柔性边界幕墙索网张拉施工方法研究

泮建江，骆利松

（浙江 杭州 310000）

1 施工对象的资料

本文采用的实例是杭州大厦。杭州大厦位于杭城繁华商贸、交通、文化的中心武林广场，是一座国际四星级多功能宾馆。幕墙是建筑物的外围护墙，不承重，像幕布一样挂上去，因此又称为悬挂墙，在现代大型和高层建筑中常被用到的装饰轻质墙。幕墙根据材料划分为玻璃幕墙、铝合金幕墙、钢板幕墙等，根据有无框架又可划分为有框架和无框架幕墙。

2 柔性边界幕墙索网张拉存在的技术难点

2.1 索力的敏感程度高

本工程中，柔性边界幕墙索网张拉除了具有大跨度立面索网的施工特点外，还具有索力敏感程度高这一技术难点。上文中已经提到该工程竖索之间的相互影响较大，而造成竖索之间相互作用过大的原因是张拉过程中桁架变形严重，造成索力重分布；再就是上部与下部竖索的平衡，需要HJ3来实现，这就使得上下拉索间的索力相互影响变大；另外雨篷荷载和玻璃荷载会影响到竖索，特别是平衡索的索力会出现很大的变化。玻璃、雨篷的安装会使下部平衡索的索力增大2～3倍，但下部主索的索力会减少30%～50%；此外下竖索的长度也会影响索变形，因为当下竖立长度小到一定程度（即3.4m）时，索力将对变形极为敏感。综上所述控制索力将是本工程的难点与关键。

2.2 索力与变形的关系

在进行索网张拉施工中，索力与变形既相互影响又同时保证。索网幕墙悬挑雨篷的跨度为14.5m，雨篷的荷载对HJ3会产生较大的扭矩。为了平衡该扭矩，需要通过前排主索与后排平衡索产生的反向扭矩。同时拉索的索力会同雨篷产生形变并相互影响。为了使竖向拉索的索力满足设计要求，且悬挑雨篷的挠度也符合设计要求，需要通过仿真计算进行精确的模拟，此外还要根据施工的具体情况采取必要的措施，但这一过程有一定的难度。

3 施工顺序

索网幕墙的施工顺序，需要考虑三个关键环节。钢索张拉与雨篷焊接的先后次序；钢索张拉与安装夹的先后次序方案的对比；钢索张拉和HJ3卸载的先后顺序。

3.1 钢索张拉与雨篷焊接的先后次序

雨篷悬挑的长度达到14.5m，雨篷的荷载对HJ3会产生较大的扭矩。为了平衡该扭矩，需要通过前排主索与后排平衡索产生的反向扭矩。不同的焊接顺序会产生不同的效果，例如先焊接雨篷后张拉，优点是索力能够得到很大的保证，但雨篷变形的偏差将会加大。采用其他的焊接顺序，虽然雨篷的变形问题得到解决，但索力的误差将会不可避免。有人研究得出，张拉能够影响HJ3倾角误差以及雨篷变形。基于这个原因，选择容易控制的雨篷变形施工方法，首先张拉拉索，然后再将雨篷同HJ3进行焊接，最后卸载雨篷。

3.2 钢索张拉与安装夹的先后次序

钢索张拉与安装夹的先后次序有两种选择，第一种是先安装索夹后张拉钢索。这种施工方法的优点是索夹安装方便，即便不借助辅助设备也能够完成。但也存在缺点，缺点是索夹的安装位置需要事先进行标记，这是因为索夹的初始安装位置能够影响到索网内力的分布和玻璃安装的质量。如果索夹初始安装位置的偏差超过一定的限度，则容易出现索力分段不均以及玻璃安装的质量等情况。第二种是先张拉钢索后安装索夹。这种施工次序可以避免张拉过程中的横索、竖索的相互影响。如果索力在索长方向上是均匀分布的，就能够有效的避免节间索力分布不均的情况，张拉的质量可以得到有效的保证。当拉索张拉完成后，索夹定位将更准确。但这种施工顺序也存在缺点，缺点是索夹的安装有一定的难度，特别是最后几个索夹安装时，需要借助千斤顶等设备辅助才能完成。在中石油大厦的施工中，经过权衡利弊，最终拟定先张拉钢索后安装索夹的顺序方案。

3.3 钢索张拉与HJ3卸载的先后顺序

HJ3的刚度和变形能够影响竖索张拉。在该工程中，HJ3脚手架进行拼装时，拉索张拉有两种选择，分别是先卸载HJ3，然后再张拉；HJ3在脚手架上进行张拉。张拉过程中HJ3的起拱不确定，造成脚手架不同位置的支持力增减程度不同，这样脚手架的刚度就难以模拟了。为了解决上述问题，可采取先卸载HJ3的方法，并同时校核HJ3的实际刚度。有实验表明，当HJ3出于自重作用挠值达到1/100﹒L（L为跨度）时能够满足需要。

4 仿真计算

张拉仿真计算能够为张拉施工提供实验依据，同时也是张拉质量的重要保证。在张拉方案制定好的情况下，进行仿真计算，测试每步索力的变化以及结构变形、应力数值。在该工程中，采用的是由两侧向中间对张拉方案，而竖向索力张拉分为14步进行。在张拉的同时，将实测索力变化同计算索力对比，如果偏差不太大，就表明可行。

5 保障施工质量的措施

科学的张拉顺序与分级方法能够降低初始缺陷和结构误差的影响，避免施工误差的积累，确保索力更符合设计要求；由于边界刚度对张拉过程的影响较大，可以通过试张拉检验结构的实际刚度，进而对计算机模型进行修改，使仿真的计算更具有意义；预应力结构施工通常采用张拉力控制为主，伸长值控制为辅的原则；温度修正，施工的实际温度是22～35℃，而设计要求的温度是20℃；最后是施工监测，施工监测是保障施工质量的重要手段。

[1] 杜彦凯，吕学政，周黎光，等.柔性边界幕墙索网张拉施工方法研究[J].施工技术，2008（37）.

[2] 吴转琴，周建峰，姚谦峰，等.柔性边界预应力索网结构设计与施工[J].施工技术，2006（35）.