摘要:張拉索桿支承結(jié)構(gòu)支承的點(diǎn)式玻璃幕墻因其通透晶瑩、輕盈簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)在全國(guó)范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展,在商業(yè)建筑、公共建筑、辦公建筑中得到廣泛的應(yīng)用。玻璃幕墻中常用的張拉索桿支承結(jié)構(gòu)形式主要包括索桁架、自平衡索桁架、張弦結(jié)構(gòu)、平面索網(wǎng)、曲面(詞條“曲面”由行業(yè)大百科提供)索網(wǎng)、單向豎索等。
1 索桁架結(jié)構(gòu)
索桁架自身通常呈對(duì)稱形態(tài),由一系列張力索和受壓鋼桿共同構(gòu)成,張力索的上下兩端均錨固于主體結(jié)構(gòu)之上。幕墻支撐跨度較大時(shí),常采用多段折線索桁架,多段折線索可形成弧線型或反復(fù)交叉型(圖1);索桁架跨度較小時(shí),可采用三段折線或四段折線索桁架,三段折線索桁架常見(jiàn)的形式有魚(yú)腹式和魚(yú)尾式兩種(圖2);四段折線索桁架通常呈弧線型或反復(fù)交叉型。
索桁架可在立面幕墻中豎向放置或水平放置使用,也可在斜幕墻(圖3)或采光頂(圖4)中使用;在圓形采光頂中可通過(guò)中間的剛性輪盤(pán)形成輪輻式索桁架(圖5)。
2 自平衡索桁架結(jié)構(gòu)
當(dāng)主體結(jié)構(gòu)無(wú)法承受索桁架中拉索拉力時(shí),可將索桁架設(shè)計(jì)成梭形、在中部沿縱向設(shè)置粗剛性壓桿。拉索兩端錨固于剛性壓桿,其本身形成張力自平衡體系(圖6)。
3 張弦結(jié)構(gòu)
張弦結(jié)構(gòu)是由拉索、撐桿和剛性弦桿組合而成的自平衡體系。張弦結(jié)構(gòu)中的拉索通常呈單向弧線形態(tài),索中拉力會(huì)產(chǎn)生面外的推力,需要由恒定的垂直向荷載(詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供)平衡該推力。因此,張弦結(jié)構(gòu)常用在采光頂(圖7)或斜幕墻(圖8)中。平面投影呈弧形的豎直立面幕墻,可在水平方向設(shè)置弧形索平衡張弦結(jié)構(gòu)索中張力引發(fā)的面外推力(圖9)。
4 平面單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)
單層索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)由縱橫雙向鋼索交叉組合后承受外部荷載。繃緊的索網(wǎng)在承受外荷載時(shí)產(chǎn)生面外變形,索中張力增加,依靠變形后的索力在面外方向的分量來(lái)抵抗外荷載。單層索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)通透性良好,應(yīng)用廣泛。如中關(guān)村文化商廈(圖10)平面單層索網(wǎng)幕墻高約70m,寬為27m,分格尺寸為1.61m×2.25m;昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)(圖11)平面單層索網(wǎng)玻璃幕墻長(zhǎng)為324m,東西兩翼高約為32m,最大高度約為60m,玻璃面板寬為3m,高為1.6m。
當(dāng)單索因受力要求截面積過(guò)大、造價(jià)顯著增加時(shí),可雙索并聯(lián)。如中石油大廈(圖12)主入口處索網(wǎng)幕墻跨度為40.5m,高為40m,橫索和豎索間距分別為1.95,1.35m;縱橫索均采用兩根并聯(lián)索充當(dāng)。本工程技術(shù)難點(diǎn)之一是入口處懸挑長(zhǎng)度達(dá)14m的鋼結(jié)構(gòu)雨篷,雨篷依靠剛性較弱的水平支承鋼桁架、索網(wǎng)中的豎索和后排豎向平衡拉索實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定。
在一些特殊場(chǎng)合下,“平面單層索網(wǎng)幕墻”會(huì)變化為“折面單層索網(wǎng)幕墻”。最具特色的單層折面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)為北京新保利大廈索網(wǎng)幕墻(圖13),其東北面的鋼索網(wǎng)幕墻寬為40~60m,高約為90m,由設(shè)于下方吊樓頂部與混凝土筒頂之間的兩道巨型鋼索分割成3個(gè)連續(xù)的折面。水平索間距為1.33m,豎索間距有兩種,分別為1.38,1.23m。
平面在采光頂中的應(yīng)用,如北京金成大廈(圖14),其地上18層中心區(qū)域設(shè)有中庭,屋頂設(shè)平面索網(wǎng)支承的玻璃采光頂,尺寸約15m×25m。縱橫向索的間距分別為1.5,1.91m。


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近日,經(jīng)國(guó)家科技部和鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)評(píng)選,堅(jiān)朗“高強(qiáng)度高耐候性建筑用鋅-5%鋁-混合稀土合金(Galfan)鍍層拉索產(chǎn)品研制”項(xiàng)目,榮獲“中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)!本次評(píng)審涉及到科技成果二百余項(xiàng),在全國(guó)上百家科研院所、設(shè)計(jì)、施工等參選

拉索式點(diǎn)接駁全玻幕墻是不銹鋼索柔性支承結(jié)構(gòu)代替剛性桁架結(jié)構(gòu)。拉索式點(diǎn)接駁全玻璃幕墻采用預(yù)應(yīng)力雙層懸索結(jié)構(gòu)。

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該專利可使拉索幕墻在地震、颶風(fēng)等荷載作用下達(dá)到水平拉索行程800毫米,較常規(guī)阻尼消能減震裝置受限制行程200毫米具有很大提高,可有效滿足高精尖工