会展中心大跨度拉索幕墙设计施工技术研究

何辉军

（上海建工二建集团有限公司，上海 200080）

1 拉索幕墙工程概况

随着我国施工技术的持续改进提升，对建筑工程立面造型、外观效果的追求越来越高，拉索幕墙的市场得到了快速发展[1-3]。南昌绿地国际会展中心幕墙工程总面积达3 万m2，主要为前厅单层弧向索网玻璃幕墙体系，总延长米约680m，高度约27m，拉索面积约17000m2。幕墙面材采用10+12Ar+10mm 超白中空双银LOW-E 玻璃，竖向支撑大面采用φ38mm 高钒索，转角采用φ45mm 高钒索，转角部位设有横向不锈钢拉杆，玻璃固定采用不锈钢定制拉锁固定夹。幕墙位于内凹大面位置，如图1 所示。

图1 拉索玻璃幕墙系统效果

2 施工重难点及对策

拉索幕墙体量大、系统较多，通过深入细致地分析深化设计、加工、施工、使用和维护等各环节，探究得到幕墙工程的重难点，并针对性提出解决措施[4]。

2.1 测量放线难度大

测量精度要求高、工作量巨大，前厅立面呈现为内凹外凸的弧面构造，转角位置较多且局部有退台，标高控制点复杂。

（1）为保证测量放线的顺利推进，成立专业测量放线小组，编制缜密的测量方案，邀请行业测量专家对方案进行评审，确保测量放线的准确性。

（2）投入多台专业设备，其中两台为同期世界最高精度的LeicaTS30，标称精度0.5s、测距精度为0.6mm，为测量放线的精确提供了有力保障。

（3）运用GPS 对结构进行跟踪监测，加强测量放线监控管理，建立测量放线管理制度，提升测量过程的监控管理。

2.2 内弧面拉索幕墙的安装

内弧面整体为单索点式玻璃幕墙，局部带横向支撑拉杆。幕墙的单索最长达26.7m。施工过程中，如何在张拉过程中施加拉索的预应力，并保证张拉力的平衡，使玻璃始终保持垂直不变形，达到设计整体效果是工程施工的难点。

（1）施工前复核验收幕墙安装基准点。

（2）拉索的安装应自上而下、对称同时安装，反复多次进行，依据定位钢线将拉索初调到位，直至拉索调至平衡。

（3）将拉索的破坏拉力设为σN，拉索实际拉力设为σA，σA=0.15～0.2σN。张拉过程分3 次：第一次预拉至0.5σA，36h 后进行每二次预拉，第二次预拉力为0.8σA，48h 后进行第三次预拉，其预拉力为1.1σA，72h 后释放到σA。张拉时应成组对称张拉或成单元组件对称张拉，液压机必须保证同步运行，应力相同。

（4）上下拉索初调到位，从外往内对称对拉索进行调整，横向由下朝上调整、竖向逐排调整，在调平的同时用全站仪和经纬仪进行点和线的水平微调，反复多次直至各尺寸符合要求。

2.3 龙骨的安装精度控制

幕墙的龙骨安装好坏直接影响到幕墙的性能要求及外观效果，龙骨的安装精度控制是保证幕墙立面观感的前提[5]。

（1）采用三维建模软件和立体坐标系模拟幕墙系统的安装，将问题解决在设计阶段。

（2）将玻璃面板与副框设计成整体，工厂加工后现场螺栓连接，钢结构在地面上组装成构件后再用汽车吊整体吊装。

（3）选派优秀技工持证上岗作业，安装全过程采用全站仪跟踪检查，过程中随机对其安装的精度抽取复核。

2.4 收边收口的防水处理

拉幕墙系统较多、转角也多，幕墙的玻璃、铝板等与其他装饰面在与结构连接处或收边收口处易产生漏水。通常有30%左右的工作量在于收边收口，此处细节质量直接影响幕墙总体施工质量，应重点把控。

（1）优先考虑收边收口，根据不同系统之间连接的特点，刚性连接与柔性连接灵活选择，并采用框架式幕墙“堵水”的原理，湿法密封保持幕墙防水的完整性，设计一道硬性防水层及一道柔性防水层，保证幕墙防水的完整性。

（2）由于土建结构误差往往很大，对于幕墙与结构的收口，应在板块安装完成后及时将现场尺寸反馈给设计提料采购，以此保证安装质量及效果。

（3）不同结构材料连接部位应进行严格的现场淋水试验，验收合格后方可进入下一道工序。

3 主要施工节点设计

3.1 拉索玻璃幕墙标准位置节点设计

玻璃幕墙标准位置不锈钢夹具半径为80mm，玻璃为10+12Ar+10mm 的中空玻璃，胶缝22mm，无横向小拉索。

3.2 转角位置拉索幕墙节点设计

考虑转角位置风压较大，此部位竖向钢索由φ38mm 改为φ45mm，并增设横向钢索，不锈钢夹具特殊开模处理，保证一次性收口完成。

3.3 山墙位置铝板设计

两侧端墙的铝板幕墙采用开放式做法，铝板内部用1.5mm 镀锌钢板进行防水处理。板块缝隙之间采用扣盖封堵，扣盖两端头用密封胶固定，铝板缝隙20mm。

3.4 侧边框架玻璃幕墙节点设计

主要形式为横隐竖明系统，玻璃采用8+16A+6mm的超白中空LOW-E 玻璃，幕墙竖向龙骨为30mm 厚钢板，外包铝合金装饰扣盖，横向为50mm 宽铝合金型材。

3.5 竖向立柱与结构柱交接位置节点设计

当竖向钢板与钢结构柱存在交接时，将钢板直接焊接在钢柱上，最后由其他单位封修到横梁位置。

4 施工顺序及安装工艺

4.1 施工顺序

施工顺序如下：测量放线→索道吊篮安装→锚定结构的安装→拉索体系的安装→玻璃的安装→质量控制→竣工验收。

4.2 测量放线

通过水准仪和经纬仪测设出横向钢索及竖向钢索端部的安装位置，利用钢丝形成纵横向测量控制网，钢丝网的相交点就是安装位置。钢丝控制网两端通过一个预先固定在主体结构上的法兰螺丝进行绷紧，整个控制网确保在同一平面内。

