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中国对世界幕墙技术发展的新贡献

中国建筑装饰协会铝制品委员会专家组成员 高级工程师 张芹 我国建筑幕墙经过二十多年发展，特别是二十世纪九十年代的高速发展，到了二十世纪末，我国已成为世界幕墙生产和使用大国。二十一世纪，我国建筑幕墙进入从世界幕墙生产和使用大国向世界幕墙技术强国发展的新阶段。２００２年我国生产、使用了约８００万ｍ２不含窗墙、砖砼墙面干挂石材及金属板外装修、采光顶和金属屋面建筑幕墙，到２００２年年底，我国共生产和使用了约５０００万ｍ２建筑幕墙，均超过世界当年幕墙使用量和全世界幕墙总使用量的二分之一。我国的幕墙技术和世界幕墙技术相比有哪些差距和多大的差距﹖最近有一篇文章说：“我国幕墙技术总体水平比世界幕墙技术落后二十年”、国内某大型幕墙企业负责人发表的文章说落后十年。但他们都没有说明落后在哪些方面，是幕墙的设计水平﹖还是幕墙加工工艺水平﹖还是幕墙安装施工水平﹖如果说落后二十年或十年，就意味着我国现在幕墙技术只达到世界１９８３年或１９９３年的水平，或者说目前世界幕墙技术水平我们要到２０２３年或２０１３年才能达到。我国幕墙行业拥有的自动加工机械加工中心、电脑控制全自动切割机已有几百台，比任何一个国家都多，我国几家大型企业拥有的这类世界最先进的加工机械数量不比世界上任何一家国外幕墙企业少。但按人口计算是台／５００－１０００万人，的确要比一般国家低，可能５０年后也不一定能达到国外人均水平。对幕墙安装施工，国内几百座１５０ｍ４２０ｍ高层建筑的建筑幕墙都是国内企业完成的，例如４２０ｍ高的上海金茂大厦建筑幕墙的安装也是国内企业独立完成的，而且金茂大厦的顶部几十米高的塔尖幕墙是世界上首次采用整体组装后用电脑控制的油压千斤顶联动顶升就位的。这些工程安装测量定位也是国内企业独立完成的，从这些方面看不出落后十年或二十年。我认为中国幕墙技术落后的主要方面是在幕墙新品种、新技术的原始创新方面和采用高新技术的高档幕墙落后于国外。国内目前采用的幕墙大部分是引进技术，虽然从二十一世纪开始，已有一些原始创新的幕墙及采光顶，如深圳市民中心平行弦玻璃采光顶、南京新街口地下商场人口的点支式玻璃幕墙与张拉膜组合体系等，但为数不多。国内绝大部分幕墙品种都是采用国外技术，但是在引入国外技术的基础上，中国的工程技术人员对发展这些先进技术做出了贡献。李国豪院士指出，在金茂大厦建造过程中遇到了型材壁厚和设计风荷载两个问题都是由中国工程技术人员试验、论证解决的。 由于中国每年建造近千万ｍ２幕墙，而且预计到２００５年幕墙会发展至１１５０万ｍ２／年左右，如此巨大的市场使人们看出了中国发展幕墙技术的学术价值和市场价值。同时也因存在巨大的市场，从政府、学校到企业都筹集资金投入幕墙技术的开发和研究，并在开发研究中取得了丰硕的成果，在某些领域对世界幕墙技术发展作出了新贡献。我从以下几个方面来介绍中国对世界幕墙技术发展的新贡献。 一、在世界上首创了建筑幕墙抗震性能振动台试验，通过抗震试验证明了脆性材料玻璃、花岗石做面板的幕墙，只要构造设计得当，也会具有良好的抗震性能。 二十世纪八十年代建筑幕墙在我国开始应用，到了九十年代呈迅猛发展之势，尤其是隐框玻璃幕墙发展更快，１９９２年全国使用量已达到１２０万ｍ２。而且这种幕墙大部分用在大城市主干道两侧的高层建筑超高层建筑上，这些道路人流密布，一旦有玻璃掉落，往往会造成群死群伤的严重后果。国外有个城市预测在玻璃幕墙集中地区的道路上，大地震时幕墙玻璃大量掉落，会在地面上堆成２ｍ高的玻璃碎片，使消防车等救护车辆无法正常执行任务。对玻璃幕墙在地震中的可靠性成了人们普遍关注的焦点，世界上还没有大量使用隐框玻璃幕墙的城市发生强烈地震的纪录，要掌握隐框玻璃幕墙在地震中的可靠性，唯一办法是通过振动台模拟试验来检验隐框玻璃幕墙的抗震性能。１９９２年上海市科委对隐框玻璃幕墙立项进行研制开发其中含抗震性能振动台试验。同济大学颜德恒教授、施卫星主任和他们的研究生马锦明、马彩霞接受了这个任务，进行建筑幕墙抗震性能振动台试验的研究开发。经过同济大学计算机网络全球检索和调查，未查到有关玻璃幕墙振动台模拟试验的纪录，也没有找到建筑幕墙抗震性能振动台试验方法的任何标准。在此前世界各国对建筑幕墙用拟静力试验来检验其平面内变形性能，但这种试验是在完全静止条件下，用有规则层间变位来检验幕墙平面内变形的。要进行隐框玻璃幕墙抗震性能振动台试验只有自己动手摸索制定试验方法。要制定试验方法，首先要搞清玻璃幕墙在地震中的破坏机理，我们通过各种渠道找到了墨西哥地震、旧金山地震、洛杉矶地震震害照片和录象带等地震纪录资料，经分析初步认识到建筑幕墙这种围护构件在地震中除了作用在幕墙上的地震动态作用会使其破坏外，幕墙依附的主体结构的层间变位，如果超过幕墙平面内变形容忍率也会将幕墙挤压破坏，日本坂神地震、台湾南投地震、阿尔及利亚地震的录象资料与上述预期破坏情况相吻合。按照这一原理，我们设计了安装框架用以安装玻璃幕墙，同时安装框架要模拟主体结构的层间变位来观察主体结构层间变位对玻璃幕墙的影响。１９９３年８月完成试验工作，世界上第一次隐框玻璃幕墙抗震性能振动台试验顺利完成。试验结果证明隐框玻璃幕墙具有优良的抗震性能，解除了人们对隐框玻璃幕墙的种种疑虑，使隐框玻璃幕墙步入快速发展的大道，以年均增长３５％的速度发展，到１９９７年，年使用量已达５００万ｍ２。在此期间同济大学又进行了多次玻璃幕墙抗震性能振动台试验，中国水利水电科学研究院、中国建筑科学研究院，华南城建学院也先后多次进行了石材幕墙、玻璃幕墙抗震性能振动台试验，积累了丰富的经验，也迫切需要就幕墙抗震性能的检测和评定方法制定科学、统一的标准。建设部１９９７８１号文件规定，由中国建筑金属结构协会和同济大学主持起草《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》ＧＢ／Ｔ１８５７５－２００１，于２００１年１２月１７日发布，２００２年５月１日实施。它是迄今为止世界上第一个也是唯一的建筑幕墙抗震性能振动台试验方法的标准。 同济大学、华南城建学院、中国建筑科学院等单位用这个试验方法进行几十次玻璃幕墙和石材幕墙模拟抗震试验。从隐框玻璃幕墙模拟抗震试验中得出的效应看出结构胶胶缝是减震构造，地震作用通过结构胶胶缝传递到玻璃上会衰减到１／３左右，和用叠层橡胶垫作基础隔层的房屋测得的结果相吻合。在主体结构层间变位时，胶缝伸长，即使达到厚度２倍后，一旦变位消失胶缝恢复原形，未观察到任何损坏迹象，证明用结构胶胶缝固定玻璃是所有固定玻璃方法中可靠度是最高的。 华南城建学院对石材幕墙抗震试验，各种连接形式钢销式、短槽式、通槽式、背栓式、小单元式的石材幕墙在０．６０ｇ前均未发现任何问题，０．６０ｇ时相当于９度强通槽式和短槽式各有一块局部有开裂，０．８０ｇ时相当于１０度背栓的封口件与钢框架上的挂勾脱开，螺栓连接松动，究其原因是连接件搭接量太小，对连接件进行改进，即将搭接量增加至１０ｍｍ后中国建筑科学研究院做抗震试验０．９０ｇ、层间变位１／５４时，没有任何损坏迹象。２００３年中国建筑科学研究院对中组部办公楼２×２．７ｍ分块的石材幕墙抗震试验，１．０ｇ及层间变位１／１００时幕墙完好无损。 二、玻璃幕墙光学性能 光是人们日常工作、学习、生活和文化娱乐活动不可缺少的条件。玻璃幕墙的光学性能就是研究光在玻璃幕墙上的合理使用，创造良好的光环境或满足各方的其他要求。 玻璃幕墙上的光照，对建筑功能和艺术效果均有直接影响，光照条件的优劣，对劳动生产率、产品质量、安全生产、人的视力健康和休息，均有直接影响。 随着科学技术的发展，人们物质和文化生活水平的不断提高，对采光照明的照度水平和光照质量要求也相应提高。 玻璃幕墙的光学性能设计，在艺术上处理建筑造型和室内外空间构图时，往往通过光和色的巧妙应用，可以获得意境独特的艺术效果。 设计玻璃幕墙时，必须充分考虑到日照和采光，使居室内有足够日照，使工作场所有充足的光线。但是过度的日照和太多的光线对人也有害处，所以必须适当加以控制。 建筑对采光的要求，一是采光的数量，二是采光的质量，采光的数量就是各种不同的使用环境所要求的照度，要求的照度同所观察的物体大小、颜色有关。不同的视看工作，要求有不同的天然照度系数，至于采光质量，主要是采光均匀度和眩光晃眼的程度。 玻璃幕墙为建筑物最充分利用天然采光创造了条件。天然采光就是利用天然光线解决建筑物的光照问题，为人们创造出良好的光环境，以满足工作、学习、生活、休息等各种需要。 现在对玻璃幕墙光污染议论纷纷，为了能有效防止光污染，首先我们要弄清什么是光污染，光污染是指过量的光辐射、紫外辐射和红外辐射对身体健康、人类生活和工作环境造成不良影响的现象。光污染包括可见光污染、红外污染和紫外污染三种，可见光污染比较多见的是眩光，照明器光亮度过高或对比过强造成的眩光使人的视力下降并迅速疲劳。夜间迎面而来的汽车前灯的眩光会使受到刺激的司机失控；夜晚街道、广场、运动场和广告照明溢射的什散光照进附近住宅将干扰居民的休息；电焊、溶炉、核爆炸等发出的强光和辐射是一种更严重的光污染，它能使受害者眼睛受到伤害。