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1、拉索式点支幕墙在北京师范大学新主楼工程中的应用(中建一局建设发展公司北京100102)【摘 要】北京师范大学酬主楼匸程位于校园东南部.建筑而枳30737 m北京市、*1年拉索支承体系的点支幕墙中岛度昴商，为18.2nu介绍了幕墙的设讣理念及施工技术。【关键词】点支式全玻璃幕增 预应力拉索系统 幕墙设计施匸技术The Application of Steel Pulling Cable Point Style Glass Curtain Wallin the Main Building of Beijing Normal University(China Construction First D
2、ivision Construction & Developing Co. Beijing 100102)ABSTRACT： Tlie Main Building of Beijing Normal University located by southeast of the campus. The whole floor is 30737 m1. Its 18.2m high, which is the highest Steel Pulling Cable Point Style Glass Curtain in Beijing in 2003. The author introduces
3、 the design and the construction technology of this Glass Curtain Wall styleKEY WORDS： cable point style glass curtain wall; prestress sleel pulling cable: curtain wall design: construction technology1 工程概况北京师范大学新主楼位于校园东南部，是该校的主要办公、会议设施。工程占地22000 建筑而积30737 01，整体呈“凹”字型布局。建筑外立面主要为干挂花岗岩石材，幕墙 部分集中在南立而入口
4、处及四季厅东西两侧。见图12. 幕墙设计概况作为21世纪北京师范大学的标志性建筑，结合沉积百年的师大文化底蕴，主楼设计突岀 了 轻盈与沉稳”的特色，而南立而入口处的幕墙正体现岀简明轻快的时代感,并且截I匕目 前，它是北京市拉索式点支幕墙中最高的。整个幕墙宽15m,高18.2 m,延髙度方向由两 段水平钢桁架梁分为三部分。下层由0.00至6.068 m,中层为6.068 ill至12.136 m,上层至 18.2 m。两道水平桁架钢梁竖向间距为6.068米，水平方向跨度为14.4 m：钢梁间竖向布巻 7道竖向间距为1.5 m,水平间距为2.34 m的拉索桁架；玻璃分格基本为2333mmX 156
5、8mm. 玻璃面板采用四点支承。见附图2。从幕墙结构设计方面考虑，本工程索桁架由已施加预应力的“ 12mm钢铁线及作为支承杆 50mm不锈钢棒构成：地锚、立面门洞的空间桁架、竖直布巻的两棍钢桁架梁及预埋于1图1图2六层框架梁底的锚囿埋件（MJ1）组成了幕墙的锚固结构：加之密封并通过驳接头、钢爪与 索桁架相连的中空钢化玻璃而板共同组成了本工程的幕墙系统。特别指出，为减弱或避免主 体结构左右不均匀竖向位移牵动钢梁对拉索产生附加应力，竖直方向的两逍钢桁架梁与结构 之间用较支座连接。并且考虑作为主楼南立而入口，幕墙下部9.36 mX 3.5 m的门洞会影响 整个立而力学体系的平衡（由于拉索系统是一套自
