| 标题 | 单层索网幕墙结构在高层建筑中的设计与施工 |
| 范文 | 仲维民 摘 要：就目前来看，单层索网幕墙结构已被广泛应用在高层建筑中，对切实提升建筑幕墙刚度、控制施工成本具有重要意义。由于单层索网幕墙结构需要通过施加预应力的方式获得各项力学性能，因此具有设计及施工难度高等特征。本文就基于此，以单层索网幕墙结构形式为切入点，分析单层索网幕墙结构设计与施工关键环节，确保单层索网幕墙结构能够在推进建筑高层化发展中发挥出重要作用。 关键词：单层索网幕墙结构;高层建筑;设计;施工 前言：单层索网幕墙结构具有构件纤细、视觉效果好等优势，现已被广泛应用在高层建筑施工中。单层索网幕墙结构主要为柔性钢索，通过施加预应力达到一定强度与刚度。由于单层索网幕墙结构内部复杂，因此需紧抓单层索网幕墙设计与施工环节，分析可能影响到单层索网幕墙结构力学性能的各类不稳定因素，制定出更加可行的单层索网幕墙结构设计与施工方案。 一、概述单层索网幕墙结构形式 从钢索分布角度分析，单层索网幕墙结构可分为单向与双向单层索网幕墙两种形式。其中，单向单层索网幕墙结构主要采用纵向胆锁为支撑，使玻璃与钢索形成稳定结构;双向单层索网幕墙结构主要就是钢索通过两个方向连接，相互支撑，形成稳定结构。 从外立面形式角度分析，单层索网幕墙结构可分为平面单层索网幕墙与非平面单层索网幕墙两种形式。 从边界条件角度分析，单层索网幕墙结构也可分为整体式单层索网幕墙结构与附着式单层索网幕墙结构[1];整体式单层索网幕墙结构主要就是将钢索与主体结构直接连接在一起，主体结构承担起拉索的重要职责。附着式单层索网幕墙结构的钢索与主体结构不连接，主体构建不会承受拉锁作用，依靠单层索网幕墙结构自身形成平衡体系。 二、单层索网幕墙结构设计 （一）单层索网幕墙结构的参数计算 单层索网幕墙结构在未施加预应力时，平面无抗弯刚度，不可承受水平何在。在施加预应力后，受到预应力刚化与几何非线性特征影响，单层索网幕墙结构钢度随之发生改变[2]。单层索网幕墙几何非线性应力刚化，结构内部产生位移与应变现象，因此在单层索网幕墙结构的参数计算中，应对应力刚化位移与应变数值精密计算。 在单层索网幕墙结构内应力状态影响下，内部应力与横向刚度将会发生耦合效应。同时，受到应力刚化的影响，单层索网幕墙结构平面内外抗拉刚度数值增大，因依照增加预应力的方式，需要在原有基礎上增加钢索截面，导致单层索网幕墙结构边框承受更大负担，因此在单层索网幕墙结构设计环节，应注重选择合理的预应力增加方式。单层索网幕墙结构刚度随负荷作用的变化而变化，前期刚度较小，后期结构会产生较大变形，因此为确保单层索网幕墙结构设计方案具有一定的技术可行性与经济适用性，需注重考虑单层索网幕墙位移与应变几何非线性效应，结合高层建筑设计施工需求及建设特征，设置合理的挠度与预张力数值，在经过严谨的定量分析后，才可最终确定单层索网幕墙结构设计方案。 （二）单层索网幕墙结构荷载作用设计 单层索网幕墙结构主要荷载力为风荷载，因此为从根本上保障结构的稳定性，需准确计算出风荷载数值，判断风荷载对单层索网幕墙结构的影响，必要时可在单层索网幕墙结构设计之前事先进行风洞试验[3]。由于单层索网幕墙结构主要由柔性钢索构成，传统刚性测压模型难以真实模拟出结构受力情况，需相关设计人员根据风洞试验数值，构建充气弹性模型。 室外温度也会严重影响到单层索网幕墙结构，导致单层索网幕墙结构变形，因此也需将其当做重要的设计衡量因素。为从根本上保证高层建筑整体承载力，在单层索网幕墙结构设计期间也需深入分析地震作用，考虑地震作用的静态效应，确保所设计出的单层索网幕墙结构能够更好抵御强规模地震。 （三）单层索网幕墙结构边界条件设计 将单层索网幕墙结构应用在高层建筑中，需将多个主体结构连接在一起。