中国工程技术人员根据光学原理和实际测量，从理论和应用上对玻璃幕墙光学性能作了科学回答和具体规定。 合理解决建筑的采光问题，首先要了解天然光的特性，掌握它的变化规律，然后根据光气候资料和建筑要求进行采光设计。天然光的特性，是它随地理位置、季节和天气的变化而变化，影响室外天然光变化的气候因素叫光气候。因此掌握光气候基本知识是了解天然光特性，搞好玻璃幕墙光学性能设计的基础。 天然光由太阳的直射光和天空漫射光组成，室外照度就是这两部分光线产生的照度之和。天然光随地理位置和季节变化，在低纬度地区，太阳高度角大，阳光通过大气层厚度较薄，因而直射阳光强度大，高纬度区则相反，这就是说太阳光直射辐射强度随纬度增加而减少；从季节看，冬天夜长日短，比夏天的天然光总量少得多，室外水平照度ＥＨ和太阳高度角的正弦成正比，即ＥＨ＝ａｓｉｎｈ。 天空的云量和大气透明度对日照也有影响。低空天天空亮度最大，高云天次之，晴天天空亮度最低。大气透明度取决于空气污染和程度和云雾情况，室外地面反射光对室内光线也有影响，特别当积雪时，扩散光照度可提高一倍。点光源所产生的照度随受照面离光源的距离不同而变化，也就是说受照面离光源越远照度越小，照度和受照面离光源距离的平方成反比。 Ｅｈ＝Ｉα／Ｒ２ １ 式中：Ｉ－太阳辐射照度ＬＸ； α－反射率； Ｒ—距离ｍ。 当玻璃幕墙采用热反射玻璃时，对周围环境也会造成影响。以北纬４２０夏至日为例，晴天中午地平面照度为９４０００ＬＸ。热反射玻璃反射系数不同，所反射的光照度也不同，同时光随距离以米计的平方裒减，《镀膜玻璃》对各系列玻璃反射系数作了规定，最高为３６％±３％，最低为１５％±３％。上海市规定反射系数等于小于２６％，现将上述三种情况玻璃的反射光对不同距离的影响列表如下： ＬＸ 表１ 反射率 限度距离 ３６±３％ ２６％ １６％ 玻璃面 ３６６６０ ２４４４０ １５０４０ ３ｍ ４０７３ ２１７５．６ １６７１．１ １０ｍ ３６６．６ ２４４．４ １５０．４ ２０ｍ ９１．７ ６１．１ ３７．６ ２4ｍ ６３．６ ４２ ２６．１４ 3０ｍ ４０．７ ２７．２ １６．７４ 人们日常生活需要最低照度值： 设计室 ＩＯＯＬＸ 距地面０．８ｍ水平面 阅览室 ７５ＬＸ 距地面０．８ｍ水平面 办公室 ５０ＬＸ 距地面０．８ｍ水平面 宿舍 ３０ＬＸ 距地面０．８ｍ水平面 路灯 ２５ＬＸ 地面 也就是说照度在１００ＬＸ以内时，不会对人的视觉产生危害，这样可以推论玻璃幕墙在２０ｍ高度时不会对人产生危害。对人产生危害的是在３ｍ左右高度的玻璃，而ｌｏｒｎ以上时，控制玻璃反射率也可以减少危害。 玻璃幕墙的眩光，对汽车司机有一定的危害，大家知道人的垂直视角为２００－２２０，单眼水平视角为３００，双眼水平视角为３６０－４００，即玻璃幕墙反射光的眩光与视角相重时，影响司机视觉，危害交通安全，因此对十字和Ｔ形交叉路口的玻璃幕墙，要避免与司机视高１．５ｍ成≤１５０反射光的产生。 人们生活在充满太阳光的世界上，天空中高悬太阳，幕墙玻璃对入射的太阳光向外反射，其反射角等于入射角。玻璃幕墙反射光，远小于太阳光，在同一环境下照射到人体上的太阳光是幕墙玻璃反射光的数千倍，太阳光不形成光污染，玻璃反射光怎会形成光污染﹖ 综合以上分析可以看出，玻璃幕墙反射的太阳光，只有当反射光在人的视角内，且照度大于１００ＬＸ时，才会对人的视觉产生危害，即当太阳的方位与玻璃幕墙玻璃面的角度入射角形成的反射光，在人的视角范围内即入射角大于７５０时才会发生这种情况。入射角小于等于７５０时，只有抬头仰望，太阳反射光才进人人的视角，而当时太阳的直射光比反射光大成千上万倍，只要不抬头长时间仰视，两者都不会对人的视觉不会造成危害。太阳当顶时，入射角逼近另或当入射角比较小且照度不强的时候也不会对人的视觉产生危害。 玻璃幕墙也会对周围环境产生热污染，太阳辐射热一部份透射过热反射玻璃，一部分被热反射玻璃反射，一部分被热反射玻璃吸收，对吸收的部份又两次分配，分别传给室内和室外空气。采用玻璃幕墙建筑物和采用砌体围护结构的建筑最大的区别在于玻璃的蓄热能力特低，即太阳辐射热大部份被反射到周围空气中，很少一部份存储在玻璃幕墙中，而砌体围护结构可大量储存太阳辐射热，因为太阳辐射到地面单位面积上的热量是相等的，当一个地区幕墙比较集中时，在太阳照射期间反射给周围空气中的热量要比砌体围护建筑多，因此，这一地区室外空气温度比较高。而当太阳落山后，由于玻璃幕墙畜热少，这一地区的气温由于建筑物蓄热比较小，温度降低得快。而砌体围护结构建筑集中地区在太阳当空时，有很大一部份热量被围护结构吸收，反射到空气中的热量就相对比玻璃幕墙集中地区少，气温就要低一些，但当太阳落山后，由于围护结构蓄热向外辐射，空气中温度就要比玻璃幕墙集中地区降温慢得多。同时必须指出，根据热传导规律，玻璃幕墙反射的太阳辐射热只能传给周围空气，通过空气对流传给周围建筑物，不直接辐射到周围建筑物。 ＧＢ／Ｔ１８０９１－２０００《玻璃幕墙光学性能》对玻璃幕墙光学性能的要求作了规定。玻璃幕墙的设置应符合城市规划的要求，应满足采光、保温、隔热的要求，还应符合有关光学性能的要求。 １．幕墙玻璃产品应符合下列光学性能： Ａ一般幕墙玻璃产品应提供可见光透射比、可见光反射比、太阳光反射比、太阳能总透射比、遮蔽系数、色差。对有特殊要求的博物馆、展览馆、图书馆商厦的幕墙玻璃产品还应提供紫外线透射比，颜色透视指数。 Ｂ为限制玻璃幕墙的有害光反射，玻璃幕墙应采用反射比不大于０．３０的幕墙玻璃。 Ｃ幕墙玻璃的颜色的均匀性用ＣＩＥＬＡＢ系统色差ＡＥ表示，同一玻璃产品的色差ＡＥ应不大于３ＣＩＥＬＡＢ色差单位．本标准规定的色差为反射色差。 Ｄ为减少玻璃幕墙的影像畸变，玻璃幕墙的组装与安装应符合ＪＧ３０３５规定的平直度要求，所选用的玻璃应符合相应现行国家行业标准的要求。 Ｅ对有采光功能要求的玻璃幕墙其透光折减系数一般不低于０．２０。 ２．玻璃幕墙的设计与设置应符合以下规定： Ａ在城市主干道、立交桥、高架路两侧的建筑物２０ｍ以下，其余路段１０ｍ以下不宜设置玻璃幕墙的部位如使用玻璃幕墙，应采用反射比不大于０．１６的低反射玻璃．若反射比高于此值应控制玻璃幕墙的面积或采用其它材料对建筑立面加以分隔。 Ｂ居住区内应限制设置玻璃幕墙。 Ｃ历史文化名城中划定的历史街区、风景名胜区应慎用玻璃幕墙。 Ｄ在Ｔ形路口正对直线路段处不应设置玻璃幕墙。在十字路口或多路交叉路口不宜设置玻璃幕墙。 Ｅ道路两侧玻璃幕墙设计成凹形弧面时应避免反射光进入行人与驾驶员的视场内．凹形弧面玻璃幕墙的设计与设置应控制反射光聚焦点的位置，其幕墙弧面的曲率半径Ｒｐ一般应大于幕墙至对面建筑物立面的最大距离Ｒｓ，即Ｒｐ大于Ｒｓ。 Ｆ南北向玻璃幕墙做成向后倾斜某一角度时，应避免太阳反射光进入行人与驾驶员的视场内，其向后与垂直面的倾角应大于ｈ／２。当幕墙离地高度大于３６ｍ时可不受此限制。ｈ为当地夏至正午时的太阳高度角。 单元式幕墙技术是国外开发的，早在二十世纪五十年代国外就开始大量使用单元式幕墙，其中１９５２年建成的美国宾夕法尼亚州匹兹堡市阿尔康大厦Ａｌｃｏａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ是当时单元式幕墙代表作，二十世纪九十年代我国开始使用单元式幕墙，其中影响比较大的工程有上海金茂大厦、上海中银大厦、上海交银大厦、上海森茂大厦、上海新金桥大厦、上海民防大厦、上海金帆大厦、山东国际会议及展览中心等工程的单元幕墙。中国工程技术人员在建造这些单元式幕墙时，先是向国外学习，在建造中通过工程实践及各种风压变形、气密、水密、抗震试验，进行不断地总结，形成了具有中国特色的关于单元式幕墙系统理论。反过来用这种经过实践检验证明正确先进的理论来指导开发新型单元式幕墙，使单元式幕墙水密性能达到超高性能等级≥２５００Ｐａ。 ＪＧＪｌ０２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》规定：单元式玻璃幕的安装施工组织设计尚应包括以下内容： １、吊具的类型和吊具的移动方法、单元组件起吊地点、垂直运输和楼层上水平运输方法和机具。 ２、单元组件吊装顺序、始点和收口部位以及吊装、调整、定位、固定等操作方法； ３、收口工艺和操作方法； ４、幕墙施工组织设计与整个工程施工组织设计的衔接、单元幕墙收口部位应于总施工平面图中施工 机具的布置协调。如果采用吊车直接吊装单元组件时，应使吊车臂复盖全部安装位置。我们对单元式幕墙的研究，紧紧抓住单元式幕墙的接缝特点，也就是单元式幕墙的技术特点来展开的。 构件式幕墙是在主体结构上安装杆件立柱；横梁形成框格的，框格的外形、尺寸及外表面平整度是在杆件安装过程中调整、定位、固定形成的，杆件安装完毕形成固定在主体结构上的框格后，再安装玻璃金属板、石板、装配玻璃组件等形成幕墙，面板的接缝在一根整体杆立柱、横梁上，这个杆件在型材挤压时就是一个整杆件，面板固定在这个杆件上。