6、平衡的系统），所以在此处设置空间桁架 作为中间五道索桁架下锚敦的固立点，并在桁架边跨加设14不锈钢拉杆交叉以抵抗上部 幕墙的风压作用对此处的扭矩影响。幕墙的各主要构件如玻璃、钢梁、地锚的强度按照玻璃幕墙工程技术规程JGJ102-96 的规左进行校核计算。钢拉索支承体系为非线性体系，设计方选用同济大学编制的空间钢 结构系统CAD软件（3D3SV5.0）进行计算。3. 幕墙的材料选用（见附图片）3.1玻璃玻璃而板选用12mm+12mm+10mm中空双钢化玻璃四点支承。蕊点、密封、紫外线照射 试验均满足国标要求。其中玻璃紫外线阻隔率99.9%,阳光透光率72%,可见光透明度85%。3. 2拉索桁架拉
7、索桁架采用不锈钢，材质为lCrl8Ni9Ti0已施同类型幕墙中很少采用髙强钢索，基本 上为不锈钢拉索，主要是从不锈钢丹架晶莹剔透的建筑美感，以及本身材质的易保养角度考 虑的。本工程拉索桁架选用4）12mm的6X19钢狡线，钢丝直径为0.8mm,钢丝绳直径为 12mm,强度达到1420 N/mm2,等效弹性模量在1.10-1.30X 105 N/mnr之间，参与实际受力 时，低伸长率可保证英为桁架杆系：拉索桁架系统的支承杆件为50mm不锈钢棒：每段拉 索端部为“ 12mm的不锈钢索锚具，与地锚、钢桁架梁上的焊接锚敦、反梁预埋件采用螺栓 连接。3. 3钢桁架梁、空间桁架钢桁架梁、空间桁架采用Q23
8、5钢管，外侧氟炭喷涂处理。3. 4支承钢抓、驳接头及转接件本工程所用不锈钢支承钢爪有单点爪（2505）、V型二点爪（2503）、I型二点爪（2502）、 X型四点爪（2501）几种（JG 138-2001）,与拉索均为香港坚朗公司提供，加工精细。驳 接头与玻璃连接处的存在应力集中问题，根据试验分析，固左支承头会比球钱支承头应力增 大四倍左右，所以采用了带有球狡的驳接头。3. 5连接螺栓采用“惠鱼”化学膨胀螺栓。3.6胶玻璃胶采用美国的SCS200硅酮建筑密封胶。4. 幕墙施工的技术措施结合现场条件，建立拉索桁架体系，保证幕墙的使用功能是施工关键和难点。前期设讣 阶段就要预先对结构安装有详细的考
9、虑并制左周全的方案。尤其要规左好拉索张拉步骤，并 严格遵循其进行施工，作为自平衡体系，细微改变都会破坏整个受力体系。设让人员不仅在 施工前要保证技术交底的明确性，关键施工阶段还要到现场进行指导。4.1幕墙安装施工流程搭设施工脚手架 测量立位 地锚、预埋件（锚敦）的制作安装 钢梁、空间桁 架安装、拉索桁架安装 拉索桁架张拉 不锈钢爪、转接件（与桁架焊接）安装 玻璃安装、打胶（含玻璃与石材墙而的处理）质量检测 拆除脚手架 竣工验收4.1搭设施工脚手架根据幕墙安装要求，搭设施工脚手架。进行脚手架验算时要考虑提升钢梁、玻璃板的承 重情况。4. 2测量定位按设计轴线及标髙，分别测设四层反梁、两道水平钢桁
10、架梁钱接预埋件、大厅地锚、每 层拉索水平撑杆的纵轴向轴线及标高，形成三维立体控制网，从而满足幕墙、支撑结构、拉 索桁架、不锈钢钢爪的左位要求。4. 3各预埋件、地锚的安装钢桁架梁的狡支座（MJ2）为20mm厚锚底板用“20mm化学螺栓固左于主体结构上，钢板 上并排焊接两道耳板，用于铁接钢梁。拉索锚敦的埋件（MJ1）预埋在六层框架梁下，做法同MJ2。基础埋件（MJ3）与楼板用20nmi化学螺栓连接，上用螺栓固左15 mm厚底板，然后将 筋板焊于底板上形成倒T形连接件。安装过程中要注意其轴线位置极其与锚敦间位置偏差, 以保证拉索桁架的垂直精度及墙体左位精度。4. 4钢桁架梁及空间桁架的安装按设计尺
