玻璃幕墙张拉索杆支承结构体系受力特点及工程应用

　　摘要：张拉索杆支承结构支承的点式玻璃幕墙因其通透晶莹、轻盈简洁的优点在全国范围内得到了迅猛的发展，在商业建筑、公共建筑、办公建筑中得到广泛的应用。玻璃幕墙中常用的张拉索杆支承结构形式主要包括索桁架、自平衡索桁架、张弦结构、平面索网、曲面（词条“曲面”由行业大百科提供）索网、单向竖索等。

　　1 索桁架结构

　　索桁架自身通常呈对称形态，由一系列张力索和受压钢杆共同构成，张力索的上下两端均锚固于主体结构之上。幕墙支撑跨度较大时，常采用多段折线索桁架，多段折线索可形成弧线型或反复交叉型(图1);索桁架跨度较小时，可采用三段折线或四段折线索桁架，三段折线索桁架常见的形式有鱼腹式和鱼尾式两种(图2);四段折线索桁架通常呈弧线型或反复交叉型。

　　索桁架可在立面幕墙中竖向放置或水平放置使用，也可在斜幕墙(图3)或采光顶(图4)中使用;在圆形采光顶中可通过中间的刚性轮盘形成轮辐式索桁架(图5)。

　　2 自平衡索桁架结构

　　当主体结构无法承受索桁架中拉索拉力时，可将索桁架设计成梭形、在中部沿纵向设置粗刚性压杆。拉索两端锚固于刚性压杆，其本身形成张力自平衡体系(图6)。

　　3 张弦结构

　　张弦结构是由拉索、撑杆和刚性弦杆组合而成的自平衡体系。张弦结构中的拉索通常呈单向弧线形态，索中拉力会产生面外的推力，需要由恒定的垂直向荷载（词条“荷载”由行业大百科提供）平衡该推力。因此，张弦结构常用在采光顶(图7)或斜幕墙(图8)中。平面投影呈弧形的竖直立面幕墙，可在水平方向设置弧形索平衡张弦结构索中张力引发的面外推力(图9)。

　　4 平面单层索网结构

　　单层索网幕墙结构由纵横双向钢索交叉组合后承受外部荷载。绷紧的索网在承受外荷载时产生面外变形，索中张力增加，依靠变形后的索力在面外方向的分量来抵抗外荷载。单层索网幕墙结构通透性良好，应用广泛。如中关村文化商厦(图10)平面单层索网幕墙高约70m，宽为27m，分格尺寸为1.61m×2.25m;昆明长水机场(图11)平面单层索网玻璃幕墙长为324m，东西两翼高约为32m，最大高度约为60m，玻璃面板宽为3m，高为1.6m。

　　当单索因受力要求截面积过大、造价显著增加时，可双索并联。如中石油大厦(图12)主入口处索网幕墙跨度为40.5m，高为40m，横索和竖索间距分别为1.95，1.35m;纵横索均采用两根并联索充当。本工程技术难点之一是入口处悬挑长度达14m的钢结构雨篷，雨篷依靠刚性较弱的水平支承钢桁架、索网中的竖索和后排竖向平衡拉索实现其稳定。

　　在一些特殊场合下，“平面单层索网幕墙”会变化为“折面单层索网幕墙”。最具特色的单层折面索网结构为北京新保利大厦索网幕墙(图13)，其东北面的钢索网幕墙宽为40～60m，高约为90m，由设于下方吊楼顶部与混凝土筒顶之间的两道巨型钢索分割成3个连续的折面。水平索间距为1.33m，竖索间距有两种，分别为1.38,1.23m。

　　平面在采光顶中的应用，如北京金成大厦(图14)，其地上18层中心区域设有中庭，屋顶设平面索网支承的玻璃采光顶，尺寸约15m×25m。纵横向索的间距分别为1.5，1.91m。

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