上墙安装时先安装杆件，此时由于尚未安装面板，人可在外侧操作，对杆件进行调整、定位后固定，在杆件安装定位固定后再安装面板。 单元式幕墙在工厂已将单元组件制作完成，即面板已安装在单元组件框上，而单元组件与主体结构的连接构件安装在单元组件内侧，在吊装时单元组件与主体结构的连接必须在内侧操作。单元组件间接缝靠相邻两单元组件相邻框对插组成组合杆完成接缝，即它不是在一个整体杆件上接缝，而是靠对插组成组合杆完成接缝。幕墙的外形、尺寸精度是在工厂完成的，幕墙的外表面平整度是靠安装在主体结构上的连接件的安装精度和幕墙的构造厚度来保证的，在安装过程中无法调整。 由于单元式幕墙接缝构造上的特点，决定了单元式幕墙构造上的特殊性，这主要表现在下述三个方面： １、封口技术。单元式幕墙通过对插完成接缝，这样在上、下、左、右四个单元连接点上必然有一个四个单元组件对插件均不能到达的地方，此处必然有一个内外贯穿的洞，如何堵好这个洞是单元式幕墙设计中必须解决好的问题，即在设计型材前就要将封口的构造设计好，在设计型材断面时就要将封口构造体现在型材上，挤压出的型材断面就包含有封口构造要求，如果在设计时不考虑好封口构造，将造成不可弥补的损失。 对这个部位的处理，现在有两种方案，即横滑型和横锁型，这两种分类方法是根据地震作用下，单元组件反应的差别来划分的。横滑型构造是在左、右相邻两单元组件上框中设封口板，用这个封口板将上、下、左、右４个单元组件结合部位内外贯通的开口封堵，此封口板除了具有封口功能外，还是集水槽和分隔板把竖框分隔成每层一个单元。由于这个封口板嵌在单元组件上框的滑槽内，它比上单元下框公槽大，上单元下框可以在封口板槽内自由滑动，它不限制上单元下框在两相邻下单元组件上框内滑动，在地震作用下，在主体结构层间变位时原来上下一、一对齐的两单元组件，在主体结构层间变位影响下，上下两层单元组件发生相对位移，这时候上单元组件不再定位在原来对齐的下单元组件上框中，而有可能局部滑人相邻下单元组件的上框，由于这种滑动，在地震中单元组件本身平面内变形比主体结构层间位移小。以前国外有些人从拟静力试验的结果拟静力试验时采用规律性左右变位，单元组件有规律同向运动认为单元式幕墙由于这种滑动而减少了单元组件本身的平面变形。但在地震时单元式幕墙不像拟静力试验中只有同向运动而是随机运动，９４年同济大学用振动台法进行单元式幕墙抗震试验，发现单元式幕墙平面内变位带有随机性不是有规律同向运动，即在地震发生的最初阶段是同向运动，以后陆续发生异向运动，即相向运动和背向运动，相向运动时可能会发生相邻两单元接缝处杆件碰撞；背向运动时，相邻两单元接缝拉开，由于三维地震作用影响，拉开后恢复时杆件错位而碰撞，因此《高层民用建筑钢结构技术规程》ＪＣＪ９９－９８第九章第９．１．３条规定幕墙与主体结构连 接设计应考虑防碰撞问题。因此在设计单元组件左右接缝时，要使其搭接量比预期变位量大ｌｍｍ，防止两单元组件碰撞。１９９９年１０月中国建筑科学研究院建筑结构研究所背栓式连接石材幕墙抗震试验，试验中栓接头在大震中开始滑动，明显看到石材板块的滑移和碰撞缝间未注胶，这就要求对石材面板的留缝要比计算结果大ｌｍｍ，以防碰撞。 横滑型封口板的集水、排水功能比较成熟，如果设计得好，则可大大提高幕墙水密性能，即可以达到超高性能≥２５００Ｐａ水平。但这种封口板只能用于相邻两单元１８０度对插，即只能用于处于一个平面上的单元组件，如果两单元组件成折线或９０度对插，封口板就无法使用，同时这种封口板搁在上框底板上，两相邻组件上框底板构造厚度部份封口板无法封口，要采用辅助封口措施用胶带纸粘贴在竖框顶端形成底板，再注胶密封。 横锁型是在接缝处竖框空腔中设一个多功能插芯，这种插芯由两部份组成，对插的封口部份和一个向上开口其它五面封闭的集水壶组成，对插部份位于四单元交接处，集水壶位于下部，它集封口、集水、分隔于一身将横向空腔分隔成每一单元组件宽的一个独立空腔，由于多功能插芯位于上下两单元交接处，将上下两单元组合成一个整体，上下单元形成横向锁定，上单元组件不能在下单元组件上框中滑动，即左右相邻两单元不能滑动，而称横锁型。且单元组件固定在主体结构上，它的平面内变形与主体结构的层间变位几乎相同。从试验情况看，它的集水排水功能尚不理想，但它可用于单元组件任何角度对插，且由于插芯将上下两单元固定，左右两单元组件不能运动，所以不会发生碰撞。在地震作用下，其地震作用下变位与元件式相同，即竖框随建筑物主体结构层间位移进行平面内变形，对单个单元组件来讲其平面内变形率大于横滑型与主体结构层间位移一样大小。因此，在设计单元式幕墙一定要对此有清醒的认识。 ２．收口技术。单元式幕墙单元组件间靠对插完成接缝，因此它的安装顺序要求非常严格，即每一层要横向按次序一块接一块对插，当中不能留空位因为对插接缝无法平推进入空位，安装完一层再安装上一层，最后一个单元如何与相邻两单元连接是一个难点，因为已安装固定的左右两单元组件之间距净空比单元组件实际宽度要小，这个组件无法在水平方向平推进入空位，也不能先插一侧再插另一侧，这样在设计时，对最后一个单元组件的组装要考虑好接缝方法现在一般采用二加一收口法，一处收口点留三单元空位，收口时两单元组件平推进入空位，再从上向下插最后一单元组件或用先固定相邻两不对插件的组件，定位固定后插入第三者插件完成接缝，第三者插件与单元组件要错位插接，达到互为封口，由于收口处理技术比较复杂，因此最好每层只设一处收口点，这就要求在设计时就确定好收口点位置及相应的收口方法，非设计收口部位不能中断安装过程而留空位，在编制施工组织设计全部土建工程而不是幕墙工程分部的施工组织设计时，特别是施工总平面图设计时要注意到单元式幕墙横向一、一对插的特点，将施工机具布置在单元式幕墙收口部位，不能任意布置，因为高层建筑的塔吊、施工电梯等施工机具，每隔三层左右要和主体结构拉接一次，这些拉接件将使单元组件无法通过而中断安装而留下空位，要待这些机具拆除后才能收口，难度就相当大，即使采取一些临时措施，效果也不会理想。因此对采用单元式幕墙的建筑，在编制总施工组织设计时，施工总平面图要按单元式幕墙组装规律，将施工机具布置在单元式幕墙收口部位，这是实现工地工期短的关键。 ３．单元式幕墙与主体结构的连接与吊装 单元式幕墙是靠相邻两单元组件在主体结构上安装时对插完成接缝的，这样它在构造和连接处理上与构件式幕墙有着重大的区别。我们必须认识它的这些特点，才能做好单元式幕墙。 在主体结构上安装单元式幕墙的连接件，要对一个安装单元全高或８－１０个楼层一次全部安装调整到位，用连接件的安装精度来保证单元式幕墙的安装质量，即单元式幕墙外表面的平整度是靠连接件的安装精度和单元式幕墙单元组件构造厚度的精度来保证的。 单元式幕墙的单元组件在工厂已将面板玻璃、铝板、花岗石板装配好，在主体结构上安装连接要在室内一侧操作，因此内侧必须要有操作空间由于手无法穿过面板在外侧进行操作，这样对楼板与柱外边平齐或柱外边突出楼板或实体墙的建筑，如果单元组件与主体结构的连接点布置在柱位实体墙面上，安装时操作难度很大。而当建筑立面上幕墙分格必须在柱位时，就要在设计上采取措施在柱宽以外楼板上设连接点，使连接点避开柱位。 在实体墙面上布置连接点，由于要使一个安装单元全高或８－１２个楼层的所有连接件三向精度一次全部调整到位，就需用多个吊蓝例如在实体墙面上安装调整连接件有时要在三个层面，每层配３－５个吊蓝进行安装调整，这时安装调整连接件用的工时可能是吊装固定单元组件用的工时的３－５倍。而且由于组件内侧没有操作空间，要求连接件在三向全部达到位置要求的精度，且单元组件上的连接构件与连接件的配合要完全吻合才能在吊装时一次就位成功这很难做到，如果主体结构上的连接件和单元组件上的连接构件的配合公差稍大，就无法顺畅安装到位，有时就要采用野蛮的敲、击方法迫使单元组件就位，即使这样也还会有部份组件无法完全安装到位。 单元组件在主体结构上安装连接是相邻两单元组件对插接缝和单元组件与主体结构的连接对插扣、挂同时进行，安装在主体结构上的连接件除安装精度要保证单元组件的安装质量外，还要在吊装固定过程中具有一定的调节可能，也就是说连接件要具有三向六自由度三维方向移动和绕Ｘ、Ｙ、Ｚ轴转角。它分两个阶段实施，即连接件在主体结构上安装时的调整和吊装过程中的微调。为保证单元式幕墙外表面平整度，在主体结构上安装连接件时，要使Ｚ方向一次完全到位，即连接件安装固定后不能有Ｚ向位移，Ｘ、Ｙ向要初步调整到位，且在设计连接件单元组件上的连接构件时，要使它们在安装过程中，在Ｘ、Ｙ向能微量调整位移和绕Ｘ、Ｚ轴能微调转角，以使吊装就位能顺畅实施。调整到位后，在Ｘ方向，一侧要固定定位，另一侧要能活动并复位。 单元式幕墙在吊装时，两相邻上下、左右单元组件通过对插完成接缝，它要求单元式幕墙用的铝型材不仅外观质量要完全符合ＧＢ／Ｔ５２３７的规定，而且还要提出补充要求，即对插件的配合公差和对插中心线到外表面的偏差要控制在允许范围之内。