會展中心大跨度拉索幕墻設計施工技術研究

何輝軍

（上海建工二建集團有限公司，上海 200080）

1 拉索幕墻工程概況

隨著我國施工技術的持續改進提升，對建筑工程立面造型、外觀效果的追求越來越高，拉索幕墻的市場得到了快速發展[1-3]。南昌綠地國際會展中心幕墻工程總面積達3 萬m2，主要為前廳單層弧向索網玻璃幕墻體系，總延長米約680m，高度約27m，拉索面積約17000m2。幕墻面材采用10+12Ar+10mm 超白中空雙銀LOW-E 玻璃，豎向支撐大面采用φ38mm 高釩索，轉角采用φ45mm 高釩索，轉角部位設有橫向不銹鋼拉桿，玻璃固定采用不銹鋼定制拉鎖固定夾。幕墻位于內凹大面位置，如圖1 所示。

圖1 拉索玻璃幕墻系統效果

2 施工重難點及對策

拉索幕墻體量大、系統較多，通過深入細致地分析深化設計、加工、施工、使用和維護等各環節，探究得到幕墻工程的重難點，并針對性提出解決措施[4]。

2.1 測量放線難度大

測量精度要求高、工作量巨大，前廳立面呈現為內凹外凸的弧面構造，轉角位置較多且局部有退臺，標高控制點復雜。

（1）為保證測量放線的順利推進，成立專業測量放線小組，編制縝密的測量方案，邀請行業測量專家對方案進行評審，確保測量放線的準確性。

（2）投入多臺專業設備，其中兩臺為同期世界最高精度的LeicaTS30，標稱精度0.5s、測距精度為0.6mm，為測量放線的精確提供了有力保障。

（3）運用GPS 對結構進行跟蹤監測，加強測量放線監控管理，建立測量放線管理制度，提升測量過程的監控管理。

2.2 內弧面拉索幕墻的安裝

內弧面整體為單索點式玻璃幕墻，局部帶橫向支撐拉桿。幕墻的單索最長達26.7m。施工過程中，如何在張拉過程中施加拉索的預應力，并保證張拉力的平衡，使玻璃始終保持垂直不變形，達到設計整體效果是工程施工的難點。

（1）施工前復核驗收幕墻安裝基準點。

（2）拉索的安裝應自上而下、對稱同時安裝，反復多次進行，依據定位鋼線將拉索初調到位，直至拉索調至平衡。

（3）將拉索的破壞拉力設為σN，拉索實際拉力設為σA，σA=0.15～0.2σN。張拉過程分3 次：第一次預拉至0.5σA，36h 后進行每二次預拉，第二次預拉力為0.8σA，48h 后進行第三次預拉，其預拉力為1.1σA，72h 后釋放到σA。張拉時應成組對稱張拉或成單元組件對稱張拉，液壓機必須保證同步運行，應力相同。

（4）上下拉索初調到位，從外往內對稱對拉索進行調整，橫向由下朝上調整、豎向逐排調整，在調平的同時用全站儀和經緯儀進行點和線的水平微調，反復多次直至各尺寸符合要求。

2.3 龍骨的安裝精度控制

幕墻的龍骨安裝好壞直接影響到幕墻的性能要求及外觀效果，龍骨的安裝精度控制是保證幕墻立面觀感的前提[5]。

（1）采用三維建模軟件和立體坐標系模擬幕墻系統的安裝，將問題解決在設計階段。

（2）將玻璃面板與副框設計成整體，工廠加工后現場螺栓連接，鋼結構在地面上組裝成構件后再用汽車吊整體吊裝。

（3）選派優秀技工持證上崗作業，安裝全過程采用全站儀跟蹤檢查，過程中隨機對其安裝的精度抽取復核。

2.4 收邊收口的防水處理

拉幕墻系統較多、轉角也多，幕墻的玻璃、鋁板等與其他裝飾面在與結構連接處或收邊收口處易產生漏水。通常有30%左右的工作量在于收邊收口，此處細節質量直接影響幕墻總體施工質量，應重點把控。

