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摘要：拉索体系玻璃幕墙是近年来在玻璃幕墙领域中出现的新技术，其应用预应力双层悬索结构，安装质量要求非常高，不管在设计还是施工阶段都必须周密严谨，特别是张拉预应力的环节一定要预先设计好施工步骤，若安装节点稍有偏差就会对内力产生很大的改变，甚至造成支承结构出现超载，还会影响到整个幕墙体系安全性。因此，在拉索玻璃幕墙施工过程中，要严格按照规范标准步骤进行安装，并做好透彻的技术交底工作，以及每一个关键工序的质量安全控制。现本文对拉索玻璃幕墙的拉索安装以及张拉时采用相关施工技术措施进行详细论述，并提出相关的安全措施，望同行在类似装饰幕墙施工中得到借鉴。
关键词：拉索玻璃幕墙；安装；技术要点；质量控制；安全管理措施
前言
拉索体系玻璃幕墙是一种新型的玻璃幕墙体系，其不需要用金属框架固定，而是由不锈钢索和不锈钢爪组成的悬挂支承体系。与其他形式的玻璃幕墙结构相比更加轻巧、通透、美观，在设计上更加创新，结构环点相扣，主要是从物理力学的支点平衡及相互牵扯制约来达到整体稳固效果。但由于单层索网是一种柔性结构体系，拉索在自然状态下是柔软的，难以形成稳定的结构，必须施加预拉力使其张紧，才能具有抵抗法向荷载的能力。因此，保证正确合理地进行预应力施工张拉，是拉索玻璃幕墙的施工的难点，必须要采取措施加以控制，保证玻璃幕墙的施工质量与安全可靠。
1 拉索玻璃幕墙工艺原理
拉索式玻璃幕墙是将玻璃面板用钢爪固定在索桁架上的全玻璃幕墙。它由索桁架、锚定结构及玻璃面板三个部份组成。索桁架是主要的受力构件，它由按一定规律布置的预应力索及连系杆组成。起着形成幕墙系统，承担幕墙承受的荷载并将其传至锚定结构的任务。锚定结构是指支承框架，它承受索桁架传来的荷载，并将它们可靠地传向基础。玻璃面板由安装在索桁架上的钢爪进行固定，作填缝处理后，最终形成幕墙系统。玻璃面板、索桁架、锚定结构组成幕墙系统，三者互相依存、互相制约、互相影响。索桁架要悬挂在锚定结构上进行张拉，才能形成具有固定形状和刚度的桁架。本技术适用于采用竖向承重索和横向稳定索组成的平面索网支承体系，以四点X形驳接件为连接点连接拉索与玻璃的柔性支承结构。建筑高度不大于100m，单索长度不大于40m，单片玻璃重量小于450kg且抗震设防烈度为8度以下的民用建筑拉索体系玻璃幕墙安装工程。
2 应用实例
本项目为亚运城运动员国际区装饰工程，建筑面积为33550m2，地下一层，地上三层、部分四层。建筑外立面装饰采用双向单索网幕墙体系，幕墙面积约8000m2，玻璃分格均为3m×1.6m。竖索及横索直径均采用Φ30mm，拉索预拉力为120KN。
3 拉索体系玻璃幕墙施工技术要点分析
3.1 做好施工准备与测量工作
施工前先要熟悉图纸，研究节点构造及与其他外墙饰面的链接，并编制好施工方案和应急预案。测量时根据设计图纸用经纬仪在墙面上放出纵横轴线，可在建筑物上弹出墨线再用花篮螺丝固定钢丝绳进行定位。具体放出玻璃幕墙竖向索和横索框架线后确定预埋件和驳接座位置后用油漆标出。
3.2 拉索施工要点
3.2.1 拉索地锚安装
地锚采用厚度20mm的不锈钢板焊成倒T形连接件，焊接前要进行测量放线定位，然后根据平面轴线位置，将其底板与结构预埋件或用穿越楼板的高强度螺栓固定的连接板焊接，焊接必须饱满密实，焊接完毕后喷涂氟碳漆两道。（如图1、2所示）
图1 地锚与结构预埋件连接大样
图2 地锚与连接板连接大样
3.2.2 拉索体系安装
先根据钢索设计的长度及在设计预紧力作用下钢索的延伸长度，编制锚索尺寸汇总表，并通知索具厂家按汇总表格下料加工。同时，安装索具前应对预埋件做拉拔实验，达到设计要求后才能安装索具。拉索的安装必须采取先竖索后横索的顺序，安装竖索应从顶层逐层向下、分区段向下进行。值得注意的是，安装十字臂钢爪时，要使爪臂与水平成45度夹角（如图3、4所示），并测量检验钢爪中心的整体平面度、垂直度、水平度，调整到满足精度要求，最终固定整体悬挂拉索体系。钢爪安装后，必须检查其紧固后的整体平面度及平面坐标位置。
图3 十字臂钢爪立面图
图4 十字臂钢爪平面图
3.2.3 拉索张拉