单元式幕墙单元组件上的连接构件与安装在主体结构上的连接件的固定与上述相邻单元组件对插同时进行，这样单元式幕墙的质量控制流程和构件式不一样，构件式幕墙质量控制环节为杆元件制作结构装配组件制作和安装两三个环节，而单元式幕墙除了控制杆元件制作质量外，还要控制单元组件框制作、单元组件组装、在主体结构安装连接件的质量，最后才是吊装固定的质量控制。在单元组件组装时要特别强调单元组件上的连接构件的安装偏差，要使单元组件上的连接构件和安装在主体结构上的连接件的配合公差控制在允许范围之内，才能保证安装好的单元式幕墙外表面平整度等项指标达到幕墙质量要求，并且使吊装就位能顺畅实施。如果两者配合公差超过允许范围，则单元组件吊装就位过程很难做到顺畅，往往要采用一些野蛮方法进行敲、击迫使其勉强就位。这时连接构件在连接处发生位移，或迫使杆件挠曲后就位，这样单元组件就产生了装配应力或连接局部破损松动，影响安全使用和寿命，同时影响安装后的整体质量，降低性能水平。 ４、单元式幕墙的质量控制根据单元式幕墙的特点，不能只控制元件制作和安装两个环节，而要分为元件制作、单元组件框制作、单元组件组装、连接件安装和吊装五个环节来控制，《玻璃幕墙工程技术规范》ＪＧＪ１０２－２００３对此作了详细规定见表广表６。 Ａ单元组件组装 单元式幕墙主要工作量是在工厂完成的，在工厂除要对元件竖框、横框、面材进行加工外，还要将这些元件组合成单元组件，它包括单元组件框拼装，装配组件制作和单元组件制作，现分叙如下 （１） 单元组件框拼装。将已加工好的竖框、横框用规定的连接方式拼装成单元组件框，这是制作单元组件的第一步，单元组件的拼装视设计方案而异。一般矩形单元组件拼装有两种方案，其一是竖框夹住横框，用自攻螺栓攻人横框的螺丝槽，形成单元组件框，这种方案的好处是横框单一、平整，可用简单型式的封口板封口，另一种方案是用竖框夹住下横框，并用自攻螺栓固定，上横框盖在竖框上，并用自攻螺栓攻人竖框连接固定，这种方案竖框也要设螺丝槽，同时封口板要根据上横框上螺丝的位置，底板要设计成几道凹槽型，造型比较复杂，单元组件框拼装完成后，成为单元组件雏形，为下一步组装单元组件打下了基础。 单元组件框制作当采用自攻螺钉连接时，每处螺钉不应少于３个，螺钉直径不应小于４ｍｍ，螺钉槽内径的最大直径与最小直径和拧人性能应符合表２的要求。 表２ 螺钉公称直径（mm） 孔径（ｍｍ） 扭矩Ｎ．ｍ Ｍｉｎ Ｍａｘ ４．２ ３．４３ ３．４８ ４．４ ４．６ ４．０１５ ４．０６５ ６．３ ５．５ ４．７３５ ４．７８５ １０ ６．３ ５．４７５ ５．５２５ １３．６ 单元组件框允许尺寸偏差见表３。 单元组件框允许尺寸偏差 表３ 序号 项目 允许偏差 检查方法 １ 框长(宽)度 ≤2000 ±1.5＞2000 ±2.0 钢尺或板尺 2 分格长(宽)度 ≤2000 ±1.5＞2000 ±1.5 钢尺或板尺 3 对角线长度差度 ≤2000 ±2.5＞2000 ±3.5 钢尺或板尺 4 按缝局低差 ≤0.5 游标深度尺 5 按缝间隙 ≤0.5 塞 片 6 框面划伤 ≤3处 总长≤100 7 框料擦伤 ≤3处 总面积≤200mm （２）装配组件制作。隐框玻璃幕墙装配组件系指用结构胶 将玻璃和铝合金型材框付框粘接在一起所组成的单体构件。该单体构件为隐框幕墙的基本组件，当单元式幕墙采用隐框时，必须先制作此组件，然后将此组件与单元组件框固定组合成单元幕墙组件装配组件制作还包括铝板制作和花岗石板组件制作。 ３单元组件组装。在单元组件框制作完工，装配组件结构胶固化期满，即可进行单元组件组装，所谓单元组件组装就是将结构装配组件或单块玻璃铝板、花岗石板及相应的配件安装到单元组件框相应部位，从而形成完整的单元组件，单元组件组装有两种工艺：ａ、．立式。将单元组件框固定在特别的立框架子上，再将装配组件单块玻璃，铝板，花岗石板等安装到相应的设计位置，并加以固定。这种工艺能直观的检查单元组件质量，但工艺难度较大；ｂ．卧式。可在平台或滑动式流水线上组装，这种工艺工艺难度较立式的小，且可流水作业但对质量检查不如立式直观。 Ｂ、单元组件吊装固定：单元组件吊装是指将已制作完成的单元组件运到工地后，将单元组件吊到预定位置后的安装和固定地作业工序。 （１）测量、定位、放线。在土建结构工程施工完毕，并验收合格后，就要进行测量定位，对土建结构施工的误差在此阶段消化，分配，并调正原来分格尺寸，务必要使误差不积累在最后一个分格，在此基础上，将定位线划在楼板（墙栓）上，作为安装连接件的依据。 （２）连接件安装。首先检查预埋件平面位置及标高，连要将施工误差较大的预埋件处理，调整到允许范围内才能安装转接件，必须强调指出，单元式幕墙的平面位置是靠连接件位置来保证的，连接件安装质量决定幕墙安装质量，即幕墙与边接件固定后，幕墙平面不能再调正，如果连接件安装位置偏差过大，则幕墙安装质量将无法保证，因此连接件安装要一幅幕墙（或一幅幕墙的一个安装单元）一次安装完毕并检验合格。 单元式幕墙的连接件是指与单元式幕墙组件相配合，安装在主体结构上的连接件，它与单元组件上的连接构件对插（接）后，按定位位置将单元组件固定在主体结构上，由于它们是一组对插（接）构件，有严格的公差配合要求。同时单元组件上的连接构件与安装在主体结构上的连接件的对插（接）和单元组件对插同步进行，即使所有构件均达到允许偏差要求，但还是有偏差存在（有时累计偏差也不小），就要求连接件要具有Ｘ、Ｙ向位移微调和绕Ｘ、Ｚ轴转角微调功能。单元式幕墙外表面平整度完全靠边接件的的位置的准确和单元组件构造（厚度）来保证的，在安装过程中无法调整，因此连接件要一次（或一个安装单元）全部调正到位，达到允许偏差范围。 ３单元组件吊装。 单元组件吊装目前采用的有三种工艺 ａ、塔吊直接吊装。它的好处是单元组件运到工地地面上即可直接吊装，它要求塔吊要覆盖建筑物周边，塔吊将单元组件吊到预定位置后与连接件固定，单元组件安压工序即告完成，用塔吊吊装的另一个问题是塔吊的任务是多方面的，因此在时间安排上有一定难度，而且往往会因其他工种吊装而挤幕墙吊装形成窝工。 ｂ、少先组合吊吊装。每隔一定楼层３－５层在楼层上设少先组合吊进行幕墙吊装作业，此时每隔一定楼层要设吊装平台作为少先吊转场作业的过渡平台并作为吊运单元组件的平台，这些作业还要使用塔吊，即塔吊将少先吊转运预定楼层组合吊可利用施工电梯转运，并将单元组件先运到待装的楼层，用少先组合吊吊装就位固定。 ｃ、专用吊具吊装 ａ专用吊具运行轨道设置。这种轨道利用已安装好的转接件安装，即轨道固定在连接件上，并形成环形闭合，电动葫芦在轨道上运行，运行轨道每１２－１５层移位一次。 ｂ上料平台。上料平台是为吊装的单元组件提供卸装的平台，运输平板空车停在平台上，塔吊将单元组件卸在平板车上，运人楼层指定的位置上。 ｃ吊装时，先将电葫芦定位到单元组件待装位置。再用平板车将单元组个运到待装部位的楼板外沿，用电葫芦将组件吊起下放到设定位置，插入下层已装好的相对应的单元组件的上框。测量标高后，用弓形收紧器将左右两单元组件调整到设定位置后，与连接件固定。 ｄ、特种吊具吊装。 特种吊具吊装的轨道设置与上料平台设置与专用吊具吊装是一样的，只是特种吊具具有在轨迹上行走能力，其起吊点固定在楼层某一处几处并在该处设翻板机。单元组件运到此点后被安置在翻板机上，吊车起吊后安置单元组件的托板在翻板机轨道上滑行，将其中部滑到楼板前沿时单元组件竖直，这时再起吊，这样单元组件在起吊过程中不与任何机构发生摩擦，保证了组件的完好。起吊后，吊具载着单元组件在轨道上运行到设定位置，下放插入下单元组件，并与连接件固定。单元组件吊装完毕，要进行保护，一般采用敷设塑料布将整幅幕墙保护起来，以免室内其他工种操作损伤幕墙。 在适应时期安装防火、防雷装置，这时整个单元幕墙安装才告结束。 ５、单元组件元件，配件配送管理 单元式幕墙组装时，为了减少运输工作量，往往要在工程所在地组装，还有一些元部件如玻璃，花岗石板等为外购件要由供货厂所在地加工后供货，这样单元组件的元部件配送管理就显得十分重要，因为单元组件的制作要按吊装顺序的要求组装，这样一个一批单元组件所需全部元件、部件要全部送到组装厂后才能完成这一个一批单元组件的组装，按安装顺序的要求送往工地吊装。如果缺一个元件，就有一个单元组件无法组装，而工地就会因缺这一单元组件而使整个吊装工作停下来。已施工的单元幕墙工程都程度不同的发生这类问题，如漏加工一个元件或装箱时漏装一个元件而使整个组装、吊装工作停下来，也发生过由于装某一元件的箱子压在最内面的最下层无法取出，也有不知某个零件装在那一箱子里无法找到，只好临时在组装地购某零件凑合此时零件质量、色差不能保证，有时不得不将未安装玻璃花岗石板的单元组件吊装固定，待后再搭脚手架安装玻璃花岗石板，所化费用是一个单元组件吊装费用几十倍、几百倍甚至上千倍。 单元组件的元件、部件配送管理首先要对安装顺序作出计划，对每一安装阶段的单元组件的型号作出统计，排出这些单元组件各种规格的元件、部件的数量和加工计划，加工完成后，将这些元件、部件装箱送往工地组装车间组装。组装车间在收到这些组件后，要按照后组装用的元部件箱在内下，先组装用的元部件箱在外上的原则堆放，以便按组装顺序取用。