（1）優先考慮收邊收口，根據不同系統之間連接的特點，剛性連接與柔性連接靈活選擇，并采用框架式幕墻“堵水”的原理，濕法密封保持幕墻防水的完整性，設計一道硬性防水層及一道柔性防水層，保證幕墻防水的完整性。

（2）由于土建結構誤差往往很大，對于幕墻與結構的收口，應在板塊安裝完成后及時將現場尺寸反饋給設計提料采購，以此保證安裝質量及效果。

（3）不同結構材料連接部位應進行嚴格的現場淋水試驗，驗收合格后方可進入下一道工序。

3 主要施工節點設計

3.1 拉索玻璃幕墻標準位置節點設計

玻璃幕墻標準位置不銹鋼夾具半徑為80mm，玻璃為10+12Ar+10mm 的中空玻璃，膠縫22mm，無橫向小拉索。

3.2 轉角位置拉索幕墻節點設計

考慮轉角位置風壓較大，此部位豎向鋼索由φ38mm 改為φ45mm，并增設橫向鋼索，不銹鋼夾具特殊開模處理，保證一次性收口完成。

3.3 山墻位置鋁板設計

兩側端墻的鋁板幕墻采用開放式做法，鋁板內部用1.5mm 鍍鋅鋼板進行防水處理。板塊縫隙之間采用扣蓋封堵，扣蓋兩端頭用密封膠固定，鋁板縫隙20mm。

3.4 側邊框架玻璃幕墻節點設計

主要形式為橫隱豎明系統，玻璃采用8+16A+6mm的超白中空LOW-E 玻璃，幕墻豎向龍骨為30mm 厚鋼板，外包鋁合金裝飾扣蓋，橫向為50mm 寬鋁合金型材。

3.5 豎向立柱與結構柱交接位置節點設計

當豎向鋼板與鋼結構柱存在交接時，將鋼板直接焊接在鋼柱上，最后由其他單位封修到橫梁位置。

4 施工順序及安裝工藝

4.1 施工順序

施工順序如下：測量放線→索道吊籃安裝→錨定結構的安裝→拉索體系的安裝→玻璃的安裝→質量控制→竣工驗收。

4.2 測量放線

通過水準儀和經緯儀測設出橫向鋼索及豎向鋼索端部的安裝位置，利用鋼絲形成縱橫向測量控制網，鋼絲網的相交點就是安裝位置。鋼絲控制網兩端通過一個預先固定在主體結構上的法蘭螺絲進行繃緊，整個控制網確保在同一平面內。

根據縱橫向軸線及標高確定支承鋼梁、地腳錨栓、鋼索水平撐桿的位置，并形成三維控制網，進而實現鋼梁、拉索、玻璃、夾具等的定位要求。應將測設出的控制點打入鋼針，油漆亮顯保護，水平控制點設置于永久性結構上，用亮色油漆標注標高，所用標記要與其他專業的標記區分開來。

4.3 索道吊籃的安裝

根據索道鋪設的方式，在內側的主體鋼架上搭設小鋼架作為鋼索的拉結點，鋼索和小鋼架間隔5m 布置一個。索道搭設完成后進行手拉葫蘆和吊籃的安裝，將手拉葫蘆連接到鋼索上，使手拉葫蘆能沿著索道進行滑動，每根鋼索上最少需要一個手拉葫蘆，最后將手拉葫蘆的鋼絲繩與吊籃連接起來，將吊籃連接到兩側的鋼索上，通過手拉葫蘆來完成吊籃的水平移動。幕墻安裝時，吊籃的高度與幕墻完成面控制在1.5m 左右，隨著安裝構件的位置來調整吊籃的高低。

4.4 錨定結構的安裝

對鋼索網四周邊界的錨固點進行全數測量，并標明錨固鋼板中心位置。在主體結構錨固點位置上安裝錨固裝置，用于豎向鋼索上端的固定。

4.5 拉索體系的安裝

拉索幕墻的施工過程與前期設計緊密相關，設計時須預先考慮節點的施工順序，尤其是確定預應力的張拉步驟及分級張拉應力，過程中必須嚴格遵照設計要求施工。稍有改變即可引起很大的應力變化，使支承結構嚴重超載。具體安裝步驟如下。

