而活动式就不同，因为具有相同的活动支点，因 此比较灵活不易出现固定式扭矩的现象，有效的降低应力 的集中。 ２预应力索桁架的研发设计 要知道在安装玻璃过程中，支撑装置、玻璃面板和索 桁架这３个部分是共同作用，缺一不可的。索桁架的位置 被摆放在支撑装置的上部，目的是进行拉伸，这样才能形 成具有一定刚度的桁架以及外观。由此可知，支撑装置既 要承受来自自重、地震、风荷载等等方面的负载，还要支撑 来自外部索桁架的预拉力，于此同时还要接受受到外部拉 力后索桁架产生的反向推力。这种拉力并非轻便而是相当 大，完全超越了使用荷载的承受能力，所以在对建筑主体 构建进行设计时，倘若不考虑在索桁架上支撑部分在拉力 的作用下产生的影响，那么就无法正常使用拉索点支式玻 璃幕墙，进而需要对主体结构执行加固操作，当然这样有 可能对其他建筑效果造成影响，而在建筑施工及使用过程 中，支撑装置的变位又直接影响到索桁架和面板，继而对 索桁架预应力和外观达不到有效的结果，就会对面板的位 置和所产生的效果造成影响，并直接影响到索桁架的刚度 和整个系统的稳定性。 幕墙机制的形成必须依靠强力拉紧的索桁架。在一定 的范围内，索桁架结构设计的关键点便是所施加外力 的力度和分布；而要想使索桁架就有强有力的刚度和坚定 的外形结构必须以创建索桁架预应力机制为前提；而 表示索桁架预应力需要控制的应力数值。其中钢绞线取值 范围控制在大于０．１ ，取０．２ ，冷拉热轧钢筋数值大于 ０．２ 取０．５５ 。其中承力索、稳定索是构成索桁架两大部 分，受到预应力的影响，需要２层结构共同抵抗来自水平 方向的载重，继而提高整个索系刚度，由此可以保持索桁 架外观稳固性的有效方法就是使用预应力的双层索。 ３工程实例 目前国内功能最全面、规模最大的机场广州新白云机 场，这是一个在建的民航中枢机场。机场的主楼墙壁选用 的支撑结构形式为点支式，覆盖面积高达１４．９万平方米。 主楼的中部在这次建筑设计中难度最大，其高３３ｍ，长度 达ｌ０多米，在国内也是面积和跨度上最大的机场。作为机 场的中部选用的支撑系统是钢桁架与预应力索桁架相互 作用，周围选的结构为柱和格式梁搭建。 在构建设计中，要兼备建筑良好的通透性和安全因 素，在此针对幕墙的支撑系统给出三种设计方案：①垂直 的刚度效果，则在中部 两角设置的２层水平钢 桁架（见图１方案一）。 方案二中的结构与方案 方案三 一大致相同，不同的是 图１ 将水平方向的钢桁架横 ①为格构式框架柱；②为格构式框架梁 跨整个衡量（见图１方 ③为竖向钢桁架；④为水平钢桁架． 案二）。方案三其他两种的不同点在于：①降低垂直方向钢 桁架间距，降到９ｍ，高度也降至１．５ｍ；②水平索桁架也进 行了变化，变为梭形的平衡式结构（如图３）；③去掉了水 平方向的钢桁架。 ＜亡亡 图２鱼腹式索桁架 圈３梭形索桁架 对以上三种设计结构进行的自振频率分析可知，相对 于单榀索桁架，整个结构自振平率低很多，且每个阶段的 振动平率很贴近；在进行逐个分析，在第一种方案中具有 最低的基频，这点表明具有较大的结构刚度；而最后一个 设计方案的结构刚度是最好的。 从振型模态层面分析，方案一的架构缺少侧面的支 撑，且扭转刚度不灵活，因此其具有的振型表现为钢桁架 垂直扭转振动，以及水平方向的索桁架共同振动形式ｉ方 案二，将钢桁架设置完为水平方向后，并增加了垂直方向 的钢桁架的扭转刚度，所以该方案中振型与第一阶段振型 大致相似，该结果可以通过比较两者的基础频率得出；最 后一种方案，设计上大大降低了垂直方向钢桁架间的水平 距离，并使用高度极佳的梭形索桁架结构，因此该方案中 的第一阶段在整体工作过程中就展现出良好的性能。 ４结语 拉索点支式玻璃幕墙采用的技术方法就是在玻璃幕 墙上使用钢爪固定玻璃面板，并在正式安装之前，对所有 参与的工作者进行技术和安全的讲解，确保参与的每一个 人员都知道工作内容、选用方法、使用的技术以及需要注 意的安全事项，做到真正的了解。 参考文献： ［１］张芹．拉索式点连接全玻璃幕墙［Ｊ］．上海建材，２０００（０６）． 【２】刘长龙，韩平元，赵西安．宁波栎社机场预应力索结构点支 式幕墙的构造与试验『Ｊ１．建筑技术，２００４（０９）． ［３］张芹．拉索式背栓点连接全玻璃幕墙［Ｊ】．建筑技术开发， ２００１（０３）．