现在国内已开发出计算机配送系统软件，由计算机排出安装计划及加工计划。加工完毕以后，按计划装箱，每一箱内所装元部件清单输入计算机，由计算机与原来的装箱计划核对无误后再打包启运，并通过计算机网络将装箱清单及所对应组装单元组件型号通知组装车间，这样就能保证每安装阶段全部单元组件所需元件、部件全部一次到位，并且比较容易取出这些元部件进行组装，从而保证吊装按计划进行，避免各种不应有损失。 四、ＪＧＪ０２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》指出“明框玻璃幕墙的接缝部位、单元式幕墙的组合对插部位和幕墙开启部位，宜按雨幕原理进行设计”。 二十世纪六十年代，挪威对外开木窗雨水渗漏机理进行了研究，随后又对墙体的雨水渗漏进行了研究。以后加拿大的科学家引用挪威的研究成果，也开始了一系列的墙体渗漏研究工作，１９６２年挪威建筑研究院出版了ｆｉｖｉｎｄ Ｂｉｒｋｅｌａｎｄ所写《幕墙》，在这篇论文中对雨水隔离区Ｒａｉｎ ｂａｒｒｉｃｒ的理论进行了解释和讨论。６８年加拿大国立研究委员会的Ｇ·Ｋ·Ｇａｒｄｅｎ出版了《雨水渗漏及其控制》一书，在这本书中第一次出现了。雨幕″和“雨幕原理”术语。这本书直到现在仍然是主要参考文献，有其相当宝贵的历史价值。其后六年间Ｇａｒｄｅｎ先生及其助手出版了一系列关于渗漏及其防治为主的研究报告和论文，内容更加详尽并涉及到更多方面。 “雨幕原理”在全世界３０多年的应用中进一步发展，在欧洲有“防止天气作用的两层法”ｔｗｏｓｔａｇｅｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｗｅａｔｈｅｒ－ｔｉｇｈｔｉｖ被广泛应用，但是有些公“″雨幕原”。作了不正确诠译，于是有“等压原理”的出现与之相对应有内排水设计，还有人提出了所谓新的防水方式是用疏导的方式，先引水人等压腔内再引水流出墙体。为了达到等压，单元式幕将部份或所有接缝维持开放，但是等压腔并不是一个通气的空间，它必须被限制在一定范围的通气空间才能有效地产生等压效应，“等压腔内的压力必须随时维持大于或等于室外的压力”。与之相呼应出现了“等压原理图”，有部分幕墙厂按等压原理及等压原理图设计幕墙，这不仅未能提高抗雨水渗漏能力，而且渗漏更为严重。这引起人们的反思，从正反两方面进行试验和研究，对“雨幕原理”有了进一步认识，同时在应用上也有了发展。超高性能水密性单元式幕墙≥２５００Ｐａ有广泛发展和应用。 消除金属幕墙雨水渗漏的最可靠的方法之一是在其设计中应用雨幕原理，形成压力平衡。到目前为止似乎只有相当少的设计人员对于这一理论的实质有一清楚的理解，而绝大多数的建筑师会承认对于这一术语的含义仅有模糊的概念。甚至那些少数公认的专家，他们曾率先应用这一理论，也还声明仍然要对其作深入的学习和领会。 雨幕原理是一个设计原理，它指出雨水对这一层“幕”的渗透将如何被阻止的原理，在这一原理应用中，其主要因素为在接缝部位内部设有空腔，其外表面的内侧的压力在所有部位上一直要保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态，其中提到的外表面即“雨幕”。压力平衡的取得是有意使开口处于敞开状态，使空腔与室外空气流通，以达到压力平衡。这个效应是由外壁后面留有空腔所形成，此空腔必须和室外联通才能达到上述目的，由于风的随机性造成的阵风波动亦需在外壁两侧加以平衡。 首先，应该分清“雨幕原理”和“压力平衡设计”这两个术语，虽然两者之间紧密相关实际上可说是相互依存的，但严格地区分，两者并非同义语。“雨幕”仅指墙体或墙体元件的外皮或表面的暴露于外界气候因素部分。“雨幕原理”是一设计原理，它指出雨水对这一层“幕”的渗透将如何被阻止的原理。由此可知“雨幕原理”的应用对于取得压力平衡设计是必要的扳过来说，一个压力平衡设计又依赖于这一原理。 “雨幕原理”的核心是消除渗漏三要素中的任何一项来达到不渗漏。大家知道，幕墙发生渗漏要具备三个要素 Ａ、幕墙面上要有缝隙 Ｂ、缝隙周围要有水 Ｃ、有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用。 这三个要素中如果缺少一项渗漏就不会发生如果将这三个要素的效应减少到最低程度，则渗漏可降低到最小程度。在外壁，水和缝隙是无法消除的，只有在作用上下功夫，通过消除作用来使水不通过外壁缝隙进人等压腔。在内壁，缝隙和作用特别是压差不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁雨幕发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水迸不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。这个设计的核心原理就是外壁雨幕内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中水的因素来达到整体单元式集。内封口板又将杆件空腔分隔成较短的分隔单元，减少等压腔与室外压力差，从而减少通过开口渗人等压腔的雨水。增设外封口板，将沿板材付框构造厚度处竖向空腔这个腔位于披水内侧与杆件组成的空腔外壁之间分层分隔，使沿这个空腔下落的水分层排至室外，避免水沿全高下落愈往下水层愈厚的情况发生，减少这些水渗人等压腔的可能，同时外封口板将每层竖向接缝的开口遮挡成为向下的开口构造，使水由于重力而下落无法长驱直入等压腔，而且保持空气流通，达到水不会由于重力作用或气流渗入等压腔的目的。采用这些构造的单元式幕墙经数次检测，其水密性均在２５０ＯＰａ以上，即在室内外压差超过２５０ＯＰａ时不发生严重渗漏，气密性达到＜０．０５ｍ３／ｍ．ｈ 张拉索杆结构点支式玻璃幕墙在我国使用时间虽然不长，但其发展相当迅猛，２００２年达到年使用量约７０万平方米。我们必须清醒的看到此类结构在国内出现时间不长，同工程应用相比，理论研究相对滞后，还必须指出对于这种新兴起的结构形式，无论是德国、美国、以及其他一些国家的研究机构都没有形成一套成型的理论体系，已建工程的分析、设计一般参照悬索结构或预应力钢结构相关理论，从目前的应用和发展现状看，无论是材料的力学性能，建筑物理性能，还是结构的工作性能、设计理论和分析方法等一系列技术尚待解决。可喜的是我国沈世钊院士、刘锡良院士、吕志涛院士、董石磷院士、李少甫教授、张其林教授、冯健教授等及一大批博士后、博士、硕士都对此进行了研究开发。发表了几百篇论文和试验研究报告，特别是清华大学建筑玻璃与金属结构研究所从拉索、连接件到玻璃作了全面系统的研究，发表了系列的研究报告，还有很多幕墙企业、高等院校、科研院所对此进行了研究，取得了一批研究成果，这些成果从各个方面揭示了张拉索杆结构的工作原理，对一些基本概念提出了较为系统的论述，学习和掌握这些成果，对建立张拉索杆结构成套理论和应用体系会有很大推动作用。有关工程技术人员在系统总结实践经验基础上，对张拉秦杆结构深人研究，经过全国有关部门人员的努力，初步建立起适合我国国情、并具有世界先进水平的张拉索杆结构的理论体系和分析计算方法。 张拉索杆结构点支式玻璃幕墙已发展为拉索杆点支式玻璃幕墙、单层索网点支式玻璃幕墙、张拉自平衡索杆结构点支式玻璃幕墙体系，前两种使用于锚定结构能承受张拉力的建筑，在主体锚定结构不能承受张拉力时，使用张拉自平衡索杆结构。同时可用三者中任何二三种组合成张拉索杆结构体系。对于层高较高的建筑，往往用桁架作为主支承结构，当桁架按每块玻璃宽度设置即玻璃全支承在桁架上时为桁架点支式玻璃幕墙，当桁架按多块玻璃宽度设置时，需在桁架上设置水平拉索杆，或张拉自平衡索杆结构作为横向支承，在竖向桁架上和水平支承结构上分设钢爪以固定玻璃，即为竖向桁架、水平拉索杆或竖向桁架、水平向张拉自平衡索杆结构点支式玻璃幕墙。当采用水平拉索时要注意边柱伸缩缝处柱对水平张力的平衡。而水平张拉自平衡索杆结构的水平张力由梭形的自平衡结构中的压杆承担，不传给桁架柱，桁架柱只承担张拉平衡结构索杆的支座反力。 ＪＧＪ１Ｏ２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》规定“主体结构应能承受拉杆体系或拉索体系的预拉力和荷载作用产生的内力”。 张拉索杆结构点连接全玻璃幕墙是将玻璃面板用钢爪固定在张拉索杆结构上的全玻璃幕墙。它由三个部份组成玻璃面板、张拉索杆结构、锚定结构。 张拉索杆结构是跨越幕墙支承跨度的重要构件，张拉索杆结构悬挂在锚定结构上，它由按一定规律布置的高张强度的索及连系杆组成。张拉索杆结构起着形成幕墙系统，承担幕墙承受的荷载并将其传至锚定结构的任务。 锚定结构是指支承框架屋面梁、楼板梁、地锚、水平基础梁等组成，它承受张拉索杆结构传来的荷载，并将它们可靠地传向基础，同时锚定结构也是张拉索杆结构赖以进行张拉的主体。张拉索杆结构要强力拉紧后才能形成幕墙系统，为了获得稳定的幕墙体系，必须施加相当的拉力才能绷紧，跨度越大，所需的拉力就越大，为此就须要有承受相当大反力的锚定结构来维持平衡。