（1）拉索张拉前ANSYS模拟分析。张拉前采用有限元分析软件ANSYS分析拉索张拉过程中对拉索上锚固点钢结构及后张拉部分拉索对先张拉拉索的影响进行模拟张拉状态，将钢结构计算模型导入到ANSYS中，并加入索结构。经模拟分析，在各种张拉状态下，主动张拉区对被动影响区影响都较小，对钢结构的位移和应力影响也较小，钢结构X向最大位移为3.18mm，Z向最大位移为4.92mm；后张拉的竖索对先张拉竖索的索力影响为3%以内，后张拉的横索对先张拉竖索的索力影响为0.16%以内。
（2）张拉顺序。通过有限元分析软件ANSYS的模拟分析结果，确定拉索张拉顺序按照先竖后横、竖索一级张拉、横索分三级张拉的方式进行。竖索一级张拉到100%。横索按照设计给出的张拉值分3次张拉完成，第一次张拉至设计值的30%，第2次张拉至设计值的70%，第3次张拉至设计值的100%。
（3）张拉工装。拉索的张拉应采用专业的张拉工具以及合格的拉索测力仪器。在张拉施工前应对所使用测力仪器进行标定，明确其使用范围、量程、测量精度等参数，未标定的仪器不得使用。本工程根据幕墙拉索索头的设计型式，采用自主研制的张拉工装进行拉索张拉。张拉工装配置的千斤顶带有液压联动穿心读表器，可以有效控制索力误差。（如图5所示）
图5 张拉工装
（4）竖索张拉。竖索安装完成并预紧后，按照设计给出的张拉值一次张拉完成。使用张拉工具进行张拉时每一次施加的拉力不宜过大，边张拉边旋紧锚具的螺母，两者应同步进行。切不可使用蛮力旋紧螺母，以防螺纹滑丝。在张拉过程中需配合拉索测力仪的使用来准确控制张拉力。张拉值的大小应严格控制在设计范围内，且尽量使同一区段内的每根竖索拉力值相等。
（5）横索张拉。待竖索张拉完毕后再进行横索的张拉，横索按照设计给出的张拉值分3次张拉而成，第1次张拉至设计值的30%，第2次张拉至设计值的70%，第3次张拉至设计值的100%。拉力值的大小同样需用测力仪控制。
3.2.4 索力检测
拉索张拉完毕后由于金属材料自身特性在长度上会产生一定量的徐变，拉力值也会随之下降，所以竖向拉索和横向拉索在张拉完成24h后，应对其进行索力检测并记录，根据《预应力钢结构技术规程》CECS212：2006规定，误差应在±10%以内，如果所测数值超出设计范围的应及时予以张拉调整。
3.3 玻璃加工
根据驳接爪件的类型精确定位出玻璃开孔的位置，并绘制玻璃尺寸加工图编号标注，对进场待装的玻璃进行编号，对号入座以防位置错乱导致的尺寸偏差。
3.4 玻璃吊装
玻璃安装前应调整脚手架与建筑外墙的间距保证有足够的吊装空间。吊装前应先测量玻璃的孔距是否与驳接爪孔相符，玻璃尺寸是否符合实际安装尺寸。起吊前将玻璃的四角用胶皮包裹，以防磕碰。清洁玻璃及吸盘上的灰尘，采用单侧双吸盘吊装。安装顺序应从上往下分区段进行。当玻璃被吊起后，由人工将玻璃推送至索网外侧进行固定。安装同一驳接爪件上的玻璃时应按从左往右从上往下的顺序进行，发现驳接爪发生偏转的应及时纠正，切不可待该驳接爪上的四面玻璃都安装完毕后再调整。
3.5 拼缝注胶
注胶宜选在晴朗的白天进行，雨天禁止打胶施工。注胶前应在拼缝两边黏贴胶带纸，保护玻璃表面不被胶液污染同时也可保持胶缝顺直美观。拼缝注胶前应在拼缝内挤入略宽于拼缝的聚苯乙烯条，用二甲苯清洗液清洗黏胶表面后再打胶，胶缝应顺直饱满，无起泡空鼓。注胶顺序为：竖向胶缝，由下向上，横向胶缝从左向右。胶带纸应在胶液初凝前撕去。
3.6 玻璃清洗及验收
待胶缝24小时完全凝固后方可撕去胶带纸并用二甲苯对玻璃表面进行清洗、擦拭，有积胶的部位用刀片清刮，验收前再用清水全面清洗。严禁使用强酸、强碱等腐蚀性液体清洗幕墙。
4 质量控制措施
4.1 预埋件施工
预埋件的尺寸应制作准确，埋件应埋设牢固，位置准确，埋件位置与设计位置在三维方向上的偏差不应大于20mm；预埋件表面应做防腐处理，受力配件焊接保证相关产品部位的设计要求，焊缝有效长度不应小于80mm，焊缝高度不小于6mm；对地锚预埋件，应重点检测标高，以保证地锚底板面上的地坪装饰层厚度的要求，并作必要的抗拔试验检验。
4.2 拉索地锚安装
检查其轴线位置及与上锚间的位置偏差，以保证钢索的垂直精度及墙体定位精度；检查地锚筋板螺孔的标高是否保持一致；检查地锚底板与预埋件，底板与筋板的焊接质量。
4.3 拉索安装
