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【摘 要】 近年来,随着社会经济水平的不断提高,建筑行业的发展非常迅猛,而作为建筑行业的新型技术,拉索点式幕墙施工技术在玻璃幕墙领域的作用越来越重要。笔者从自身多年的工作经验出发,详细阐述了拉索点式幕墙的施工技术要点及特点,并且具体分析了加强质量控制的要点,希望对大家有所帮助。
【关键词】 拉锁点式幕墙;拉索;支撑杆;设计;施工技术;质量控制
目前,拉索点式幕墙通常会出现在一些大中型建筑上,我国应用拉索点式幕墙技术的典型建筑有上海大剧院、北京首都机场、北京中石化办公大楼、广州新白云机场等。拉索点式幕墙以其通透晶莹、视野开阔、现代感强、造型新颖等独特的优点,成为现代城市建筑中的一道亮丽风景线,通过技术让建筑成为艺术品,通过技术让建筑更加丰富多彩。
一、拉索点式幕墙的组成及特点
玻璃幕墙常用的张拉索杆支承结构形式主要包括索桁架、自平衡索桁架、张弦结构、平面索网、曲面索网和单向竖网等。拉索点式连接的玻璃幕墙是其中一种,组成其支撑结构体系的有张拉索杆、钢桁架结构。拉索点式幕墙是世界玻璃幕墙领域的最新施工技术的产品,近年来,国内幕墙行业施工企业越来越多开始采用这种技术形式。其主要有以下特点:
1.主支承结构为钢桁架,其连接着建筑主体结构。
2.桁架上设置张拉自平衡索杆结构,该结构设置于垂直、水平两个方向上,进行预应力拉紧就会形成支承幕墙的结构系统。
3.利用张拉索结构上的点式驳接爪来对玻璃面板进行固定安装,经过填缝处理,最后形成幕墙系统。由于其建筑构造及造型都是比较特殊的,使得幕墙工程的施工难度加大,因此必须深入分析拉索点式幕墙的施工技术,并及时采取有效的质量控制措施。
二、构件设计加工及施工
拉索點式幕墙工程主要有拉索组件、拉索支撑杆、钢桁架、钢桁架支撑杆件、玻璃、驳接爪等材料,下面是对各材料的技术要求及特点:
1.拉索组件
拉索组件构造由一个组件构成,其主要包括可调端和固定端,安装后可以用来施加预应力。拉索采用的材料是不锈钢的钢丝绳,材质为1Cr18Ni9。
拉索连接采用的是冷挤压锚具,在出厂前必须要求作拉断试验,钢丝绳从拉索具中的拔出力至少应是钢丝绳90%的破断力。由专业的生产厂家进行驳接系统和拉索组件的生产,并且出示相关的测试合格报告及质量保证证书。在制作拉索组件之前,应调直拉索的张拉情况。其必须具有一致的内力,在安装拉索的过程中,避免出现应力集中的情况,这种问题很难解决。在整个项目施工过程中,本工程采用的是ZL-50、ZL-100、ZL200型材钢索内力智能测试仪,这些均是专业建筑科学设计研究院研制的,利用这一智能测试仪可以逐一反复地检测施工现场的拉索,保证工程质量。
测试步骤及流程如下:
1.1对钢索序列进行测试时,首先应对承重索进行测试,再对稳定索进行测试。
1.2在标准台座上标定测试钢索规格的仪器,保证得到准确的数据。
1.3逐一反复地测试现场钢索的每一个跨距,在测试过程中,一旦数据出现偏差,就要不断地调整钢索,直到所有钢索都是均匀的受力情况。
1.4在测试过程中,钢索一旦出现偏差较大的受力状况,可以通过ZL-50系列测试仪进行多次调整,来避免及解决这种情况。
1.5施工阶段测试结束之后,还要进行每隔半年至一年的重复测试,因为需要对这段时间内自然界活动荷载的影响进行考虑,比如台风。另外还要对地基沉降不均或是否沉降等因素的影响进行充分的考虑,保证拉索受力均匀。
2.拉索支撑杆