张拉索杆结构依托的锚定结构和采用刚性结构幕墙的主体结构的要求是不一样的：采用刚性结构幕墙的主体结构除了使用荷载结构自重和活、雪荷载外，只承受由幕墙连结件通过点连结传来幕墙上的水平作用风荷载、地震作用和竖向作用自重。张拉索杆结构依托的锚定结构除了承受上述作用外，还要承担张拉张拉索杆结构的预应力以及张拉索杆结构受荷后产生的拉力反推力，这就要求这些锚定结构在主体结构使用荷载和张拉索杆结构拉力共同作用下能满足安全使用，即其承载能力在上述荷载共同作用下，要满足要求，其正常功能挠度也要在控制范围之内。如果锚定结构在承担使用荷载后，其承载能力不能承受张拉索杆结构的拉力，这样拉索式点连接幕墙就不能施工或要采取加固补强措施。张拉自平衡索杆结构的张力由梭形的自平衡结构中的压杆承担，不传给锚定结构，锚定结构只承担张拉平衡结构索杆的支座反力。 玻璃面板由安装在张拉索杆结构上的钢爪进行固定，作填缝处理后，最终形成幕墙系统。玻璃面板、张拉索杆结构、锚定结构组成幕墙系统。 玻璃面板、张拉索杆结构、锚定结构三者互相依存、互相制约、互相影响。张拉索杆结构要悬挂在锚定结构上进行张拉，才能形成具有固定形状和刚度的桁架。因此，锚定结构除了承受主体结构使用荷载自重、活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用外，还要承受张拉索杆结构的预拉力以及张拉索杆结构受荷后产生的拉力反推力。而且这个拉力相当大，它产生的效应有时甚至会超过使用荷载作用的效应，如果在设计建筑物主体结构时，对支承张拉索杆结构的锚定结构不考虑张拉索杆结构拉力产生的效应，拉索式点连接玻璃幕墙就无法使用改用刚性桁架或必须对主体结构进行加固补强这时可能会影响其建筑效果，同时锚定结构在施工和使用过程中的挠度变位等又对张拉索杆结构和面板产生影响，影响张拉索杆结构的有效预应力（预应力损失值和张拉索杆结构的形状，从而影响面板的位置和效应，面板的刚度也会影响张拉索杆结构的刚度和稳定。 张拉索杆结构是柔性的张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋于其一定的形状，才能成为能承受外荷的结构。在给定的边界条件下，所施加的预应力系统的分布和大小这是一套自平衡的内应力系统，同所形成的结构初始形状是相互联系的。如何最合理地确定这一初始形状和相应的自平衡预应力系统，就是张拉结构“外形确定”或更确切地称之为“初始平衡状态的确定”这一命题要解决的任务，这是张拉索杆结构这种张拉结构设计中的一个关键问题。张拉索杆结构以一系列受拉索为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的索系，并悬挂在相应的锚定结构上。在锚定结构不能承受张拉索杆结构的张力时可用张拉自平衡索杆结构，这种结构的张力由自平衡杆来平衡，张拉自平衡索杆结构一般为梭形，中央的压杆用来平衡两侧拉索的张力，我们对张拉自平衡索杆结构的张力平衡要有全面的认识，即在始态它平衡两索的预应力，此时压杆在对称的预应力下是轴心受压结构，而在承受水平作用后，张拉自平衡索杆结构一侧张力增大要求不能大于索强度设计值，另一侧预张力由于索回缩而逐步损失要求回缩后的长度不能小于下料长度，即不发生松弛，此时张拉自平衡索杆结构为偏心受压结构。 张拉索杆结构是靠结构变形后产生的拉力来平衡外荷，张拉索杆结构既连结玻璃面板又连接主体结构，既要有足够的索变形以平衡外荷，又要求变形不致过大，从而保证玻璃面板和建筑立面的平整性和水密性。 张拉索杆结构由两层索承力索、稳定索以及它们之间的联系杆组成，双层索和连系杆一般布置在同一竖向平面内，双层索系要分别锚固在稳固的锚定结构支承框架、地锚、水平基础梁等上，这样才可以对体系施加预应力，对索系进行张拉，使索系绷紧使索内保持足够的预应力，以保证索系具有必要的形状、稳定性。由于存在预应力，两层索一起抵抗水平荷载作用，从而整个索系的刚度得到提高。预应力双层索系是解决张拉索杆结构形状、稳定性问题的一个十分有效途径。 每榀张拉索杆结构在平面内是稳定的，但在平面外是很不稳定的。如果单榀张拉索杆结构侧向之间没有支撑把它们互相连接起来，结构就会因为整体失稳而破坏。为了满足设计要求和保证结构稳定，希望考虑玻璃的作用，也就是把玻璃作为张拉索杆结构的横向支撑。这样做在某些情况下能达到目的，此时玻璃将不可避免地要参与张拉索杆结构体系的工作，成为索系的分布结构，而玻璃会由于附加内力而破坏，一旦玻璃破碎，张拉索杆结构体系将失稳，因此，想利用玻璃来加强结构的刚度以减少或取消侧向支撑的方法是不可取的。 清华大学建筑玻璃与金属结构研究所对清华大学游泳馆张拉索杆结构的分析，当取４列分别用Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ表示，６行分别用１、２、３、４、５、６表示计算简图，当玻璃成为刚架间的侧间支撑，则刚架间可以不用附加侧间支撑。分析表明如果在使用中发生玻璃破碎，在某块玻璃破碎后构成的几何形状为几何不变体系，则结构是稳定。一旦中部的玻璃破碎，无论是两块或多块玻璃破碎，结构都要丧失稳定而倒塌。同时在结构没有丧失稳定性的几种情况中，玻璃的应力是非常大的，在使用过程中不能保证玻璃不发生破碎，即这几种情况也是很不可靠的。 玻璃对钢架稳定性的影响 表４ 序号 玻璃缺损情况 结论 １ Ｂ列全无 结构不稳定 ２ Ａ列全无 结构不稳定 ３ Ａ２无玻璃 结构不稳定 ４ Ｂ２无玻璃 结构不稳定 ５ Ｂ４下及Ｂ５下无玻璃 结构不稳定 ６ 上（下）片全无 结构稳定 ７ １行全无 结构稳定 ８ ６行全无 结构稳定 ９ ５行及６行的上片无玻璃 结构稳定 张拉索杆点支式幕墙除自重外还要承受风荷载和地震作用，ＧＢ５０００９《建筑结构荷载规范》规定当计算围护结构时Ｗｋ＝βｇｚμｚμｓＷＯ 以上计算只考虑了平均风对结构静力作用，实际上风具有明显的阵性，即其速度是脉动的，它对结构的作用是动力的，在阵风作用下结构将产生振动。由于张拉索杆结构属柔性支承体系，在风荷载作用下易产生较大的变形和振动，如何确定动态风荷载对张拉索杆结构位移和内力的影响是一个必须正视的问题。白云机场张拉索杆结构三种结构方案，静力分析结果表明，均能满足内力和变形要求，且差别不大，最终方案的选择取决于动力性能。研究结果表明，结构风椒性能不仅与来流的脉动特性有关，还与结构自身的振动特性有关，因此在进行风振分析前有必要对幕墙支承结构的自振频率和振型作适当探讨。张拉索杆结构的动力响应可简化采用风振系数来计算，风振系数可定义为结构在风荷载作用下的可能最大响应与平均风最大响应之比。由于张拉索杆结构的响应与荷载呈非线性关系，所以对于张拉索杆结构而言，定义荷载风振系数在理论上是不正确的，而应该确定结构响应的风振响应。白云机场张拉索杆结构按上述定义的风振系数如下表： 钢桁架 张拉索杆结构 位移 内力 位移 内力 方案二 2.0 1.7 2.2 1.4 方案三 1.4 1.6 1.4 1.2 地震是一种突发性自然灾害，目前科学技术还达不到控制地震发生的水平，但是可以预防和减轻地震灾害。人类在长期与地震灾害的斗争中，积累了丰富的经验，随着科学技术的发展，人们通过地震台站网监测纪录和现场调查，积累了不少地震资料，对这些资料的分析和经验总结，人们对地震作用规律有了初步认识。 ＧＢ５Ｏ０１１《建筑抗震设计规范》规定计算非结构构件时ｆ＝υμζ１ζ２αｍａｘＧ ２ＪＧＪｌＯ２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》规定ｑｅｋ＝βＥαｍａｘＧｋ ３βＥ＝υμζ１ζ２＝５．０ (４) 非结构构件的地震作用，除自身质量产生的惯性力外，还有地震时支座间相对移位产生的附加作用，二者需同时组合计算。 北京工业大学、上海同济大学对振动台试验纪录分析，玻璃的应力比按ＪＧ１０２－９６公式计算结果大５倍以上，这是由于规范公式只计算了幕墙自身质量产生的地震作用，在计算主体结构时将幕墙的自重施加给主体结构，而计算幕墙时假定幕墙是一个独立的脱离体，而实际上幕墙不是一个独立的脱离体，而是与主体结构连成一个整体，主体结构也会对幕墙产生影响，即需考虑主体结构与幕墙的动力相互作用。东南大学的研究进一步提出了点支式幕墙－结构动力耪合效应，指出结构刚度、幕墙系统刚度以及地面运动频率是幕墙动力响应的主要影响因素。点支式幕墙对结构传来的振动既可能放大也可能削弱。只有当幕墙系统刚度极大时，幕墙的振动才与结构保持同步。结构自振频率接近于地面运动频率时，幕墙加速度放大系数最小。地面运动频率接近幕墙自振频率时，幕墙系统将放大结构传来的振动，当幕墙系统与结构自振频率均较大时，幕墙系统引起的地震作用最大，当幕墙系统与结构自振频率较小时，幕墙系统引起也较小，在计算幕墙系统地震作用时，要考虑幕墙－结构动力耦合效应。简化计算可采用加速度放大系数来计算，即ｑＥ＝γβＥαｍａｘＧＡＫ (５) 式中加速度放大系数γ取ｌ．５３．０ βＥ取５．