大型客運站單索結構體系夾具玻璃幕墻工程施工工法

單索結構體系夾具玻璃幕墻工程施工工法1、前言單索結構體系夾具玻璃幕墻是一種新興的幕墻形式，具有通透性好、保溫節(jié)能、室內空間可充分利用等優(yōu)點，總體效果清新、簡約、通透；幕墻支撐體系由預應力鋼索承擔。XX東客站站房外立面采用了大面積的單索結構體系夾具式玻璃幕墻；經濟社會效益顯著；該工法的核心技術《單層單向拉索幕墻技術》于2010年獲得中國中鐵公司科技進步一等獎；核心技術《幕墻減震阻尼器》獲得國家實用新型專利；該技術達到國內領先水平；對大型公共建筑外幕墻施工提供了重要的參考和推廣價值。2、工法特點2.1、幕墻支撐結構采用預應力鋼索；該施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝有較大不同；施工速度快；需要鋼材少，節(jié)能環(huán)保；2.2考慮到車站高速列車產生的動荷載對外幕墻的影響；降低拉索變形以及玻璃的顫動幅度，在拉索幕墻邊部增加阻尼器（如下圖所示）從而減小和控制幕墻邊部的拉索位移，以控制在玻璃變形安全范圍內。阻尼器與玻璃、立柱連接示意圖玻璃在Ｕ形槽內變形阻尼器裝置3、適用范圍本工法適用于大型公共建筑外墻裝飾工程，或重要建筑的特殊外墻裝飾工程。4、工藝原理單索結構體系夾具式拉索幕墻采用單根預應力拉索作為幕墻支撐結構；拉索錨頭上部與主結構箱形鋼梁連接，下部與埋設于主結構砼結構內的預埋件相連，索長度為20m；橫索兩端通過基座與轉角位置的三角鋼架進行連接。于單元兩側臨近主結構砼柱處各設置四組彈簧阻尼器，每組彈簧阻尼器由一根彈簧桿及一根拉桿組成；幕墻玻璃水平分格為2100mm，高度分格為1490mm。玻璃采用不銹鋼夾具進行連接。5、工藝建筑主體結構驗收合格確定基準點線測量放線鋼桁架、箱形梁吊裝安裝橫豎拉索初步加力建筑主體結構驗收合格確定基準點線測量放線鋼桁架、箱形梁吊裝安裝橫豎拉索初步加力橫豎向拉索張拉夾具的調整索分格調整安裝收口鋼槽確定尺寸控制單元施加預應力預應力檢測夾具調整及擰緊對幕墻玻璃平面與膠縫尺寸進行調整固定打膠清洗驗收竣工玻璃安裝5.1測量放線測量控制網的建立可以采用內控制法進行。建筑樓層控制線的引測，采用激光鉛垂儀由首層的控制線點向樓層內反。幕墻水平標高及幕墻分格線的由首層用水平儀、經緯儀、電子全站儀和50m鋼卷尺向各樓層的分格處進行引測。幕墻標高、軸線、控制網及索結構安裝的分格線采用外控線法，用經緯儀、電子全站儀進行檢查、復測。5.2.1施工過程的模擬計算索網結構中索的初始預張力對結構的剛度影響很大，隨著風載等作用下索網變形的發(fā)生，索網的剛度會隨之變化，計算中需要考慮預張力、幾何非線性以及邊界條件的影響。整個索網結構也必須在拉索中建立足夠的預張力后，方能滿足承載和變形的需要。為了實現(xiàn)施工張拉過程的有效控制，計算出調整過程中索內力的變化情況，根據有限元模型，對索網的整個張拉過程的進行模擬計算分析；將所有拉索進行編號，采用倒拆法計算，即和實際施工順序正好相反，先運用程序調整到我們所期望的最終狀態(tài)，然后進行倒拆（逐步放松索），可以得到我們所期望的施工過程中每個階段的計算結果。采用有限元分析計算軟件為ANSY。5.2.2阻尼裝置選用設計計算1、邊部索網撓度設計控制變形量：178，阻尼裝置1所受最大荷載值：1=19.76kN，阻尼裝置2所受最大荷載值：F2=18.66kN（以上參數均取計算書上的最大值）；根據方案圖得知：阻尼裝置1長2075mm阻尼裝置2長1950m根據風壓變形量模擬得知：Δ1=53；Δ2=6,具體見下圖所示：阻尼裝置工作示意圖因此當彈簧工作荷載值為：19760N時每片彈簧壓縮1.152mm,當整個彈簧裝置要求壓縮53mm時應選用46片碟簧（彈簧采用對合組合）。彈簧裝置自由高度為：HZ=iHo=46×5.6=257.6mm，當彈簧受荷19760N時彈簧高度：H1=HZ-fZ1=204.6mm。2、彈簧外導管采用φ80×4的鋼管屈服強度205N/mm2，鋼管端頭采用M75×2的內螺紋，有效截面積A為：608.68mm2，當彈簧承受最大工作荷載19760N時鋼管所受應力值為：σ=19760/608.68=32.4N/mm2＜205N/mm2，因此滿足設計要求。