任意转角单拉索玻璃幕墙施工技术

任意转角单拉索玻璃幕墙施工技术

赵德申

山东聊建第八建设有限公司，山东聊城  252000

【摘要】作合理的球铰转角夹具，通过改良转角夹具的转角构造和外部造型，将幕墙的转角胶缝控制在设计范围内，内部球铰垫片解决了玻璃受力不均容易破损问题，增加了玻璃受水平荷载发生的变形能力。

【关键词】转角；幕墙；放线

随着建筑业发展的突飞猛进和建筑技术水平的不断提高，以及人们审美观念不断提升和建筑节能理念的不断更新，促进了大量的造型新颖、技术含量高、漂亮美观的节能建筑幕墙出现。大跨度单拉索幕墙充分体现了建筑节能和新材料、新技术的设计理念。本工程单拉锁幕墙面积大，跨度大，其弧面造型和平面造型呈116°转角衔接，具有很强的艺术表现力。由于转角呈现钝角，现有的转角夹具存在一定缺陷，玻璃安装后，阳角胶缝过大，达到60mm。针对该转角位置技术难题，我公司通过多次的实践积累与课题攻关，扬长避短，总结经验，逐渐改良了适用于此幕墙的不锈钢球铰转角夹具。

目前该技术技术成熟，安全可靠。其核心技术经临沂市科学技术局组织专家鉴定，达到了国内先进水平。经临沂市综合保税区国际贸易服务中心装饰工程、临沂市府东大厦外装饰幕墙工程、临沂市民中心外幕墙工程等多个工程实践应用，均取得良好效果。

1 技术特点

（1）通过模拟试验，制作合理的球铰转角夹具，适应各种单拉索幕墙转角的设置。

（2）根据图纸要求，随意定制不锈钢转角夹具的夹角，合理控制转角胶缝，保证整个拉索幕墙的整体性和连续性。

（3）施工简单，速度快，观感、质量有保证。

2 工艺原理

通过模拟试验，制作合理的球铰转角夹具，通过改良转角夹具的转角构造和外部造型，将幕墙的转角胶缝控制在设计范围内，内部球铰垫片解决了玻璃受力不均容易破损问题，增加了玻璃受水平荷载发生的变形能力。

3 工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

测量放线→预埋件埋设检查和确认→耳板安装→安装拉索→三次张拉预紧拉索→安装不锈钢球铰夹具→玻璃安装→调整及打胶清理

3.2操作要点

根据现场测量数据，利用CAD进行放线定位，现场校核。无问题后，根据放线，安装固定耳板，耳板焊接采用坡口二保焊，焊接完成对其进行探伤试验，确保焊口的整体性，并保证其合格通过率为100%；其次，安装固定竖向支撑结构—不锈钢拉索，拉索固定预紧后，检查其竖向垂直度，竖向垂直度误差要控制在1mm以内，进而对该拉索分三次张拉，每次张拉时间间隔为24小时，施加的预应力要达到设计值；根据玻璃竖向分格，确定每层不锈钢夹具的高度，安装预先定制的不锈钢球铰夹具，在相应部位安装不同的规格型号及造型样式的常规夹具和转角夹具，最后进行玻璃的吊装。由于主体土建结构承受不了单索的拉力，在整个主体土建结构周围采用了箱型断面的框格式钢结构，框格式结构与主体土建结构的连接采用铰接，使其能将水平荷载传递给主体土建结构，自身重量由主体土建结构承担。竖向单拉索顶、底部直接作用在框格式结构上下箱型断面的钢梁上，拉索拉力由框格式结构自身承担，不传递给主体结构(图4)。为保证幕墙玻璃的安全，应控制单索结构体系的变形，变形过大，会对幕墙玻璃造成不利影响;反之，单索变形控制过严，索的拉力亦随之增大，对单索边界支撑条件的刚度要求就越高。单层索网本身不变形时，不能抵抗法向荷载，只有产生变形后才有法向承载力，因而索网的挠度和结构受力密切相关。随着荷载的增加，结构的位移在增加，随之结构承载力也在增加。因而在相同荷载增量下，结构的位移增量随之减小，相应索的伸长量减小和索拉力增加的减少。为达到理想的设计效果，以L/45挠度限值来进行设计。为增加单层索网结构体系安全储备，竖向拉索采用φ22.5不锈钢绞线。竖向不锈钢拉索顶部及底部节点锚固在顶部及地部箱形钢梁的外侧，为防止竖向单索在承受水平荷载变形时使拉索端部锚固端头螺杆产生弯曲，单拉索端头调节张拉装置采用半球铰机构(图7)。