根据纵横向轴线及标高确定支承钢梁、地脚锚栓、钢索水平撑杆的位置，并形成三维控制网，进而实现钢梁、拉索、玻璃、夹具等的定位要求。应将测设出的控制点打入钢针，油漆亮显保护，水平控制点设置于永久性结构上，用亮色油漆标注标高，所用标记要与其他专业的标记区分开来。

4.3 索道吊篮的安装

根据索道铺设的方式，在内侧的主体钢架上搭设小钢架作为钢索的拉结点，钢索和小钢架间隔5m 布置一个。索道搭设完成后进行手拉葫芦和吊篮的安装，将手拉葫芦连接到钢索上，使手拉葫芦能沿着索道进行滑动，每根钢索上最少需要一个手拉葫芦，最后将手拉葫芦的钢丝绳与吊篮连接起来，将吊篮连接到两侧的钢索上，通过手拉葫芦来完成吊篮的水平移动。幕墙安装时，吊篮的高度与幕墙完成面控制在1.5m 左右，随着安装构件的位置来调整吊篮的高低。

4.4 锚定结构的安装

对钢索网四周边界的锚固点进行全数测量，并标明锚固钢板中心位置。在主体结构锚固点位置上安装锚固装置，用于竖向钢索上端的固定。

4.5 拉索体系的安装

拉索幕墙的施工过程与前期设计紧密相关，设计时须预先考虑节点的施工顺序，尤其是确定预应力的张拉步骤及分级张拉应力，过程中必须严格遵照设计要求施工。稍有改变即可引起很大的应力变化，使支承结构严重超载。具体安装步骤如下。

（1）将竖向钢索用卷扬机提升至屋顶钢架并与锚固点连接，拉索上、下锚固定安装如图2 所示。

图2 拉索上、下锚固定安装

（2）拉索的预拉。拉索的预拉前先确定钢丝绳的预拉断力，分3 次预拉，每次张拉结束后都需用测力仪对索力进行量测，在满足设计要求后进行下一次张拉，不符合要求的需进行微调[6]。拉索上端为钢桁架与钢结构屋盖形成整体；下端幕墙基础为混凝土基础，基础自重大、整体性好，设置拉索埋件稳固。拉索的张拉端全部位于下端，锚具形式选择螺杆锚具，螺杆采用双螺母锁紧，一个受力螺母和一个锁紧螺母。节点钢板采用焊接连接，焊缝等级不低于二级。张拉过程采用多个预紧器同时同步预紧，避免同组拉索在预紧时受力不均产生的应力损失或应力集中。拉索下节点构造如图3 所示。

图3 拉索下节点构造

（3）张拉完成后将竖向钢索穿入玻璃的扣件，考虑到玻璃自重变形这一因素，扣件实际位置须经结构计算确定后，设置在比理论位置稍高处。

4.6 玻璃的安装

（1）玻璃面板的安装。当实际张力与预期张力数值相同时开始安装玻璃。从上至下顺序安装。玻璃的安装质量直接影响幕墙整体外观效果，因此面板安装也是索网幕墙施工过程中重要的一环。图4 为外观效果。

图4 外观效果

安装前对玻璃的规格、尺寸、外观进行二次验收，有划痕裂缝、崩边崩角等问题的玻璃不允许安装。清洁吸盘与玻璃上的灰尘以保证吸盘的最大吸力，根据玻璃重量计算吸盘的个数。底部U 型槽内每块玻璃放置两块氯丁橡胶垫块，放置位置分别离边1/4 玻璃宽度处。

玻璃吊运过程应平稳、匀速，将玻璃吊运至安装位置时，应及时抓住吸盘控制玻璃稳定，注意玻璃保护，避免发生碰撞。安装玻璃时，若U 型槽在上端，则让上部先入槽；如在下端，应将玻璃慢慢放入U 型槽中，随即用泡沫棒填充以固定玻璃，防止玻璃在槽内摆动造成损伤破裂。玻璃安装好后，及时调整玻璃缝隙，然后拧紧铝合金扣盖螺丝固定玻璃。

玻璃面板调整完毕后，进行整体垂直度、平整度的检查，均满足设计要求后玻璃打胶。

（2）玻璃打胶。玻璃打胶应由内外两侧施工人员配合，用“二甲苯”擦净玻璃及U 型槽打胶部位，玻璃与U 型槽之间的缝隙用泡沫棒塞紧，预留6mm 打胶厚度。打胶部位应粘贴保护胶纸，胶纸与胶缝平行。打胶前根据胶缝大小切相应斜口，打胶过程保持均匀、一气呵成，竖向胶缝，由上向下；横向胶缝，由左往右。胶注满后检查胶缝是否有气泡，存在气泡应及时消除。表面修饰好后及时将美纹纸撕掉，并清除玻璃和构件上的粘附物，待玻璃表面固化后清洁内外玻璃，做好防护标志。

5 结语

南昌绿地国际会展中心项目单层弧向索网玻璃幕墙体系，拉索幕墙体量大、系统较多，通过详细深入分析设计、加工、施工、使用和维护等各环节，顺利完成了项目施工。安装完成至今未出现渗漏等质量问题，满足了设计和使用要求，可为类似拉索幕墙工程的设计施工提供借鉴。