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【 第一幕墻網(wǎng) 】
1 引言 隨著空間索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的設(shè)計與施工技術(shù)的發(fā)展，許多新思想、新技術(shù)、新材料和新工藝被開發(fā)出來，并成功應(yīng)用到幕墻設(shè)計和制造上，從而使建筑幕墻在近年來獲得飛速的發(fā)展，在建筑造型上得到了廣泛的應(yīng)用。 作為不斷發(fā)展中的前沿建筑技術(shù)，索結(jié)構(gòu)是一種活躍的結(jié)構(gòu)類型。工程師充分發(fā)揮鋼材抗拉性能好的特性，利用包括鋼棒、扁鋼、高強度冷拉鋼絲編織而成的鋼索等材料，布置出空間張拉結(jié)構(gòu)體系。而人們根據(jù)不同的需要，在不同空間形態(tài)下表現(xiàn)出迥異的結(jié)構(gòu)特點。 點支式玻璃連接技術(shù)因安全可靠的連接構(gòu)造，廣泛應(yīng)用于大跨度建筑空間。其支承體系可靈活布置，并朝著大尺度、輕型化的方向發(fā)展。已從剛架、桁架、網(wǎng)架、玻璃肋等剛性支承體系，發(fā)展到目前大量使用的基于預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)的柔性支承體系。柔性結(jié)構(gòu)體系與點支式玻璃結(jié)合使用，將二者輕盈、通透的共性發(fā)揮到極致，使建筑內(nèi)外空間自然和諧的融為一體。 在實際工程中，空間曲面玻璃面板的支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，除異型鋼結(jié)構(gòu)外也可以通過索、 桿的空間合理布設(shè)，將鋼索擺放出個性鮮明的造型，形成合理的受力體系通過點支式玻璃連接系統(tǒng)來支承雙曲面玻璃面板。 1.1 雙曲面玻璃建筑造型概況 北京長安中心位于北京市西城區(qū)南鬧市口大街，建筑面積為 ，地下三層，地上十四層，檐高 ，結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混泥土筏板基礎(chǔ)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。 雙曲面玻璃建筑造型立面是不規(guī)則雙曲面玻璃與兩側(cè)直立面幕墻以及頂部玻璃采光頂組合而成。 該項目是于2005年1月開始進場施工的，從結(jié)構(gòu)安裝到玻璃安裝經(jīng)過了五個多月的安裝過程，完成了全部安裝內(nèi)容。在此過程中，我們對支承體系中的水平索桁架進行了1：1的荷載試驗，對曲面上的單向單索幕墻部分進行了抗風(fēng)壓、氣密、水密、平面內(nèi)變形等物理性能進行了專項論證，確保其安全性能。該項目經(jīng)過2005年至今整七年使用，性能和狀態(tài)良好，在此期間該項目經(jīng)過了春夏秋冬、風(fēng)雨、冷熱等大自然的考驗，仍然保持著很好的工作狀態(tài)。（如圖1.1）
1.2、雙曲面索結(jié)構(gòu)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點 北立面入口兩側(cè)各采用一榀36.18m高的空間彎曲三角鋼管桁架立柱，在立柱上部架設(shè)一榀24m跨度的空間弧形三角鋼管桁架橫梁；從地面往上7.9m布置第一道魚尾式水平拉索桁架，然后依次每隔6.9m布置三道魚尾式水平拉索桁架，拉索材質(zhì)為高強鋁包鋼絞線；豎向從上至下每隔適當距離布置單根不銹鋼拉索，拉索上、下兩端分別與三角鋼管桁架橫梁以及地面土建結(jié)構(gòu)相連接，中間貫穿水平拉索桁架；采光頂靠近土建結(jié)構(gòu)處同樣布置有一道空間三角鋼管桁架橫梁以整個幕墻結(jié)構(gòu)自成體系，從而將幕墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力消耗在結(jié)構(gòu)自身內(nèi)部，只將水平風(fēng)荷載以及豎向自重、地震荷載等傳遞給土建結(jié)構(gòu)（如圖1.2a、b）。 可以看出，本方案結(jié)構(gòu)布置合理，傳力路徑清晰；所用桿件較少，大多為鋼索，通透性好，索系造型優(yōu)美，視覺效果良好，體現(xiàn)了本工程的新穎性和獨創(chuàng)性。