单层索网幕墙通过施加横向及竖向预拉力抵御外部荷载，边界结构受到极大钢索拉力，直接影响到单层索网幕墙主体结构[4]。因此在设计单层索网幕墙结构期间，需确保结构边界条件形成自平衡体系，最大限度节省单层索网幕墙结构后期施工期间的成本。 （四）单层索网幕墙结构索网设计 为根本上提升单层索网幕墙结构承载力，延长单层索网幕墙结构全生命周期，需注重控制单层索网幕墙结构在后期使用期间的变形情况，要求拉索间距应小于等于2m。在布置双向单层索网幕墙结构时，应保障索网网格接近正方向。 从单层索网幕墙结构受力特征角度分析，结构内部竖向索应同时承担起水平荷载与竖向荷载作用力，因此不宜将单层索网幕墙结构设置较高。在双向单层索网幕墙结构设计时，横向索与竖向索均承担起水平荷载作用，竖向索还应承受幕墙结构自重，保障幕墙结构不会在外界不稳定因素的影响下出现脱落问题，因此应合力计算竖向荷载、索网间距、竖向与横向索直径等参数数值。 （五）单层索网幕墙结构变形设计 由于高层建筑中的单层索网幕墙结构长期处于风荷载作用，边界位置变形曲线切线斜率较大，靠近中间位置的单层索网幕墙结构变形曲面切线斜率小，因此在设计单层索网幕墙结构期间，应标明结构内变形差较大的位置，采用科学的构造手段减少单层索网幕墙面板变性差。 为从根本上保障单层索网幕墙结构安全，应在设计阶段做好结构变形控制工作[5]。一方面，在最低温度下，单层索网幕墙结构最大索力不用超过所的拉力设计值;另一方面，在温度最高的情况下，应确保单层索网幕墙结构索应力始终维持在设计范围内。 三、单层索网幕墙结构施工要点 在高层建筑工程中，单层索网幕墙结构需与其他结构并存，因此需注重施工专业协调工作，防止施工环节发生冲突，导致工程进度拖延等问题出现。与其他索网结构相比，单层索网幕墙结构还存在索力变化大、变形作用显著等特征。具体来说，高层建筑工程中的单层索网幕墙结构顶部与采光顶由共同的桁架，在预应力张拉环节，桁架变形显著，结构内力重分配，因此需对单层索网幕墙结构的变形情况进行全程检测，加大单层索网幕墙预应力张拉环节的质量监管力度。 由于在单层索网幕墙结构中，横向与竖向钢索较长，张拉后的伸长值更大，使用传统索具难以满足单层索网幕墙结构后期施工要求，因此需相关施工人员结合单层索网幕墙结构特征，选用适宜的索具。加大索具质量监控力度，确保进入到施工现场的索具均具有试验合格证等、材料合格证等文书证明，控制单层索网幕墙结构施工期间质量问题及安全隐患发生几率。 四、总结 总而言之，单层索网幕墙结构应结合幕墙几何形状与边界条件选择相应的种类。单层索网幕墙的内外抗弯刚度需通过增加预应力获得，因此在实际设计环节，应细致分析单层索网幕墙结构荷载参数，选择合理的预应力施加手段，从根源处控制单层索网幕墙结构变形情况。由于单层索网幕墙结构与其他结构形式相互交叉，因此在实际施工期间应做好各专业分工协调工作，切实提升施工进度与施工质量。 参考文献： [1]曹金章. 基于ANSYS的单层索网幕墙结构几何非线性有限元分析[J]. 建设科技，2018（10）：8-13. [2]张百振. 单层索网幕墙结构在高层建筑中的设计与施工研究[J]. 建筑技术开发，2019，46（02）：12-13. [3]张百振. 单层索网幕墙结构在高层建筑中的设计与施工研究[J]. 建筑技术开发，2019，46（02）：12-13. [4]徐艳华，张玉萍，黄楠，冯功斌，马敏波. 单层索网点支承式既有玻璃幕墙安全评估分析[J]. 中国建筑金属结构，2019（07）：54-56. [5]王孟鸿，郑晓彬，刘亚申. 玻璃对索网幕墙结构性能影响的实验研究[J]. 住宅产业，2018（01）：58-63. |
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