对于拉索两侧的张力进行平衡。一般而言,每个工程项目的拉索支撑杆必须交由项目施工单位来进行确定,根据施工要求来设计支撑杆。本工程的直索在垂直方向上,支撑杆件的设计方案为:先连接固定直索,以便定位后连接固定横向索。
3.钢桁架
在车间内,加工焊接、腹杆切割鱼腹钢梁时,应对弦管的切割轨迹进行考虑。焊接处的过渡应保证平滑,确保装饰的美观效果。对钢材表面进行预处理,其表面粗糙度最大应为Ra3.2级,采用除锈防锈漆对表面涂装二遍。在安装完钢桁架及其相关的部分钢材后,现场采用常温固化的氟碳油漆进行表面喷涂,满足装饰效果的设计要求。
4.钢桁架支撑杆件
对钢桁架在安装施工过程中调整定位的要求进行考虑,采用可调形式的支撑连接杆件,调整定位钢桁架后,再对顶部的水平钢梁固定支撑杆件进行安装,确保钢桁架的静态结构。
5.玻璃
作为风荷载的直接承受体,玻璃的设计选用需要对其应力以及挠度进行计算。根据设计要求,工程的玻璃一般采用双钢化夹胶玻璃,具体的以设计为准。固定不锈钢连接件,点式玻璃幕墙的玻璃面板需要在支承处开孔,开孔质量与玻璃的安装有着直接的关系,其孔径加工误差的允许范围为0~0.5mm;钻孔后还要进行倒角,倒角尺寸最小为1.0mm。玻璃是易碎物品,应全部采用塑料薄膜包裹然后进行运输,经过木箱包装然后付运。
三、张拉索结构预应力设计与控制
张拉索结构的形状不确定,必须通过施加合适的预应力使其具有一定的形状,才能作为承受外荷载的结构,其张拉结构是柔性的,需要施加一定的预应力才会具有一定的刚性。张拉索结构既连接主体结构,又连接玻璃面板,既要满足变形不能过大的要求,又需要有足够的变形对外荷载进行平衡。
在施工过程中,首先需要初步固定,至少分三次进行全部张拉,从而使拉索预应力松弛现象得到有效解决。同时,在施工过程中多次、分批对称张拉,最终使拉力的数值得到控制。在竣工时进行张拉后,在半年后进行检查、调整,此后计划每三年进行一次检查、调整,确保幕墙的使用安全和性能稳定。
四、施工技术及质量控制要点 充分理解了施工设计后方可进行现场施工。
本工程玻璃幕墙的施工工序为:预埋件埋设→测量放线→牛腿定位焊接→钢架吊装→核准检验→拉索连接、安装→整体调整→校准、检验→驳接系统安装→玻璃安装→调整检验→打胶→校准检验→淋水试验→交工验收。主要有以下施工工艺的质量控制要点:
1.测量放样
测量放样作为施工的第一步工作,其在幕墙主体结构完成之后进行,从而得到幕墙结构的实际位置,以及对所有预埋件的位置进行校核。幕墙安装过程中采用的是经纬仪和水准仪来进行测量,这是一项较精密的工作,需要用红漆标明所得的控制点,加强对各标记及拉设钢丝线的保护力度。
2.索桁架的安装
索桁架安装过程主要有预拉索桁架、安装锚墩、施工时搭建临时支承结构、索桁架的就位、预应力的张拉、检测与调整索桁架的空间整体位置、安装稳定索、安装驳接系统、安装幕墙等。
2.1在安装索桁架的预拉索桁架时需要施加一定的预应力。具体做法为:以设计所需预应力的60%~80%为依据进行索桁架钢索的张拉,然后将钢索自然放松一段时间。如此重复进行几次,便可以完成索桁架预拉工作。
2.2在安装锚墩时,需要先在主体结构的主梁或悬挑梁上安装张拉附梁,然后将悬挂钢索的锚墩安装在梁上所设计的位置处,最终按照钢索的空间位置及角度焊接锚墩梁使其成为整体。地锚则可以在地锚的预埋件上进行直接安装。
2.3利用支承杆来进行索桁架的就位,将按照准确长度准备好并且已经预拉的索桁架就位,再进行调整,使其达到设计规定的初始位置,进行初步的固定。这时所得的是初始形态的索桁架。
