玻璃幕墻張拉索桿支承結構體系受力特點及工程應用

　　摘要：張拉索桿支承結構支承的點式玻璃幕墻因其通透晶瑩、輕盈簡潔的優點在全國范圍內得到了迅猛的發展，在商業建筑、公共建筑、辦公建筑中得到廣泛的應用。玻璃幕墻中常用的張拉索桿支承結構形式主要包括索桁架、自平衡索桁架、張弦結構、平面索網、曲面（詞條“曲面”由行業大百科提供）索網、單向豎索等。

　　1 索桁架結構

　　索桁架自身通常呈對稱形態，由一系列張力索和受壓鋼桿共同構成，張力索的上下兩端均錨固于主體結構之上。幕墻支撐跨度較大時，常采用多段折線索桁架，多段折線索可形成弧線型或反復交叉型(圖1);索桁架跨度較小時，可采用三段折線或四段折線索桁架，三段折線索桁架常見的形式有魚腹式和魚尾式兩種(圖2);四段折線索桁架通常呈弧線型或反復交叉型。

　　索桁架可在立面幕墻中豎向放置或水平放置使用，也可在斜幕墻(圖3)或采光頂(圖4)中使用;在圓形采光頂中可通過中間的剛性輪盤形成輪輻式索桁架(圖5)。

　　2 自平衡索桁架結構

　　當主體結構無法承受索桁架中拉索拉力時，可將索桁架設計成梭形、在中部沿縱向設置粗剛性壓桿。拉索兩端錨固于剛性壓桿，其本身形成張力自平衡體系(圖6)。

　　3 張弦結構

　　張弦結構是由拉索、撐桿和剛性弦桿組合而成的自平衡體系。張弦結構中的拉索通常呈單向弧線形態，索中拉力會產生面外的推力，需要由恒定的垂直向荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供）平衡該推力。因此，張弦結構常用在采光頂(圖7)或斜幕墻(圖8)中。平面投影呈弧形的豎直立面幕墻，可在水平方向設置弧形索平衡張弦結構索中張力引發的面外推力(圖9)。

　　4 平面單層索網結構

　　單層索網幕墻結構由縱橫雙向鋼索交叉組合后承受外部荷載。繃緊的索網在承受外荷載時產生面外變形，索中張力增加，依靠變形后的索力在面外方向的分量來抵抗外荷載。單層索網幕墻結構通透性良好，應用廣泛。如中關村文化商廈(圖10)平面單層索網幕墻高約70m，寬為27m，分格尺寸為1.61m×2.25m;昆明長水機場(圖11)平面單層索網玻璃幕墻長為324m，東西兩翼高約為32m，最大高度約為60m，玻璃面板寬為3m，高為1.6m。

　　當單索因受力要求截面積過大、造價顯著增加時，可雙索并聯。如中石油大廈(圖12)主入口處索網幕墻跨度為40.5m，高為40m，橫索和豎索間距分別為1.95，1.35m;縱橫索均采用兩根并聯索充當。本工程技術難點之一是入口處懸挑長度達14m的鋼結構雨篷，雨篷依靠剛性較弱的水平支承鋼桁架、索網中的豎索和后排豎向平衡拉索實現其穩定。

　　在一些特殊場合下，“平面單層索網幕墻”會變化為“折面單層索網幕墻”。最具特色的單層折面索網結構為北京新保利大廈索網幕墻(圖13)，其東北面的鋼索網幕墻寬為40～60m，高約為90m，由設于下方吊樓頂部與混凝土筒頂之間的兩道巨型鋼索分割成3個連續的折面。水平索間距為1.33m，豎索間距有兩種，分別為1.38,1.23m。

　　平面在采光頂中的應用，如北京金成大廈(圖14)，其地上18層中心區域設有中庭，屋頂設平面索網支承的玻璃采光頂，尺寸約15m×25m。縱橫向索的間距分別為1.5，1.91m。

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