3、根據壓桿穩(wěn)定要求設λ=150，μ=1，l=(2075-700)/2=687.5mm，i2=I/A根據以上公式反推得出碟簧導桿的直徑為：φ18.33mm；因此選取導桿直徑采用：φ35mm是可以滿足壓桿穩(wěn)定要求的。5.3鋼結構安裝豎索上端通過耳板與鋼橫梁連接平板連接，豎索下端通過地腳螺栓與板式預埋件連接。橫索兩端通過基座與轉角位置的三角鋼架進行連接。為了整個幕墻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，必須嚴格保證焊縫的質量。所有焊縫都采用二氧化碳保護焊進行焊接，選用高級焊工進行操作。焊接后對所有焊縫進行射線檢測，確保焊接質量達到規(guī)范要求。拉索和鋼結構的連接節(jié)點見下列圖示：SKIPIF1<0豎索調節(jié)端（張拉端）與下耳板的連接SKIPIF1<0豎索上端（固定端）與鋼結構的連接橫索與鋼桁架的連接耳板不銹鋼索固定端不銹鋼索張拉端5.4鋼索張拉工廠預張拉保證鋼索穩(wěn)定工作性能，對每條鋼索在使用前都必須進行預張拉，處理目的是消除索內非彈性變形因素，使其在工作狀態(tài)中應力與應變呈線性關系，在彈性變形狀態(tài)下工作，消除鋼絲繩在使用受力時產生的結構伸長。

預張拉的拉力取用鋼索破斷力的50%，采用液壓張拉儀經3次反復張拉歷時1.5h。鋼拉索的制作、拉索頭的壓制和預張拉在加工廠內完成。加工完成后，做好標識，用防潮紙包裝里層，外層用編織袋包裝后運送到現(xiàn)場。鋼索下料下料前對鋼索施加一定的軸向拉應力使鋼索拉直后進行切割，下料時必須注意經預張拉處理后的索才可以按圖紙尺寸要求長度下料，同時注意在同一工程使用的同一直徑索在進行拉應力狀態(tài)下料時，拉力應保持一致。拉索的就位鋼索垂直拉升到安裝位置安裝固定在鋼梁上，并按設計要求初步施加20%的張拉力，張拉力的施加采用帶壓力表的液壓機進行，豎向拉索定位后，接著將玻璃的水平分格線用水平儀引到豎向拉索上并作標識，并結合橫索的水平高度位置，兩線相交準確定位出安裝夾具的位置。張拉用帶壓力表的液壓機在底部對豎向拉索施加張拉力，鋼拉索的張拉分三個階段進行。第一階段分4次施加至設計值的80%，持荷1小時，第二階段施加至設計值的103%，以消除摩擦力和非彈性變形對預應力的損失，第三階段施微調至設計值的100%，滿足設計要求。索力達到每一階段值后要停留3分鐘，以便拉索張力的傳遞；且要把每一階段的數據記錄下來，最后誤差控制在3%的范圍內。拉索的張拉一定要在鋼結構調試完畢、全部固定后才能進行；每次索力施加達到一個階段值以后須用內力檢測儀進行檢測，并檢查鋼索、鋼結構、油泵、千斤頂等情況，沒有異常后，才能進行下一步的操作。1h1h施加預應力曲線圖張拉完成后索網的預應力分布圖如下圖所示：（預應力及結構自重，不含玻璃重量，橫向拉索為Φ30，豎向拉索為Φ32）。在豎向索和橫向索相交位置上安裝不銹鋼連接件和不銹鋼夾具，并鎖緊內面的螺絲，使其固定在兩根拉索上（如圖）。不銹鋼連接件及夾具安裝校對不銹鋼連接件和不銹鋼夾具的位置，并用分離式液壓千斤頂對夾具進行（X、Y、Z）三維空間位置的調整，并再一次調整與拉索的張拉力。用水平儀及經緯儀對豎拉索的夾具進行調整，拿掉臨時墊片，并用扭力扳手鎖緊螺絲。因考慮到拉索張拉力釋放所產生的蠕變，在拉索安裝完成七天后，要對拉索的張拉力及控制點進行再一次的復測、調整后方可實行玻璃的安裝。如遇到趕工期間，拉索安裝完成后按3天的蠕變值進行測試，看是否控制在蠕變曲線范圍內，便于玻璃能盡快安裝。5.5玻璃板塊的安裝玻璃安裝的質量直接關系到幕墻建成后的外觀效果。所以，玻璃安裝也是點連接式玻璃幕墻施工過程中最重要的一步；鋼索調整和檢測合格以后，就可以開始玻璃的安裝。下圖為玻璃和夾具連接三維示意圖：每層的玻璃安裝完成后，應進行板塊調整，玻璃調整的標準為“橫平、豎直、面平”，即橫向膠縫應水平、豎向膠縫應垂直、各玻璃處于同一平面上；另外應檢查膠縫大小是否一致，如不一致，應進行調整，玻璃板塊調整完成后，應馬上進行固定安裝夾具四周的密封膠墊，每層玻璃調整后，誤差控制在±3mm內，并不使其積累在各層中控制、分配、消化掉。5.6嵌縫注膠打膠前應用“二甲苯”擦凈玻璃及鋼槽需打膠的部位。