拉索原材料按国家标准进行验收，进行强度复查，并逐根进行外观检查；对钢索头的制作质量按有关规定要求检查；对钢索的预紧张拉力及钢索张拉后的拉伸长度进行试验检测；检查钢索的垂直度及水平度；整个钢索体系安装完成后，检查钢索的整体平面度。
4.4 玻璃的安装质量
对玻璃的材料质量进行检查；对玻璃的加工质量包括尺寸、磨边、安装孔位偏差、精度及研磨质量检查；玻璃平整度及表面缺陷（如缺楞、掉角、划痕等）检查；玻璃接缝宽度、顺直、高低差等偏差检测；玻璃固定件的紧固程度检查；胶缝外观检查。
5 安全管理措施
玻璃幕墙安装属于高空作业，必须做好安全措施。要按照国家的相关安全技术规定，做好施工现场安全实施与作业人员的安全技术培训。还有施工现场内的一切电源、电线路的安装和拆除，必须由持证电工专管，电器必须严格接地、接零和适用漏电保护开关。同时，所参加施工的作业人员必须经安全技术操作培训合格后方可进入现场进行施工，特殊工程必须持有操作证上岗作业，严禁无证上岗作业，施工人员作业时应系好安全带。另外，吊索应选择崭新的材料，并经常检查其磨损度，如发现磨损严重应立即更换。幕墙吊装时应设置警戒区域，防止无关人员进入吊装区域。
6 环保措施
施工现场应做好各方面的环保措施，确保玻璃幕墙施工不会给周边环境带来影响。其一，施工时应遵守《建筑施工场界噪声限值》规定的降噪限值，制定降噪制度，加强施工现场环境噪声的长期监测，采取专人监测，专人管理的原则，根据测量结果填写建筑施工场地噪声测量记录表，凡超过相关标准的，要及时对施工现场噪声超标的有关因素进行调整，达到施工噪声不扰民目的。其二，材料应集中堆放并采取防雨、防潮措施。安排专人每天进行现场卫生清洁。其三，现场设置汽车冲洗槽和污水沉淀池。施工废水、生活污水必须经沉淀池沉淀后排至市政下水管道。车辆必须经高压冲洗后才能离开工地，避免污染市政路面。其四，构件现场切割时易产生粉尘，易于引起粉尘的细粒或松散料运输时用帆布等遮盖物覆盖。施工现场应经常洒水，减少粉尘污染。其五，对讲机、经纬仪等所使用的电池不得丢置在现场，应放置于统一的废旧电池箱中。
7 效益分析与总结
（1）施工过程中，拉索安装、张拉过程采取一系列创新的施工工艺，有效地避免先张拉横索产生“悬索效应”，解决了拉索幕墙施工中拉索张拉时误差过大，难以控制的技术难题。大大提高了拉索安装及张拉的质量，减少了现场返工的次数及反复检查费用约15万元，具有较大的推广应用意义。
（2）与传统幕墙安装相比，不需要安装铝合金或者不锈钢骨架，施工效率比传统工艺提高约20%，施工速度快，大大缩短施工工期。从亚运城运动员国际区工程应用效果来看，从拉索安装到玻璃安装完仅用了40天的时间，安装质量一次验收通过。大大节约了工期，降低了施工成本。同时由于工期提前5天竣工，得到业主奖励10万元。取得了良好的社会效益和经济效益。
（3）节能环保。与传统幕墙施工相比，本技术没有使用电锯等高分贝施工工具，对周边环境的噪音影响降至最低，节能环保。
（4）本工程能按期、按质交付给亚组委使用奠定了坚实的基础，得到了建设单位、监理单位以及质检站的一致好评。本工程荣获2011年度广州市优良样板工程奖、2012年度全国建筑装饰奖、2011年度广东省、广州市装饰样板工程奖、2011年度AAA级安全文明标准化诚信工地奖。
参考文献
[1]JGJ/T139-2001.玻璃幕墙工程质量检验标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]JGJ102-2003.玻璃幕墙工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3]CECS212：2006.预应力钢结构技术规程[S].北京：中国华侨出版社，2006.
[4]GB50300-2001.建筑工程施工质量验收统一标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
论文作者:朱颖玫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/13
标签：拉索论文; 玻璃论文; 玻璃幕墙论文; 预埋件论文; 幕墙论文; 钢索论文; 桁架论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;