2.4索桁架就位后,便可以以设计所给的顺序为依据进行预应力张拉。进行张拉预应力时,可借助专门的油压千斤顶。张拉过程中需要对索桁架的位置变化进行随时地监测。拉索结构有多种,大部分工程采用的是双层索(稳定索、承重索)结构,为了均匀地分布预应力,就要同时进行张拉,具体的还是根据设计方案来定。分三个循环(具体视拉索设计预拉力实际大小来调整)来进行全部预应力的施加:第一个循环使预应力达到50%,第二、三个循环各达到25%。
3.钢结构安装
根据施工图所规定的钢结构尺寸进行位置定位,然后安装牛腿,确保准确的钢结构安装尺寸。在调整校验之前,焊接钢结构采用的方法均是点焊,调整后再进行满焊。
4.驳接爪的安装
固定调整好拉索组件后,然后将驳接爪安装在上面,按照相关的技术要求进行安装。
5.玻璃的安装
作为一项比較细致的安装工作,玻璃的安装应该按照以下几点来进行安装实施:
5.1开箱时要对玻璃的规格尺寸进行检查,一旦玻璃出现了裂口、崩边、明显划伤等问题,就不能进行安装。
5.2玻璃应该匀速吊运直至送到安装位置。当玻璃到达预定位置时,脚手架上的人员应该尽早抓住吸盘,控制玻璃使其稳定,避免碰撞,进而导致意外事故的发生。
5.3玻璃安装好后应对玻璃前后、左右、上下缝隙的大小进行调整,将平锥扣件拧紧,然后固定好玻璃。
五、结语
综上所述,拉索点式幕墙的施工技术是一项比较先进、复杂的新技术,其中涉及的技术要点比较繁多,因此必须加强对拉索点式幕墙的施工技术的研究与应用,做好质量控制措施,确保幕墙安全、可靠。
参考文献:
[1]张芹.新编建筑幕墙技术手册[M].济南:山东科学技术出版社,2003:76.
[2]沈祖炎,庄大建,张其林,等.CECS127:200点支式玻璃幕墙工程技术规程[S].北京:中国工程建设标准化协会,2001.
[3]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003.
[4]《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001.
【关键词】 拉锁点式幕墙;拉索;支撑杆;设计;施工技术;质量控制
目前,拉索点式幕墙通常会出现在一些大中型建筑上,我国应用拉索点式幕墙技术的典型建筑有上海大剧院、北京首都机场、北京中石化办公大楼、广州新白云机场等。拉索点式幕墙以其通透晶莹、视野开阔、现代感强、造型新颖等独特的优点,成为现代城市建筑中的一道亮丽风景线,通过技术让建筑成为艺术品,通过技术让建筑更加丰富多彩。
一、拉索点式幕墙的组成及特点
玻璃幕墙常用的张拉索杆支承结构形式主要包括索桁架、自平衡索桁架、张弦结构、平面索网、曲面索网和单向竖网等。拉索点式连接的玻璃幕墙是其中一种,组成其支撑结构体系的有张拉索杆、钢桁架结构。拉索点式幕墙是世界玻璃幕墙领域的最新施工技术的产品,近年来,国内幕墙行业施工企业越来越多开始采用这种技术形式。其主要有以下特点:
1.主支承结构为钢桁架,其连接着建筑主体结构。
2.桁架上设置张拉自平衡索杆结构,该结构设置于垂直、水平两个方向上,进行预应力拉紧就会形成支承幕墙的结构系统。
3.利用张拉索结构上的点式驳接爪来对玻璃面板进行固定安装,经过填缝处理,最后形成幕墙系统。由于其建筑构造及造型都是比较特殊的,使得幕墙工程的施工难度加大,因此必须深入分析拉索点式幕墙的施工技术,并及时采取有效的质量控制措施。
二、构件设计加工及施工
拉索點式幕墙工程主要有拉索组件、拉索支撑杆、钢桁架、钢桁架支撑杆件、玻璃、驳接爪等材料,下面是对各材料的技术要求及特点:
1.拉索组件
