1.工程概况

　　常州大剧场工程位于江苏省常州市新北区黄山路、歪斜城北干道交织口西北角，式竖式幕东侧隔黄山路与市体育中间、向单想施会展中间相望，拉索历交流西侧与市博物馆以及妄想揭示馆鞭长莫及，点支北侧是墙妄广场小道，与市夷易近广场融为一体，工履搜罗1500座摆布的歪斜大剧场、423座的式竖式幕多功能小剧场、4个巨细差距的向单想施片子厅，总用地面积约为5.244公顷，拉索历交流总修筑面积约4.30万平方米，点支果真1层，墙妄地上4层，工履框架妄想，歪斜修筑总高度34.800米(图1)。全部修筑概况造型配合，由于是绿色玻璃幕墙加之动感的妄想，远远望去，彷佛一个流淌着的音符。

　　图1建成后的常州大剧场工程

　　2.幕墙有履历工程概况

　　常州大剧场修筑幕墙工程幕墙面积约为43000平方米，按幕墙方式分说主要为陶土板幕墙零星、歪斜式不锈钢单向索承玻璃幕墙零星、隐框玻璃采光穹顶幕墙零星、全玻幕墙零星、钛合金蜂窝铝板幕墙零星、肋点式玻璃幕墙零星、隐框窗玻璃幕墙零星、椭圆形单层铝木屋面幕墙零星、蜂窝铝板挑檐幕墙零星、点式玻璃雨蓬零星等(图2)。

　　图2常州大剧场幕墙方式分说展现图

　　常州大剧场修筑幕墙工程按修筑部位来分说，分为立面幕墙及玻璃以及金属屋面及拆穿格栅两部份。立面幕墙在二层以上为内外两层，内外层幕墙间距约为2300妹妹(底部)以及3750妹妹(顶部)。外层幕墙主要为歪斜式不锈钢单向(竖向)索承玻璃幕墙，菱形夹详细例，玻璃缝间开敞式妄想，幕墙面积约为7300平方米，内层幕墙主要为陶土板幕墙及隐框玻璃窗幕墙以及超长悬挂全玻璃幕墙方式;屋面主要搜罗球形隐框玻璃采光穹顶幕墙、钛合金蜂窝铝板及铝单板金属屋面、铝合金金属拆穿格栅等。

　　3.不锈钢单向拉索幕墙妄想

　　常州大剧场修筑总平面由四段差距半径的圆弧组成，在圆心点牢靠的根基上，差距的修筑标洼位置其半径亦有所差距(图3)，随修筑标高的削减其半径也随之削减。由于修筑树面造型及修筑艺术下场展现的需要，外呵护接管了单层单向(竖向)不锈钢拉索幕墙，修筑造型抉择了其外歪斜式的妄想特色。

　　图3单索幕墙底部修筑平面展现图

　　3.1总体妄想

　　单层索网玻璃幕墙位于大剧场修筑标高5.3米以上，修筑标高19.300米如下，与地面夹角为83o，幕墙高度为14米，竖向共五块玻璃分格,水平向在每一个箱型断面钢柱间共六块玻璃分格。玻璃颇为大分格尺寸为2821妹妹×1453妹妹，配置装备部署为10+1.52PVB+10钢化夹胶玻璃;拉索直径φ22.5妹妹，接管1×61不锈钢铰线，仅在玻璃竖向分格缝处配置，不配置水平受力索。为修筑展现方式需要，在从下至上第二、4块玻璃上各配置五根φ10妹妹水平五线谱拆穿性拉索，悬挂动感音符标识，不退出妄想熏染。单层索网幕墙面板玻璃顶部及底部与混凝土妄想梁之间配置铝合金格栅透风装置，作为内、外层幕墙的进风口以及出风口。

　　3.2妄想及合计参数的取值

　　根基风压：W0=0.40KN/㎡(江苏常州地域，50年一遇);

　　地面粗拙度：B类;

　　地震根基烈度为7度，近震思考;

　　玻璃配置装备部署为钢化夹胶玻璃，10+1.52PVB+10，密度为25.6kN/m3，弹性模量E=0.72×105N/m㎡;

　　拉索接管φ22.5不锈钢拉索，规格1×61，弹性模量E=1.3×105N/m㎡，破断强度为340.66KN(单根不锈钢丝较小破断力Fy=1320Mpa);

　　温差：单拉索幕墙妄想妄想温差-20℃～60℃;单拉索幕墙玻璃概况妄想温差-20℃～60℃。

　　3.3质料选用

　　玻璃:接管钢化夹胶玻璃，昆山台玻总体公司产物;

　　铝单板:3妹妹厚质料喷涂铝单板,铝合金材质3003H24，接管江苏合发总体“高格”牌产物;

　　玻璃胶:透明,杭州之江公司“金鼠牌”中性密封胶;