玻璃與鋼槽之間的縫隙用泡沫棒塞緊，注意平直，留出凈高6mm的打膠厚度。所有需打膠部位應粘貼美紋保護膠紙，注意膠紙與膠縫平行。操作順序一般是：豎向膠縫，由上向下。6、材料與設備6.1玻璃材料：玻璃采用符合國家標準和GB11614中一等品的浮法玻璃：TCE84-10T+12A(結)+CLR-10T鋼化中空玻璃，玻璃參數：VT75.5；。RG11.25；U1.725；SC0.591。玻璃在鋼化前應完成切裁、磨邊、鉆孔等加工工序。外觀質量、平面鋼化玻璃的彎曲度、玻璃的周邊經過精磨邊機加工、鋼化玻璃的自爆率、夾層玻璃最大迭差、尺寸允許偏差、隔音降噪性能、LOW-E鋼化中空玻璃顏色、傳熱系數、可見光透過率、可見光射率、太陽得熱因子等性能指標都要符合要求。6.2不銹鋼拉索：南北面直徑Φ22。東立面：橫向拉索Φ30，豎向拉索Φ32；西立面：橫向拉索Φ30，豎向拉索Φ36均采用表面亞光316不銹鋼。夾具：南北面185*127，東西面270*140角部導圓弧，316材質表面亞光。6.3嵌縫：泡沫棒、黑色中性耐候硅酮密封膠6.4施工機具：配電箱、外墻腳手架、吊籃、電錘鉆、電氣焊設備等。7、質量要求玻璃邊長的允許偏差（單位：mm）邊長（L）玻璃厚度L≤10001000＜L≤220002000＜L≤300004+1,-2±3±4568+2,-3101215±4±419±5±5±6玻璃厚度的允許偏差（單位：mm）厚度允許偏差3，4±0.205，6+0.20,-00.308，10±0.3512±0.40索網幕墻安裝精度控制項目允許偏差支承結構預埋件標高±10mm位置偏差（與設計計比）±10mm上錨墩標高±1.0mm位置偏差±1.00mm角度±15/地錨（筋板孔） （筋板）標高±1.0mm位置偏差±1.00mm索網上固定點標高±1.0mm軸線位移±1.0mm下固定點標高±1.0mm軸線位移±1.0mm垂直度 H≤10m1.00mm10m＜H≤200m1..5mm20m＜H≤400m2..0mm40m＜H33.0mm夾具中心高差±1.0mm夾具水平度1.0mm玻璃面板相鄰兩玻璃面接縫縫高低差1.0mm上、下兩塊玻璃接接縫垂直偏差差1.0mm左右兩塊玻璃接縫縫水平偏差1.0mm玻璃外表面垂直接接縫偏差H≤20m3..0mmH＞20m5.00mm玻璃外表面水平接接縫偏差L≤20m2..5mmL＞20m4.00mm玻璃外表面平整度度H（L）≤2m1.00mmH(L)＞2m11.5mm膠縫寬度（與設計計值比）±1.0mm8、安全措施8.1貫徹執(zhí)行勞動保護、安全生產、消防工作的各類法規(guī)、條例、規(guī)定，遵守工地的安全生產制度和規(guī)定。8.2要在職工中牢牢樹立起安全第一的思想，認識到安全生產，文明施工的重要性，做到每天班前教育,班前檢查,班后總結，嚴格執(zhí)行安全生產三級教育。進入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，2米以上高空作業(yè)必須佩帶安全帶。焊接平臺上應作好防火措施，防止火花飛濺。8.3幕墻安裝高空作業(yè)量大，需用安全設施多，為確保施工安全，現(xiàn)場組建專業(yè)安全班組，負責工程安裝中所需的一切安全設施的搭設。8.4現(xiàn)場施工用電執(zhí)行一機、一閘、一漏電保護的“三級”保護措施。其電箱設門、設鎖、編號、注明責任人。9、效益分析9.1經濟效益單拉索幕墻是一種新興的幕墻形式，施工難度大，技術含量高，其施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝有較大不同，施工速度快，需要鋼材少，采用加工與組裝一條龍的方式同傳統(tǒng)的加工與安裝相對獨立的方法相比，降低了施工成本，同時節(jié)省了措施費用，創(chuàng)造了較大的經濟價值，節(jié)約用工費用30萬，縮短工期15天。使工程施工成本在客觀上得到很好的控制。9.2技術效益單索結構體系夾具式玻璃幕墻施工技術先進，通過該技術的施工，使公司現(xiàn)場管理、技術人員得到很好的鍛煉，提高了管理、技術人員解決問題的能力。這位以后類似工程的施工積累了豐富的經驗。9.3社