（1）將豎向鋼索用卷揚機提升至屋頂鋼架并與錨固點連接，拉索上、下錨固定安裝如圖2 所示。

圖2 拉索上、下錨固定安裝

（2）拉索的預拉。拉索的預拉前先確定鋼絲繩的預拉斷力，分3 次預拉，每次張拉結束后都需用測力儀對索力進行量測，在滿足設計要求后進行下一次張拉，不符合要求的需進行微調[6]。拉索上端為鋼桁架與鋼結構屋蓋形成整體；下端幕墻基礎為混凝土基礎，基礎自重大、整體性好，設置拉索埋件穩固。拉索的張拉端全部位于下端，錨具形式選擇螺桿錨具，螺桿采用雙螺母鎖緊，一個受力螺母和一個鎖緊螺母。節點鋼板采用焊接連接，焊縫等級不低于二級。張拉過程采用多個預緊器同時同步預緊，避免同組拉索在預緊時受力不均產生的應力損失或應力集中。拉索下節點構造如圖3 所示。

圖3 拉索下節點構造

（3）張拉完成后將豎向鋼索穿入玻璃的扣件，考慮到玻璃自重變形這一因素，扣件實際位置須經結構計算確定后，設置在比理論位置稍高處。

4.6 玻璃的安裝

（1）玻璃面板的安裝。當實際張力與預期張力數值相同時開始安裝玻璃。從上至下順序安裝。玻璃的安裝質量直接影響幕墻整體外觀效果，因此面板安裝也是索網幕墻施工過程中重要的一環。圖4 為外觀效果。

圖4 外觀效果

安裝前對玻璃的規格、尺寸、外觀進行二次驗收，有劃痕裂縫、崩邊崩角等問題的玻璃不允許安裝。清潔吸盤與玻璃上的灰塵以保證吸盤的最大吸力，根據玻璃重量計算吸盤的個數。底部U 型槽內每塊玻璃放置兩塊氯丁橡膠墊塊，放置位置分別離邊1/4 玻璃寬度處。

玻璃吊運過程應平穩、勻速，將玻璃吊運至安裝位置時，應及時抓住吸盤控制玻璃穩定，注意玻璃保護，避免發生碰撞。安裝玻璃時，若U 型槽在上端，則讓上部先入槽；如在下端，應將玻璃慢慢放入U 型槽中，隨即用泡沫棒填充以固定玻璃，防止玻璃在槽內擺動造成損傷破裂。玻璃安裝好后，及時調整玻璃縫隙，然后擰緊鋁合金扣蓋螺絲固定玻璃。

玻璃面板調整完畢后，進行整體垂直度、平整度的檢查，均滿足設計要求后玻璃打膠。

（2）玻璃打膠。玻璃打膠應由內外兩側施工人員配合，用“二甲苯”擦凈玻璃及U 型槽打膠部位，玻璃與U 型槽之間的縫隙用泡沫棒塞緊，預留6mm 打膠厚度。打膠部位應粘貼保護膠紙，膠紙與膠縫平行。打膠前根據膠縫大小切相應斜口，打膠過程保持均勻、一氣呵成，豎向膠縫，由上向下；橫向膠縫，由左往右。膠注滿后檢查膠縫是否有氣泡，存在氣泡應及時消除。表面修飾好后及時將美紋紙撕掉，并清除玻璃和構件上的粘附物，待玻璃表面固化后清潔內外玻璃，做好防護標志。

5 結語

南昌綠地國際會展中心項目單層弧向索網玻璃幕墻體系，拉索幕墻體量大、系統較多，通過詳細深入分析設計、加工、施工、使用和維護等各環節，順利完成了項目施工。安裝完成至今未出現滲漏等質量問題，滿足了設計和使用要求，可為類似拉索幕墻工程的設計施工提供借鑒。