浅谈“肋+索”点式玻璃幕墙设计施工技术

丁剑飞

中建海峡建设发展有限公司 350000

［摘要］：福建省援建四川省彭州市群众艺术馆“肋+索”点式玻璃幕墙在国内不多见。本工程以计算机分析和计算为基础并结合先进合理的施工工艺，取得了理想效果，为类似工程的设计和施工取得了重要技术数据和经验积累。

［关键词］：玻璃肋 拉索 点式幕墙 施工技术

１、工程概况及工程难点

在建筑飞速发展的今天，建筑幕墙作为表达建筑多样性的重要手段，已成为建筑外立面的主要表现形式之一。现在建筑幕墙的形式及外观越来越丰富，所用的结构方式也越来越奇特。点式及全玻幕墙以其高通透性受到广大建筑师的青睐。拉索点式玻璃幕墙其索的预拉力太大对于主体结构的要求高，特别是抗风索对于主体结构影响较大。全玻幕墙受跨度及玻璃肋的稳定性的限制；其材料的脆性问题所带来的安全隐患也制约着它。

本工程为福建省援建四川省彭州市群众艺术馆外幕墙工程。其正立面位置要求在跨度高达14米左右的弧形位置做一高通透性的幕墙，由于本工程的特点：一、建筑幕墙的跨度将近14米；二、幕墙的结构支座条件不是很好（由于是弧形梁其梁跨度较大，结构师不希望幕墙有很大的支座反力。）；三、幕墙立面为弧形；四、本工程所在地为刚发生过汶川大地震的地震区，且群众艺术馆建成后为当地主要的群众活动中心之一，人流量较大，安全性能要求高。

综合上面几点要求及特点本工程建筑幕墙采用“肋+索“点式玻璃幕墙形式。“肋+索“点式玻璃幕墙是通过脆性的玻璃肋与柔性索相结合并取其各自的优点来实现安全性能高，通透性好，支座反力小，弧形立面效果的幕墙形式。

“肋+索”点式玻璃幕墙其是通过“抗风玻璃肋”+“重力索”共同作用来实现的，这样的受力形式有以下优点：一、它通过“抗风玻璃肋”代替“抗风索”解决了由于“抗风索”的预应力大而要求高的支座条件；二、它通过“重力索”来承受玻璃面板自重，它解决了玻璃面板自重在玻璃肋上叠加及偏心受力，也解决了在大跨度情况下由于玻璃肋破坏后造成幕墙的整体垮塌；三、其竖向索件受力体系的现代、轻便保证了建筑幕墙的高通透的建筑立面效果。

2、结构受力分析

（1）、计算参数

1、w₀：基本风压值(MPa)：根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，彭州地区取0.0003MPa；

2、地面粗糙度分类等级：按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) 本工程按B类地形考虑。

3、抗震烈度：根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008版)，彭州地区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g，水平地震影响系数最大值为：αmax=0.12。

4、标高16.5M,垂直跨度13.3M，水平跨度1.58M,标高16.5M。

（2）、重力索计算

1、荷 载 参 数

不变荷载（恒载） 玻 璃 种 类 : 钢化玻璃 玻 璃 总 厚 度 (mm) : 19

支承装置及结构重 (KN/m^2): 0.01

荷载值计算 标准值(KN/m^2) 分项系数 组合系数

不变荷载 : - 0.4964 1.35 1

荷载组合设计值计算 竖直方向

总 荷 载 (KN/m^2) : -0.67014

2计算附图

图1.4结构单元编号图 图1.5结构许用应力图 图1.6结构轴力图

（3）、抗风玻璃肋计算

1肋截面高度的校核：

校核依据：

hr≥(3qLh2/(4fgt))0.5

上面公式中：

hr：玻璃肋的截面高度(mm)； q：板块水平荷载作用下组合设计值(MPa)；

L：两肋之间的玻璃面板跨度(mm)； h：玻璃肋上下支点间距，即计算跨度(mm)；

t：玻璃肋截面厚度(mm)；fg：玻璃侧面强度设计值(MPa)；

对于夹层玻璃做为玻璃肋，厚度取双片厚度和：38mm；

(3qLh2/(4fgt))0.5=(3×0.001713×1540×131002/(4×50.4×38))0.5=421.05mm

实际选用的玻璃肋宽度为：500mm≥421.05mm 能够满足要求。

2玻璃肋的挠度计算：

校核依据：df=≤df,lim

上面公式中：

df：在水平荷载标准值作用下肋挠度(mm)；

df,lim：玻璃肋的挠度限值，取计算跨度的1/200，为65.5mm； wk：风荷载标准值(MPa)；

L：两肋之间的玻璃面板跨度(mm)； h：玻璃肋上下支点间距，即计算跨度(mm)；

E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃肋截面厚度(mm)；

hr：玻璃肋的截面高度(mm)；

对于夹层玻璃做为玻璃肋，厚度取双片厚度和：38mm；

5wkLh4/(32Ethr3)=5×0.001234×1540×131004/(32×72000×38×5003)=25.569mm 25.569mm≤65.5mm 所以，能满足要求。

（4）、孔边应力分析

M=ql²/4=13.1²*1000000*1.937=830000000N.mm

螺栓群计算：170²*4+90²*4+192²*8=442912

（ F/256.4）*442912=83000000

F=48048N

S= 3.14*15.5*38 =1849.46MM²

δ1=F/S=25.9Mpa

V=13.1*1.937*1000/4=3171.8N

δ2=V/S=3.43Mpa

δ=δ1+δ2=29.33Mpa＜59Mpa

“肋+索”点式玻璃幕墙结构受力满足要求。

3、施工要求，

（1）、施工工艺：

测量放线—预埋件安装、校准—紧固件的安装、焊接—校准检验—防雷装置—连接受力拉索—施加预应力—校准检验—安装玻璃肋—安装驳接系统—安装玻璃—调整检验及打胶—清理玻璃及现场

（2）施工重点及难点：

1、拉索的定位及预应力大小的施加和复核；

2、玻璃肋的吊装及拼接；

3、玻璃面板孔的定位及安装；

4、防雷装置的安装和检验。

4、结束语

本工程施工以技术论证计算为指导，以现场测量为基础，通过严格的工艺控制，取得了满意的施工效果。