华安总部大厦玻璃幕墙单层索网结构施工张拉设计分析

1、工程概况 　　华安保险总部大厦位于深圳福田中心CBD南区，总建筑面积约62488 m2。地下三层、地上18层(一至四层为裙楼部分，五至十八层为塔楼部分)。塔楼最高达89.7m，本工程东西面为框架式玻璃幕墙和石材幕墙(东西面对称)，南北面分为内幕墙和外幕墙，内幕墙为框架式玻璃幕墙，原建筑设计外表形状多变，对位于中心区建筑形象有一定影响，根据规划部门（词条“门”由行业大百科提供）意见，新加南北点支式玻璃幕墙将原外表形状复杂的建筑包裹在里面，主要是满足城市景观需要。后加的外幕墙为单层索网点式玻璃幕墙和石材幕墙(南北面对称)，见图1.1所示。中间部分为单层平面索网点式玻璃幕墙，两侧边为石材幕墙;索网周边的为平面框架为矩形箱型钢结构（词条“钢结构”由行业大百科提供），与原主体混凝土结构（词条“混凝土结构”由行业大百科提供）楼层均有水平方向连接。 　　2、工程特点 　　本工程最大的特点是大型的钢框架体系外支撑于南、北立面的单层索网玻璃幕墙。玻璃幕墙的单根拉索固定于两端钢结构上，该钢结构体系总宽度69.45m，总高度73.925m，最大箱型柱断面尺寸达到800x800x80。南北两侧钢结构上部用两个三角桁架梁联系在一起。钢结构体系立体图，如下图2.1所示;其单索跨度分别为宽40.2m，高度为63.975m。玻璃选用12+1.52SGP+10钢化夹胶玻璃（词条“钢化夹胶玻璃”由行业大百科提供），分格多数为2500mm(宽)×1400mm(高)，通过不锈钢（词条“不锈钢”由行业大百科提供）夹板固定于不锈钢拉索上，横向拉索和竖向拉索均采用φ60不锈钢拉索(详见图2.1和2.2)。 　　3、 拉索张拉方案 　　3.1 模型计算分析 　　根据《索结构技术规程》，拉索张拉应遵循分段、分级、对称、缓慢匀速和同步加载的原则。施工状态下，在部分索先张拉的情况下，有可能对钢结构应力产生不利影响，而且后张拉的部分拉索对先张拉的拉索预应力也有影响。根据以往通常情况下，一般采用三级张拉工艺。考虑到本工程空间大，高空作业工期长，周边钢结构体系控制方便等特点，通过模拟计算控制考虑一次张拉施工工艺。本工程理论最大预拉力为758 KN，为了采用最简单的张拉工艺就使索的实际预拉力值与理论预拉力值一致，了解张拉过程中拉索对钢结构的影响及有效监控张拉过程中钢结构的变形，我们采用有限元分析软件Ansys模拟张拉过程。 　　3.2 张拉原则 　　1)分段、对称张拉 　　因张拉装置有限，我们将拉索分成多个区域进行分段张拉，并在张拉过程中实现左右对称张拉、上下对称张拉。拉索的分区图详见图3.2.1到图3.2.6所示。 　　2)按名义初应变对应的索力进行一次性张拉 　　在Ansys软件中，拉索的预拉力是通过赋予每根索对应的初应变来实现的。因拉索的支座是弹性支座，故拉索预拉力和赋予的初应变并不满足简单的胡克定律。此时赋予的初应变定义为名义初应变。 　　 　　在ANSYSA软件中，拉索索力的控制是通过调节拉索初应变来实现的，倘若本工程拉索固定端的钢结构刚度足够大，在拉索张拉过程中不产生变形，则拉索的初应变和索力值应符合公式一，即拉索索力和拉索初应变成正比;但在本工程中由于钢结构刚度并非足够大，在拉索变形中会产生一定影响，此时拉索的初应变应综合拉索和钢结构共同的影响，此时拉索初应变 符合公式二，为名义初应变。