建筑物北立面主入口采用結(jié)構(gòu)形式新穎的大面積大跨度的柔索玻璃幕墻。結(jié)構(gòu)由橫向水平鋼索桁架與豎向單索以及輕型鋼結(jié)構(gòu)組合形成承受幕墻荷載的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠的固定在主體建筑結(jié)構(gòu)上。結(jié)構(gòu)標高為36.430，共十一層，在三、五、七、九層布置水平索桁架（如圖2-a、c），其水平跨度為24m。豎向為單向單索支承最大垂直跨度為8m（如圖2-b），幕墻結(jié)構(gòu)的受力特征為豎向單索首先承受水平風(fēng)荷載，再傳遞給橫向水平鋼索桁架，由橫向水平鋼索桁架交給鋼結(jié)構(gòu)，最后傳遞到地面或者建筑主體結(jié)構(gòu)（如圖2-c、d）。 對于水平索桁架：三層選用兩根同時受力的φ30鋁包鋼絞線，五層選用兩根同時受力的φ32鋁包鋼絞線，七層選用兩根同時受力的φ34鋁包鋼絞線，九層選用兩根同時受力的φ34鋁包鋼絞線；豎索選用φ22不銹鋼鋼絞線。
水平荷載作用在玻璃上，通過連接件傳遞給豎向單索，豎向單索對將水平力傳遞給水平魚尾式索桁架上，水平索桁架又通過斜向撐桿和邊部節(jié)點將水平力傳遞給建主體結(jié)構(gòu)。（如圖2.1） 由于主體結(jié)構(gòu)的每一層樓板只能承擔水平力，不能承擔豎向荷載，所以我們在頂部鋼桁架與主體結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了鉸接機構(gòu)，又在每一層樓板與鋼結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置了可豎向滑動機構(gòu)，使幕墻的豎向力傳遞到地面。 重力荷載：幕墻自重→索網(wǎng)夾具→鋼索拉力→ 建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。 風(fēng)荷載：風(fēng)荷載→玻璃面板→索網(wǎng)夾具→幕墻豎向索→水平索桁架→水平斜向撐桿→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)。 鋼索預(yù)拉力和溫度、施工活荷載： 鋼索預(yù)拉力→幕墻鋼桁架→建筑主體結(jié)構(gòu)→建筑基礎(chǔ)→地面。 2.2、結(jié)構(gòu)計算 由于本工程的結(jié)構(gòu)新穎獨特性，受力、傳力較為復(fù)雜，我們對支承結(jié)構(gòu)做了整體計算，并對受力和傳力的各項節(jié)點都進行了計算分析，特別是對連接節(jié)點處，大到鋼桁架的腳座支點，小到耳板、鋼軸銷都全面進行了受力分析和詳細的計算，特別是對索桁架和鋼桁支承系統(tǒng)采用有限元計算程序Ansys進行整體建模計算的同時又對關(guān)鍵節(jié)點處建實體模型，進行受力計算分析，確保本工程的安全性。（如圖2.2-a、ｂ、c、d） 正風(fēng)壓標準值作用下結(jié)構(gòu)計算
由于本項工程的外形是采用不規(guī)則的雙曲面體，支承結(jié)構(gòu)又是不對稱的魚尾式索桁架和豎向單索結(jié)構(gòu)，再加上主體結(jié)構(gòu)只能承擔水平荷載不能承受豎向力，這就要求每個節(jié)點夠造都要適應(yīng)結(jié)構(gòu)性能的要求，下面介紹幾個特殊節(jié)點的設(shè)計： 2.3.1、索桁架斜向水平撐桿的設(shè)計：按著夠造的要求，每榀水平索桁架都有兩根斜向水平撐桿作為主要承壓桿件，將幕墻的大部分水平荷載傳遞給主體結(jié)構(gòu)，但由于撐桿的軸心線與索桁架的受力索及聯(lián)系桿的軸心線在一個平面上，必然有相交的問題，我們采取了在撐桿與索桿相交處開孔和局部加強的辦法解決了這一夠造上的難題。（如圖2.3.1-a、b）
由于本工程的特殊性，水平索桁架的主受力索和斜向水平撐桿傳遞給主體結(jié)構(gòu)的支座反力極大，水平前索的預(yù)拉力為358KN，后索的預(yù)拉力為798KN，在最大荷載時后索的內(nèi)力為1080KN，斜向撐桿的壓力為495KN，所以對在主體結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋件的受力提出了很高的要求。我們根據(jù)嚴格的計算和現(xiàn)場的實際情況，在每一榀水平索桁架連接的樓板處設(shè)置了整體預(yù)埋鋼架，確保幕墻在受最大荷載時的安全度。（如圖2.4-a、b）
本工程幕墻形式新穎，建筑功能和建筑藝術(shù)要求高，因此在材料選用上予以特別考慮，確保幕墻性能達到設(shè)計要求。 3．1、幕墻玻璃的選用 玻璃種類采用10(FT)+1.52PVB+8(FT)鋼化夾膠玻璃，鋼化玻璃均進行二次熱處理（均質(zhì)處）。由于本工程的外立面是由多片平板玻璃拼成的一個不規(guī)則的雙曲面體形，所以每片玻璃的外形尺寸都不一致，玻璃 |