为承受竖向不锈钢拉索的拉力，在顶部及底部箱形钢梁的外侧设计采用钢板拼焊成“U”型装置，U槽内底部钢板开大圆孔，上或下部放置半球铰机构带半球型(内凹)的压块，外凸半球型压块中间开螺纹孔，通过拉索锚固端头螺杆与内凹半球型不锈钢压块相吻合。拉索锚固端螺杆通过半球铰机构在“U”槽内底部钢板内沿垂直幕墙玻璃面有±5°的万向旋转自由度，来适应单索幕墙的比较大的柔性变形。为防止半球铰机构在转动时产生金属噪音及保证转动灵活，半球铰机构内安装有1mm厚ETFE垫片(聚四氟乙烯-乙烯共聚物)。

3.2.1测量防线

根据建设单位提供的建筑物标高以及设计图纸，对幕墙所在位置进行测量放线，确定幕墙确切位置，核实结构总体标高，确定拉索长度。

3.2.2预埋件埋设检查和确认

幕墙施工时应对前期预埋的预埋件逐个检查。要求预埋件标高偏差±10mm，埋件的位置与设计位置偏差≤20mm。所有预埋件均应作防锈处理。预埋件位置偏差过大时，应根据幕墙设计重新补设埋件，并进行后置埋件的抗拉拔力试验。预埋件应重点检测上、下埋件投影重合。

3.2.3耳板安装

根据设计要求，耳件厚度为60mm，根部切坡口，外表面热镀锌处理，采用二保焊接方法，使用药芯焊丝，施工作业人员必须具有专业焊工资质证书。耳板焊接时，注意控制其垂直度，上下耳件的穿孔连线，必须垂直，焊接完成后，探伤检测其焊接质量。为避免φ10mm装饰性水平拉索参与结构作用，水平拉索在施工安装时给予100Kg的预张力，拉直即可，采用2个M10不锈钢螺栓通过不锈钢压块将其紧固在竖向拉索上，水平拉索在夹具上的固定孔径采用φ12mm，保证水平装饰索可以在孔内水平滑动。另外，为保证水平五线谱装饰索在竖索承受正负风压时不参与受力及不至于失去预拉力弯曲下垂，故水平φ10mm五线谱装饰索两端采用弹簧套筒支座固定(图10)。音符标识安装挂接在竖向拉索菱形夹具上，由竖向拉索承担其重量。

3.2.4安装拉索

拉索采用Φ38不锈钢绞索，安装时先固定拉索上部固定端，然后将拉索调节端缓慢垂下，与下部耳件有效连接，最后将固定端螺栓紧固牢固。a.施工时预拉力值的确定要按施工时的气温变化调整预拉力，要按照合拢温度与预拉力值对照表最终确定每一级张拉预拉力值;

b.张拉设备的拉力传感器及索内力测力仪在使用前应进行标定，保证测量的准确性。

c.竖向单索张拉完毕且索夹具及驳接爪件安装后应进行沙袋配重试验。将相当于1.2倍玻璃重重的沙袋挂在每个节点处，与玻璃的重力线在同一竖向平面内，沙袋的挂放按玻璃安装顺序进行。对索的内力进行测量，并测量节点的位移情况，考察玻璃安装后索的内力变化情况及节点的位移和变形是否在设计允许范围内。在沙袋卸载后考察拉索的复位情况及内力变化，符合设计要求后方可进行玻璃的安装。

3.2.5三次张拉预紧拉索

目测观察各组件基本对位后，对拉索进行预紧，预紧过程中拉索连接组件应处于自由活动状态下。全部就位后对拉索进行初拉。拉索张拉必须严格按施工工艺进行，分为初拉、第二次张拉、第三次张拉，不能一次张拉到位。

本工程拉索幕墙施工基准温度按照+20℃考虑。施工时温度高于20℃时，每升高1℃时拉索预紧力需减小1140N。施工温度低于20℃，每降低1℃时拉索预紧力要增加1140N。为了方便施工记录我们一般按照温差变化5℃考虑预紧力大小，如施工温度25度时，预紧力要减小5.7KN，如施工温度在15℃，拉索对应的预紧力要增加5.7KN。对于预张力小于预紧力的70%时可以不考虑安装温度对应修正值。

