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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(jì)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(jì)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(qiáng)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(diǎn)。 點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(xiàng)目是于2005年1月開始進(jìn)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(jìn)行了1：1的荷載試驗(yàn)，對曲面上的單向單索幕墻部分進(jìn)行了抗風(fēng)壓、氣密、水密、平面內(nèi)變形等物理性能進(jìn)行了專項(xiàng)論證，確保其安全性能。該項(xiàng)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(xiàng)目經(jīng)過了春夏秋冬、風(fēng)雨、冷熱等大自然的考驗(yàn)，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(diǎn) 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(qiáng)鋁包鋼絞線；豎向從上至下每隔適當(dāng)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(dú)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(biāo)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?yàn)閱蜗騿嗡髦С凶畲蟠怪笨缍葹?m（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(diǎn)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(dān)水平力，不能承擔(dān)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(jī)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(jī)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(jì)算 由于本工程的結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)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(jì)算，并對受力和傳力的各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行了計(jì)算分析，特別是對連接節(jié)點(diǎn)處，大到鋼桁架的腳座支點(diǎn)，小到耳板、鋼軸銷都全面進(jìn)行了受力分析和詳細(xì)的計(jì)算，特別是對索桁架和鋼桁支承系統(tǒng)采用有限元計(jì)算程序Ansys進(jìn)行整體建模計(jì)算的同時又對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處建實(shí)體模型，進(jìn)行受力計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算
由于本項(xiàng)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(dān)水平荷載不能承受豎向力，這就要求每個節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的設(shè)計(jì)： 2.3.1、索桁架斜向水平撐桿的設(shè)計(jì)：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(qiáng)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(yán)格的計(jì)算和現(xiàn)場的實(shí)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(dá)到設(shè)計(jì)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(jìn)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 |