０ 《建筑抗震设计规范》ＧＢ５００１１采用二阶段设计实现上述三个个水准的设防目标，第一阶段是承载力验算，取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，采用《建筑结构可靠度设计统一标准》ＧＢ５００６８规定的分项系数表达式进行结构构件的截面承载能力的验算，这样，既满足了在第一水准下具有必要的承载能力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。 第二阶段是弹塑性变形验算，对特殊要求的建筑，地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，除进行第一阶段设计外，还要取第三水准的地震动参数进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。 对于第二水准，《建筑抗震设计规范》一般不要求进行验算，仅作为控制破坏程度加以叙述。 张拉索杆结构承载能力极限状态验算时，荷载分项系数风荷载取１．４、地震作用取１．３。荷载作用效应组合取１．０Ｗ＋０．６Ｅ。当进行正常使用极限状态验算时，荷载分项系数取标准值进行验算。 ＪＧＪｌＯ２－２００３《玻璃幕墙工程技术规范》规定″张拉杆索体系的预拉力最小值应使拉杆或拉索在使用荷载下不松弛并保持一定的预拉力储备″。 张拉索杆结构的预应力是其生命，张拉索杆结构预应力的建立是张拉索杆结构获得必要的结构刚度和形状稳定的必要措施。所谓预应力，一般指结构在承受外荷载前预先在结构中建立的初始应力。张拉索杆结构中的预应力是克服拉索初始缺陷长度Ｌａｃｋ ｏｆ ｆｉｔ产生的。所谓初始缺陷长度就是拉索的实际长度小于工作状态下几何长度，这一差值即为初始缺陷长度。施加预应力的过程，实际上是将具有初始缺陷长度的拉索通过张拉设备而使其强迫就位的过程。预应力产生的本质不是外力，而是初变位。由于传统的分析方法是将拉索的预张力作为外力参与结构分折，从而导致设计人员普遍认为结构中的预应力是外力的错误概念。预应力的数值应根据张拉索杆结构在各种可能的荷载情况下，任意一根钢索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备的原则，在实际设计中需要结合受载计算，经过试算、调整来确定。 张拉索杆结构中的预应力必须通过结构自身变位条件来维持，如果说张拉拉索是产生预应力的外在因素的话，那么能够通过变形协调条件来维持预应力的存在是产生预应力的内在因素。静定结构的内力可直接求解平衡方程得到，变位协调条件与杆件内力无关，这种性质决定了静定结构不能作为预应力结构。相比之下，超静定结构却不相同，超静结构杆件内力并不由平衡条件唯一确定，同时还取决于变形协调条件，这种性能决定了张拉索杆结构是预应力结构，同时又是超静定结构，这是维持张拉索杆件结构预应力在结构形式方面的要求。 张拉索杆结构的钢索不同于其他类型幕墙杆件，幕墙立柱在连接处切断后用芯管连接，立柱在连接处调可用芯管调节温度变化后杆的伸长缩短。索在温度变化时杆会伸长缩短△Ｌ＝Ｌα△Ｔ△Ｔ取使用阶段最高低气温与安装时温度差值。σＴ二α·Ｅ·△Ｔ，索由于施加预应力使索绷紧，如果产生负温差将使索进一步缩短，即在预应力基础上添加温差应力，要使σ＝σＰＯＩ＋σＴ≤ｆＳ，如果产生正温差，将使钢索伸长放松，为保证索不松弛，要求正温差产生伸长量不得大于索由预应力产生的预计伸长值初始缺陷长度。例如Ｌ０＝２００００ｍｍ，安装时为３００Ｃ，使用时为ＯＯＣ，△Ｌ＝－３００Ｃ，σＴ＝１．８ｘ１Ｏ－５ｘ１．５ｘｌＯ５ｘ３０＝８ｌＮ／ｍｍ２如果索的张拉控制应力值取０．２ｆｐｔｋ ｆｐｔＫ＝１２５０Ｎ／ｍｍ２ 则σｃｏｎ＝２５０Ｎ／ｍｍ２σＬ１＝ｌ５Ｎ／ｍｍ２ σＬ２二１２．５Ｎ／ｍｍ２ σＬ３＝７．５Ｎ／ｍｍ，σＰＯＩ＝２５０－１５－１２．５－７．５＝２１５Ｎ／ｍｍ２，σ＝２１５＋８１＝２９６Ｎ／ｍｍ２＜１２５０／２．１４３二５８３．３Ｎ／ｍｍ２如果安装时为００Ｃ 使用时为３００Ｃ 索伸长△Ｌ＝２００００ｘ１．８ｘ１０－５ｘ３０＝１０．８ｍｍ，索由于施加预应力预计伸长量△Ｌ＝２５０２００００／１．５ｘ１０５＝３３．３ｍｍ＞ｌ０．８ｍｍ，索不会松弛。 由于最大温差与最大水平作用同时发生的概率非常少，且其与预应力的组合的关系不同，因此只要温差效应与预应力的组合应力不大于索强度设计值，温差效应产生的索伸长量小于索由于预应力产生的预计伸长量，在效应组合时，不考虑温差效应。 张拉索杆结构的预应力在抗震设计时，按抗震设计的三水准设防来评估： Ａ、第一水准众震烈度。取重现周期为５０年、超越概率为６３％的地震作用。此时结构处于弹性状态。地震作用过程结束，结构将恢复原状，其地震作用引起的内力和变形消失由于主体结构恢复原状对拉索的影响消失索自行恢复原张拉状态即保持预定张拉预应力。 Ｂ、第二水准设防烈度。取重现期为４７４年、超越概率为１０％的地震作用。此时结构进入弹塑性阶段，但能修复使用。如果锚定结构有残余变形使索伸长缩短而影响索预应力，当采用可调索头时，在修复时可补充张拉到预定张拉预应力值。 Ｃ、第三水准罕遇烈度。取重现为１６００２５００年、超越概率为２３％的地震作用。此时建筑严重破坏，但能避免倒塌，此时幕墙必然严重破坏，已无修复可能。 根据以上分析，地震作用对拉索预应力的影响第一水准烈度对拉索没有明显影响，第二水准设防烈度，地震影响在使用可调索头时，补充张拉到预定值，即可恢复原定要求，第三水准烈度，主体结构和幕墙会严重损坏，考虑索的预应力已无意义。 还须指出索的预应力对水平作用产生的索的承载能力不会产生影响，即施加了预应力的索与未施加预应力的索的承载能力是相同的，加了较大预应力的索和加了较小预应力的索的承载能力是一样的。这样，预应力不参加荷载作用效应组合。 张拉索杆结构的稳定与预应力控制是张拉索杆结构设计、施工技术中的关键问题。张拉索杆结构和一般钢桁架不一样，从静力学角度分析，“Ｍａｘｗｅｌｌ原理”指出对有ｊ个结点的结构体系必须有ｂ≥３ｊ－６个杆件才能使其成为几何不变体系，但是Ｃ．Ｒ．Ｃａｌｌａｄｉｎｅ指出存在小于ＭａｘｗｅｌＩ原则“要求杆件数的稳定体系。这个体系保持几何稳定的特征是１、结构可以发生无穷小机构运动２、至少存在一个预应力模态，存在可刚化的自应力平衡体系。当此类结构中的杆件长度即将发生改变时，就会在节点上产生不平衡力，该不平衡力能使节点具有恢复初始位置的趋势，使结构趋于硬化。实际上，“Ｍａｘｗｅｌｌ原则”是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件，而例外的情况在非线性条件下成立。一般钢桁架的稳定是靠其几何形状例如″三角形稳定性″和截面几何特征截面积和壁厚来实现的。张拉索杆结构即使均由三角形所组成，索截面也很大，不进行预应力控制也无法实现稳定。张拉索杆结构是柔性张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋予其一定的形状，才能成为能承受外荷的结构。但不能认为预应力满足了始态的要求就算完成了任务要满足始态的力系平衡，只要施加不太大的预应力就可以了，还要求预应力系统在终态即张拉索杆结构承受最大设计水平作用时，任意一根索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备。 预应力控制贯穿在施工阶段和使用阶段的全过程。张拉索杆结构不仅要分析结构在使用阶段的受力特性，而且要考虑结构在施工阶段的力学问题，从一定意义上讲张拉索杆结构施工阶段的受力分析可能较使用阶段更重要。在施工过程中，如何按设计要求将预应力建立起来是结构成败的关键。工程施工中如何分析和计算由于施工设备、工艺水平、技术经济等方面的因素出现的力学问题显得非常重要，因此对张拉索杆结构进行全过程设计是非常必要的。 我们讨论预应力时一定要分清预应力张拉控制应力值σｃｏｎ和有效预应力值σｐｏ。虽然两者紧密相关，实际上可以说是相互依存的，但严格的区分，两者并非同义语，而有不同的内涵。因为钢索在张拉时所建立的预应力，从构件开始制作直到安装、使用各个过程不断降低，实际上这种应力值损失就是由于钢索回缩变形引起的，所有预估的预应力损失发生后，钢索中的应力降低到预估的最低值，就是有效预应力，即σｐｏ＝σｃｏｎ－ΣσＬ。预应力张拉控制应力值和有效预应力值对张拉索杆结构的力系平衡都有十分重要的影响，要分别评估。张拉索杆结构在承受最大设计水平作用后，要求承力索截面最大设计应力值应等于或小于钢索强度设计值稳定索截面的应力值应大于或等于零即稳定索索长大于或等于下料长度，这时钢索不会发生松弛。特别要指出张拉索杆结构点支式玻璃幕墙要承受正风压和负风压，即承力索和稳定索角色要互换，这样每一根索的截面应力都要控制在这个范围内。有效预应力值基本上随预应力张拉控制应力值 同时不一定同步增减。因此确定预应力张拉控制应力值是首要的任务。