本工程拉索采用30吨油缸（图5.2）进行预紧，预紧力要分为三种：初次预紧为14.6Mpa，第二次预紧为25.6Mpa，第三次预紧为36.5Mpa，每级张拉全部完成后方可进行下级张拉。24小时后测量每次的索力，并和理论值进行比较，误差控制在3%范围内。预应力满足要求后方可安装玻璃。a.采用带拉力传感器的液压千斤顶进行第一级张拉，第一级张拉到预拉力值的25%，达到张拉值后测量单索支撑结构的变形情况;

b.待所有竖向单索第一级张拉完毕后进行第二级张拉，第二级张拉到预拉力值的50%，达到张拉值后测量单索支撑结构的变形情况及采用索内力测力仪测量拉索的内力;

c.待所有竖向单索第二级张拉完毕后进行第三级张拉，第三级张拉到预拉力值的75%，达到张拉值后测量单索支撑结构的变形情况及采用索内力测力仪测量拉索的内力。然后持续24小时后在进行第二次测量，对达不到预拉力值的拉索进行补偿和调整;

d.待所有竖向单索第三级张拉完毕后进行第四级张拉，第四级张拉到预拉力值的105%(5%为超张拉数值，具体超张拉数据，要依靠张拉设备装卸、环境温度、支撑钢结构变形等多种因素来加以判定)，达到张拉值后测量单索支撑结构的变形情况及采用索内力测力仪测量拉索的内力。然后持续72小时后在进行第二次测量，对达不到预拉力值的拉索进行补偿和调整，使每根拉索的预拉力值满足设计要求;

3.2.6 玻璃安装

玻璃从下往上安装，安装前检查及调整脚手架，保证有足够的空间吊装玻璃，检查夹具之间的中心距，水平度，确认与玻璃尺寸相符后方可开始吊装。检查玻璃的外观质量，若有崩边、裂口、明显划伤的玻璃不允许安装。清洁玻璃和吸盘上的灰尘，根据玻璃重量确定吸盘个数，严禁使用吸附力不足的吸盘。

玻璃就位后，将玻璃下部夹具盖板安装固定牢固，并将玻璃上部临时固定，继续吊装上面的玻璃。

3.2.7调整及打胶清理

玻璃安装好后，应调整玻璃上下、左右、缝隙的大小，其允许偏差不得超过±2mm，全部调整完毕后，将夹具紧固螺栓重新进行一遍紧固，调整工作完成后，将玻璃清理干净，按照设计要求进行打胶。

4 安全措施

（1）进入施工现场必须配戴安全帽，高空作业衣必须配戴安全带。

（2）搭设幕墙用满堂架必须有设计和施工方案，参加搭架子的人员，必须经培训合格，持证上岗；满堂架必须经相关安全部门检验合格后方可开始使用。

（3）遇有恶劣气候(如风力在六级以上)，影响安全施工时，禁止高空作业。

（4）高空作业衣着要轻便，禁止穿硬底鞋和带钉易滑鞋上班。

（5）对安全帽、安全网、安全带要定期检查，不符合要求的严禁使用。

（6）幕墙安装玻璃前应对作业人员进行安全技术交底。

（7）幕墙玻璃吊装与玻璃安装期间应设置预警戒范围，先进行试吊装，可行后再吊装。

5 环保措施

（1）控制噪声排放。

（2）尽量将切割机、空压机等小型电动设备安置在空旷、人少、比较密封的地点。

（3）要经常检查小型机电设备的运行情况，不准带“病”运转。

（4）科学合理的安排作业时间，把夜间使用小型电动机电设备的时间、频次控制在最低限度。

（5）及时处理切割机、台钻、手电钻等小型电动设备操作中产生的碎屑，要日积日清，放置在施工现场的垃圾要集中堆放。

（6）玻璃幕墙工程安装完成后，制订清扫方案。

6 结束语

增加了室内采光效果和装饰效果。减少了材料种类，施工安装简便，降低工人劳动强度，提高了幕墙施工速度，缩短了幕墙施工工期。现场到场材料都是成品及半成品，各部件连接都是通过螺栓进行连接，无形中减少了施工噪声及粉屑污染，达到绿色环保要求。

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