11、寸，钢桁架梁（见附图）加工完毕后进行吊装。本工程借助承力脚手架，首先 安装电葫芦，然后进行整体提升，安装。在梁上（设计位置）设悬挂拉杆的锚墩，根据拉索 的空间位置讣算岀各种角度后与钢梁焊接成整体。幕墙下部的空间桁架考虑跨度较大，现场对称分成两柿，加工成形后对应钢基础进行焊 接。同桁架梁，在设汁位置焊好锚敦及用于空间桁架玻璃安装底转接件。4.5拉索体系的安装及张拉（图3） 钢索的下料长度根据拉索设计长度并结合其在设讣预应力作用下延伸长度确左，本 工程的桁架布宜供需84条钢索，每一条要经过仔细验算后下料； 悬挂前在地而初步拼装单棍拉索桁架，按图示钢索张拉端及锚固端上下布置在每根 钢较线上装好张拉索
12、头和锚固索头：然后安装两根承力索，将钢钱线的调右装豊置 于最大位置： 松开钢钱线上拉索头的销钉，插入钢耳板中，并锁紧，调石端位于下端： 根据图纸上支承杆的水平高度，将支承杆固定在钢狡线上，支承杆的髙度应比实际 高度高岀20mm,由上向下逐个安装就位（此时将支承杆上固定钢餃线的螺栓不要旋 的太紧）; 将RTMD （内力测试仪）固泄在钢钱线上，用板手紧固不锈钢调节套，调盯张拉索头 的调节孔，对拉索施加预应力。此时RTMD将显示出此时钢饺线的拉力，两根受力索 应同时旋紧。当钢狡线的预拉力达到钢狡的最小破断力的7%时，重新检查支承杆的 水平标志，使用粗木棒敲岀支承杆，使支承的标高髙出实际标高6-8mm
13、.旋紧支承 杆上固左钢较线的螺线。继续旋紧调盯套，施加预应力，根据RTMD的读数，数值得 到最小破断力的10%-20%时，即达到设计要求。施加预应力的过程中应检査支承杆 的水平标髙： 将非承重索连接在连接耳板上，施加预应力，拧紧调节套，待到RTMD上的读数达到钢索最小破断力的12%时，将支撑杆固左在钢索上： 调整好支承杆的水平标高，分格宽度； 将不锈钢爪件固泄在支承杆上，使X型四点爪与水平成45夹角，I型二点爪与水平 成90夹角，用重线检验不锈钢爪件是否在同一平而上，并最终固左在调正整体拉 索桁架上。图34. 6玻璃的安装上述受力体系安装并检验完成后，即进行玻璃安装。本工程由于幕墙髙度较大，竖
14、向共 有12排玻璃，采用自下向上的安装顺序，采用电葫芦逐片提升左位，然后人工调整。第一 排玻璃为其他排的标准，所以安装后要调整好其分格泄位、水平、垂直标髙，然后自下向上 依次进行。玻璃的调节要从遵循单块到水平、竖直排，最后进行整体的顺序。玻璃调整要求 “横平、竖直、而平”（玻璃间接缝宽度要严格控制），调整后立即固圧好，将驳接头端部的 球狡调肖螺丝拧紧，进行注胶嵌缝。嵌缝注胶对幕墙外观及使用性能也有较大的影响，注胶 步骤严格按照工艺要求进行，将嵌缝首先进行净化处理，然后两侧贴上保护胶带纸，继而注 胶，顺序为先横缝，再竖缝，竖缝要由上而下。然后去胶带，淸污。胶缝要求平整光滑，弧 形内凹，高低误差小于lmin。此外幕墙玻璃要做墙趾，与墙而干挂石材收口，本工程采用镀 锌铁片焊成U型地槽，固定在石材龙刊上，地槽内按一沱间距设有防腐垫块，当幕墙就位符合要求后，在地槽两侧嵌入泡沫棒，最后注满胶。整套工序完成后以贴防护标志等形式做好成品保护。参考文献：1. 张芹.玻璃、金属板、石材、点式幕墙技术手册.上海科学技术文献出版社.20012. 张芹建筑幕墙与采光顶设计施工手册中国建筑工业出版社20023. 赵西安建筑幕墙工程手册 中国建筑工业岀版社.2002