对张拉索杆结构钢索预应力张拉控制是在预估各种预应力损失的基础上，在张拉时选择适当的预应力张拉控制应力值，预应力张拉控制应力值要根据作用在张拉索杆结构上的作用和钢索材料特点等多方面因素综合考虑后选用。 预应力张拉控制应力值决定了钢索的下料长度，这一长度是衡量张拉索杆结构变位后稳定索是否松弛的基准即在张拉索杆结构变位后稳定索索长缩短的极限为不能小于钢索下料长度。 预应力张拉控制应力值也是建立有效预应力值的基础。有效预应力值对张拉索杆结构的变形有直接影响，它们成反比例关系，有效预应力愈大，张拉索杆结构变形愈小，反之变形愈大。提高有效预应力值是减少张拉索杆结构变形、提高其刚度的重要手段。如果有效预应力太小，张拉索杆结构很快变位到稳定索松弛而失稳。不过有效预应力过大，就会增加锚定结构的负担，使主体结构构件截面加大，增加主体结构的造价，有时甚至可能使主体结构不堪负担。调整增大、减少钢索截面对张拉索杆结构的刚度、稳定会有影响，但影响不大，且不经济，决定因素还是预应力控制。 钢索的弹性模量对张拉索杆结构的稳定和刚度有两方面影响，弹性模量小，钢索伸长量大，可以减少下料长度，可延缓稳定索松弛。相反小的弹性模量会增加张拉索杆结构变位，使稳定索加快回缩。因此必须权衡两方面利弊，选用适当弹性模量的钢索。 张拉索杆结构的索杆要和压制接头、丝杆、套筒组合成受力体系，因此除了对索杆强度进行验算外，还要对这些连接部位进行连接验算对压制接头通过试验证明其连接强度大于索强度： 耳子抗拉强度 ＡＯｆ≥Ｔ （６） 耳子焊缝抗拉强度 ｈｅＬＷｆｆｗ≥Ｔ （７） 销子抗剪强度 ＮＶＡＳｆｖ≥Ｔ （８） 耳子截面抗承压承载力 Ｄｔｆｃｅ≥Ｔ （９） 丝杆净截面抗拉强度 ＡＯｆ≥Ｔ （１０） 套筒净截面抗拉强度 ＡＯｆ≥Ｔ （１１） 内螺纹抗剪强度 ｆｖπＤｂｚ≥Ｔ （ｌ２） 外螺纹抗剪强度 ｆｖπｄｌｂｚ≥Ｔ （１３） 对螺纹连接还要规定配合精度内螺纹为６Ｈ级、外螺纹为６ｇ级。焊缝应采用Ｉ级焊缝。 近年来在我国掀起了一股热通道幕墙的热浪，热通道幕墙又称双层幕墙、气循环幕墙、呼吸幕墙、生态幕墙、健康幕墙、绿色幕墙、双层皮幕墙等是指由一层外层幕墙和一层内层幕墙或窗组成的双层幕墙，两层幕墙之间留有一空腔通道，这个通道称为热通道。热通道幕墙在国外应用已有近二十年历史，我国第一个热通道幕墙是方大公司在１９９８年为国家会计学院建造的，在峻工后进行了现场观测、理论分析和热工性能检测。２００３年深圳市对热通道幕墙与单层玻璃幕墙进人室内的太阳辐射热进行了对比实测。还有很多学者和幕墙企业的工程技术人员对热通道幕墙的热工原理和热工计算进行了研究，发表了一批研究报告和学术论文，这些对我们正确认识热通道幕墙有很大作用。实测和研究分析结果与国外″太阳辐射热不通过热通道内层玻璃进人室内″的假设大相径庭，观测和实测表明在北纬２５度、大气透明度５级地区透过单层透明玻璃迸人室内的太阳辐射热为４３１Ｗ／ｍ２，透过单层镀膜玻璃进入室内的太阳辐射热为１２２Ｗ／ｍ２，而透过双层透明玻璃的热通道幕墙进人室内的太阳辐射热为３１６Ｗ／ｍ２，即热通道内的空气对太阳辐射热的裒减作用微不足道。设内层玻璃透射率为７８％，进入热通道内的太阳辐射热４３１Ｗ／ｍ２通过内层透明玻璃进人室内的太阳辐射热计算结果为３３６Ｗ／ｍ２，与实测值３１６Ｗ／ｍ２相近。 这就为我们全面认识热通道幕墙热工性能提供了依据，对夏热地区，当采用外循环热通道幕墙时，要使热通道内的空气流动上升，热通道内温度最少要比室外温度高４０℃，在进行热工平衡时，要计算通过热通道幕墙进人室内的太阳辐射热约为通过单层玻璃幕墙的３／４，而内层玻璃外表面的温度比单层玻璃外表面温度室外温度高４０℃以上，对此二因素和漏气热通道内空气比室外空气温度高４０℃以上传热等进行综合平衡来评估节能效果。而对冬冷地区，则要考虑双层幕墙通过热通道进入室内的太阳辐射热比单层幕墙少１／４，而内层玻璃外表面温度高于室外温度进行综合平衡来评估节能效果。赵西安教授指出对双层幕墙要进行全面的经济技术分析来评估其节能效果。杨仕超教授进一步提出要针对各气候分区冬冷夏冷、夏热冬冷、夏热冬暖、冬温夏凉、长冬无夏、冬寒夏热分别进行评估选用。 单层索玻璃幕墙具有最好通透性而受到青睬。单层索玻璃幕墙分为单向单层索与玻璃组合体系和双向单层索网体系。前者要考虑玻璃的作用才能形成稳定的结构，后者靠双向索组成的索网形成稳定的结构。单层索玻璃幕墙是从国外传人我国的，我们建造单层索玻璃幕墙仅从照片上和在实地观察到的外部造型开始的，国外也有些资料介绍了一根单索的挠度和内力的关系见表１０，有些人以为表１０的参数是用来选择最大挠度控制值的，按最大挠度控制值求出索的内力。这样理解是不完整的，索的挠曲矢高越大内力越小。挠曲矢高越小内力越大，表１０所列参数说明了这一点。 表 ５ f/L 1/400 1/300 1/250 1/200 1/150 1/100 1/80 1/60 1/50 N 100P 75P 62.5P 50P 37.5P 25P 20P 15P 12.5P 单层索幕墙由于两个方向的约束，单层索的挠度由两边中央逐步增加不是线性的，表５参数说明了一幅幕墙不同部位索的挠曲矢高与内力的关系，因此在对索结构分析时，要把整个索网包括是单向单层与玻璃组成双向结构作为双向结构来分析，这样就可求出每根索的挠度和分配到的荷载，从而求出索的内力。在效应分析时要取可变荷载最不利分布，当可变荷载满布时，某些索截面内力量不利，而其他一些索则不然，因此要分别求可变荷载竖向１／２、１／４分布，横向１／２、１／４分布，整个索网十字型分割时的１／４分布时的荷载分配与挠曲矢高，求最不利分布时内力进行载面承载能力验算，如果以为只对可变荷载满布时，挠曲最大的一根索进行验算，可能一根索不是起控制作用的，按此种方法计算结果设计的幕墙包含着相当大的风险。我们必须对单层索按双向结构分析，找出每根索在最不利可变荷载分布情况下的挠曲矢高和荷载分配，再进人内力分析和截面。 单层索玻璃幕墙是柔性张拉结构，在没有施加预应力之前没有刚度，其形状也是不确定的，必须通过施加适当的预应力赋予其一定的形状，才能成为能承受外荷的结构。单层索玻璃幕墙的预应力必须通过结构自身变位条件来维持，如果说张拉拉索是产生预应力的外在因素的话，那么能够通过变形协调条件来维持预应力的存在是产生预应力的内在因素。静定结构的内力可直接求解平衡方程得到，变位协调条件与杆件内力无关，这种性质决定了静定结构不能作为预应力结构。相比之下，超静定结构却不相同，超静结构杆件内力并不由平衡条件唯一确定，同时还取决于变形协调条件，这种性能决定了单层索玻璃幕墙是预应力结构，同时又是超静定结构，这是维持单层索玻璃幕墙结构预应力在结构形式方面的要求。单层索玻璃幕墙的稳定与预应力控制是单层索玻璃幕墙设计、施工技术中的关键问题。单层索玻璃幕墙和一般钢桁架不一样，从静力学角度分析，″Ｍａｘｗｅｌｌ原理″指出对有ｊ个结点的结构体系必须有ｂ≥３ｊ－６个杆件才能使其成为几何不变体系，但是Ｃ．Ｒ．Ｃａｌｌａｄｉｎｅ指出存在小于″Ｍａｘｗｅｌｌ原则″要求杆件数的稳定体系。实际上，″Ｍａｘｗｅｌｌ原则″是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件，而例外的情况在非线性条件下成立，单层索玻璃幕墙体系保持几何稳定的特征是１、结构可以发生无穷小机构运动２、至少存在一个预应力模态，存在可刚化的自应力平衡体系。当此类结构中的杆件长度即将发生改变时，就会在节点上产生不平衡力，该不平衡力能使节点具有恢复初始位置的趋势，使结构趋于硬化。实际上，″Ｍａｘｗｅｌｌ原则″是结构在线性条件下处于几何不变的必须条件，而例外的情况在非线性条件下成立。不能认为单层索玻璃幕墙预应力满足了始态的要求就算完成了任务要满足始态的力系平衡，只要施加不太大的预应力就可以了，还要求预应力系统在终态即张拉索杆结构承受最大设计水平作用时，任意一根索都不发生松弛，且保持一定大小的张力储备。 单层索玻璃幕墙最早出现在德国，在德国也用得最多，但德国是一个非抗震设防国家，因此，它不可能提供中国这样多强烈地震国家有抗震设防的要求的单层索幕墙的设计计算方法，这个任务要中国工程技术人员来完成，北京某工程在两座建筑间设共享空间，它的外壁要采用单层索幕墙，根据抗震设计计算，这两应建筑物在设防烈度下，其顶部位移达１７Ｏｍｍ，钢索不可能有如此大伸长，即两座建筑顶部位移达到１７Ｏｍｍ时，势必将钢索拉断，在设计时采用了位移盒，盒中装有压缩量为１７Ｏｍｍ的弹簧。钢索用保险索与锚定结构连接，当钢索内力达到容许应力时，保险索自动断开即保险索玻断接力的钢索的容许应力钢索支承在弹簧装置的顶板上，由弹簧装置调节１７Ｏｍｍ位移，免使钢索玻断。 中国向世界幕墙技术强国发展，是不以人们的意志转移的客观规律。一种是自发的发展，会多走弯路，事倍功半一种是自觉的有领导的有计划的前进，可以少走弯路，事半功倍。中国行业协会站在发展的前沿，领导它健康发展，以最小的代价、最大的效率达到目标。

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