拉索组件构造由一个组件构成,其主要包括可调端和固定端,安装后可以用来施加预应力。拉索采用的材料是不锈钢的钢丝绳,材质为1Cr18Ni9。
拉索连接采用的是冷挤压锚具,在出厂前必须要求作拉断试验,钢丝绳从拉索具中的拔出力至少应是钢丝绳90%的破断力。由专业的生产厂家进行驳接系统和拉索组件的生产,并且出示相关的测试合格报告及质量保证证书。在制作拉索组件之前,应调直拉索的张拉情况。其必须具有一致的内力,在安装拉索的过程中,避免出现应力集中的情况,这种问题很难解决。在整个项目施工过程中,本工程采用的是ZL-50、ZL-100、ZL200型材钢索内力智能测试仪,这些均是专业建筑科学设计研究院研制的,利用这一智能测试仪可以逐一反复地检测施工现场的拉索,保证工程质量。
测试步骤及流程如下:
1.1对钢索序列进行测试时,首先应对承重索进行测试,再对稳定索进行测试。
1.2在标准台座上标定测试钢索规格的仪器,保证得到准确的数据。
1.3逐一反复地测试现场钢索的每一个跨距,在测试过程中,一旦数据出现偏差,就要不断地调整钢索,直到所有钢索都是均匀的受力情况。
1.4在测试过程中,钢索一旦出现偏差较大的受力状况,可以通过ZL-50系列测试仪进行多次调整,来避免及解决这种情况。
1.5施工阶段测试结束之后,还要进行每隔半年至一年的重复测试,因为需要对这段时间内自然界活动荷载的影响进行考虑,比如台风。另外还要对地基沉降不均或是否沉降等因素的影响进行充分的考虑,保证拉索受力均匀。
2.拉索支撑杆
对于拉索两侧的张力进行平衡。一般而言,每个工程项目的拉索支撑杆必须交由项目施工单位来进行确定,根据施工要求来设计支撑杆。本工程的直索在垂直方向上,支撑杆件的设计方案为:先连接固定直索,以便定位后连接固定横向索。
3.钢桁架
在车间内,加工焊接、腹杆切割鱼腹钢梁时,应对弦管的切割轨迹进行考虑。焊接处的过渡应保证平滑,确保装饰的美观效果。对钢材表面进行预处理,其表面粗糙度最大应为Ra3.2级,采用除锈防锈漆对表面涂装二遍。在安装完钢桁架及其相关的部分钢材后,现场采用常温固化的氟碳油漆进行表面喷涂,满足装饰效果的设计要求。
4.钢桁架支撑杆件
对钢桁架在安装施工过程中调整定位的要求进行考虑,采用可调形式的支撑连接杆件,调整定位钢桁架后,再对顶部的水平钢梁固定支撑杆件进行安装,确保钢桁架的静态结构。
5.玻璃
作为风荷载的直接承受体,玻璃的设计选用需要对其应力以及挠度进行计算。根据设计要求,工程的玻璃一般采用双钢化夹胶玻璃,具体的以设计为准。固定不锈钢连接件,点式玻璃幕墙的玻璃面板需要在支承处开孔,开孔质量与玻璃的安装有着直接的关系,其孔径加工误差的允许范围为0~0.5mm;钻孔后还要进行倒角,倒角尺寸最小为1.0mm。玻璃是易碎物品,应全部采用塑料薄膜包裹然后进行运输,经过木箱包装然后付运。
三、张拉索结构预应力设计与控制
张拉索结构的形状不确定,必须通过施加合适的预应力使其具有一定的形状,才能作为承受外荷载的结构,其张拉结构是柔性的,需要施加一定的预应力才会具有一定的刚性。张拉索结构既连接主体结构,又连接玻璃面板,既要满足变形不能过大的要求,又需要有足够的变形对外荷载进行平衡。
在施工过程中,首先需要初步固定,至少分三次进行全部张拉,从而使拉索预应力松弛现象得到有效解决。同时,在施工过程中多次、分批对称张拉,最终使拉力的数值得到控制。在竣工时进行张拉后,在半年后进行检查、调整,此后计划每三年进行一次检查、调整,确保幕墙的使用安全和性能稳定。
四、施工技术及质量控制要点 充分理解了施工设计后方可进行现场施工。
本工程玻璃幕墙的施工工序为:预埋件埋设→测量放线→牛腿定位焊接→钢架吊装→核准检验→拉索连接、安装→整体调整→校准、检验→驳接系统安装→玻璃安装→调整检验→打胶→校准检验→淋水试验→交工验收。主要有以下施工工艺的质量控制要点:
1.测量放样
测量放样作为施工的第一步工作,其在幕墙主体结构完成之后进行,从而得到幕墙结构的实际位置,以及对所有预埋件的位置进行校核。幕墙安装过程中采用的是经纬仪和水准仪来进行测量,这是一项较精密的工作,需要用红漆标明所得的控制点,加强对各标记及拉设钢丝线的保护力度。
2.索桁架的安装
索桁架安装过程主要有预拉索桁架、安装锚墩、施工时搭建临时支承结构、索桁架的就位、预应力的张拉、检测与调整索桁架的空间整体位置、安装稳定索、安装驳接系统、安装幕墙等。
2.1在安装索桁架的预拉索桁架时需要施加一定的预应力。具体做法为:以设计所需预应力的60%~80%为依据进行索桁架钢索的张拉,然后将钢索自然放松一段时间。如此重复进行几次,便可以完成索桁架预拉工作。
2.2在安装锚墩时,需要先在主体结构的主梁或悬挑梁上安装张拉附梁,然后将悬挂钢索的锚墩安装在梁上所设计的位置处,最终按照钢索的空间位置及角度焊接锚墩梁使其成为整体。地锚则可以在地锚的预埋件上进行直接安装。
2.3利用支承杆来进行索桁架的就位,将按照准确长度准备好并且已经预拉的索桁架就位,再进行调整,使其达到设计规定的初始位置,进行初步的固定。这时所得的是初始形态的索桁架。
2.4索桁架就位后,便可以以设计所给的顺序为依据进行预应力张拉。进行张拉预应力时,可借助专门的油压千斤顶。张拉过程中需要对索桁架的位置变化进行随时地监测。拉索结构有多种,大部分工程采用的是双层索(稳定索、承重索)结构,为了均匀地分布预应力,就要同时进行张拉,具体的还是根据设计方案来定。分三个循环(具体视拉索设计预拉力实际大小来调整)来进行全部预应力的施加:第一个循环使预应力达到50%,第二、三个循环各达到25%。
3.钢结构安装
根据施工图所规定的钢结构尺寸进行位置定位,然后安装牛腿,确保准确的钢结构安装尺寸。在调整校验之前,焊接钢结构采用的方法均是点焊,调整后再进行满焊。
4.驳接爪的安装
固定调整好拉索组件后,然后将驳接爪安装在上面,按照相关的技术要求进行安装。
5.玻璃的安装
作为一项比較细致的安装工作,玻璃的安装应该按照以下几点来进行安装实施:
5.1开箱时要对玻璃的规格尺寸进行检查,一旦玻璃出现了裂口、崩边、明显划伤等问题,就不能进行安装。
5.2玻璃应该匀速吊运直至送到安装位置。当玻璃到达预定位置时,脚手架上的人员应该尽早抓住吸盘,控制玻璃使其稳定,避免碰撞,进而导致意外事故的发生。
5.3玻璃安装好后应对玻璃前后、左右、上下缝隙的大小进行调整,将平锥扣件拧紧,然后固定好玻璃。
五、结语
综上所述,拉索点式幕墙的施工技术是一项比较先进、复杂的新技术,其中涉及的技术要点比较繁多,因此必须加强对拉索点式幕墙的施工技术的研究与应用,做好质量控制措施,确保幕墙安全、可靠。
参考文献:
[1]张芹.新编建筑幕墙技术手册[M].济南:山东科学技术出版社,2003:76.
[2]沈祖炎,庄大建,张其林,等.CECS127:200点支式玻璃幕墙工程技术规程[S].北京:中国工程建设标准化协会,2001.
[3]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003.
[4]《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001.