　　点式幕墙配件:所有不锈钢拉索、菱形夹具、驳接零星等材质SUS316,深圳坚朗公司产物。

　　3.4部份妄想系统妄想

　　由于主体土建妄想接受不了单索的拉力，在全部主体土建妄想周围接管了箱型断面的框格式钢妄想，框格式妄想与主体土建妄想的衔接接管铰接，使其能将水平荷载传递给主体土建妄想，自己份量由主体土建妄想担当。竖向单拉索顶、底部直接熏染在框格式妄想高下箱型断面的钢梁上，拉索拉力由框格式妄想自己担当，不传递给主体妄想(图4)。

　　图4单拉索幕墙妄想反对于系统布置图

　　框格式钢妄想均接管箱型断面，顶、底部箱型钢梁断面尺寸为450×400×22×14妹妹,立柱箱型断面尺寸为400×300×10妹妹。框格式钢妄想在顶、底部箱型钢梁与立柱衔接位置处接管铰接板与混凝土衔接，立柱间配置5条竖向φ22.5妹妹不锈钢拉索，水平方不设受力索(图5)。

　　图5幕墙妄想反对于系统剖视图

　　(①幕墙玻璃，②不锈钢拉索，③底部箱梁，④顶部箱梁，⑤箱型立柱)

　　为保障幕墙玻璃的清静，应操作单索妄想系统的变形，变形过大，会对于幕墙玻璃组成倒霉影响;反之，单索变形操作过严，索的拉力亦随之加大，对于单索领土反对于条件的刚度要求就越高。单层索网自己巩固形时，不能抵抗法向荷载，惟独发生变形后才有法向承载力，因此索网的挠度以及妄想受力亲密相关。随着荷载的削减，妄想的位移在削减，随之妄想承载力也在削减。因此在相同荷载增量下，妄想的位移增量随之减小，响应索的伸长量减小以及索拉力削减的削减。为抵达事实的妄想下场，以L/45挠度限值来妨碍妄想。为削减单层索网妄想系统清静蕴藏，竖向拉索接管φ22.5不锈钢绞线。

　　3.4.1幕墙妄想传力道路

　　水平荷载由玻璃面板及不锈钢菱形夹具经由竖向不锈钢拉索传给顶部及底部450×400×22×14妹妹箱形钢梁，传递给顶部及底部混凝土梁;幕墙自重由竖向拉索经由顶部箱形钢梁以及钢立柱传递给混凝土梁;竖向拉索的预张力及在荷载熏染下发生的拉力由其周边框格式钢妄想自己担当，不传递给主体妄想。

　　3.5节点妄想妄想

　　3.5.1尺度节点妄想妄想

　　竖向单层索网玻璃幕墙尺度节点，接管了不锈钢菱形夹具衔接的妄想措施(如图6)，菱形夹具根部开凹槽，竖向不锈钢拉索接管2根M10×40不锈钢螺栓将其与菱形夹具不锈钢压块相连。运用不锈钢拉索与压块间的磨擦力来担当幕墙玻璃的自重(图6)。

　　图6竖向单层索网玻璃幕墙尺度节点

　　(①幕墙玻璃，②不锈钢菱形夹具，③不锈钢竖向拉索，④不锈钢水平拆穿拉索)

　　在施工中，接管内六角扭矩扳手将2根M10×40不锈钢螺栓拧紧，扭矩扳手的扭矩值的设定按下式妨碍合计：

　　M=k×d×p

　　式中：

　　d---螺栓公称直径;

　　p---螺栓轴力，p=G/u;

　　M---施加在螺母上的扭矩;

　　k---扭矩系数;

　　G---玻璃及菱形夹具等自重妄想值;

　　u---不锈钢拉索与不锈钢压块间磨擦系数;

　　3.5.2竖向拉索端部节点妄想妄想

　　竖向不锈钢拉索顶部及底部节点锚固在顶部及地部箱形钢梁的外侧，为防止竖向单索在接受水平荷载变形时使拉索端部锚固端头螺杆发生笔直，单拉索端头调节张拉装置接管半球铰机构(图7)。

　　为接受竖向不锈钢拉索的拉力，在顶部及底部箱形钢梁的外侧妄想接管钢板拼焊成“U”型装置，U槽内底部钢板开大圆孔，上或者下部部署半球铰机构带半球型(内凹)的压块，外凸半球型压块中间开螺纹孔，经由拉索锚固端头螺杆与内凹半球型不锈钢压块相宜合。拉索锚固端螺杆经由半球铰机构在“U”槽内底部钢板内沿垂直幕墙玻璃面有±5°的万向旋转逍遥度，来顺应单索幕墙的比颇为大的柔性变形。为防止半球铰机构在转折时发生金属噪音及保障转折伶敏，半球铰机构内装置有1妹妹厚ETFE垫片(聚四氟乙烯-乙烯共聚物)。

　　(①幕墙玻璃，②不锈钢拉索，③底部及顶部通气焰栅，④底部及顶部箱梁，⑤铰接机构)

　　3.5.3水平五线谱拆穿索节点妄想妄想

　　从下至上第二、第4块玻璃后竖向不锈钢拉索上配置5根φ10妹妹拆穿性水平拉索(图8，)，用于悬挂音符标志。顶、底部φ10妹妹拆穿性水平拉索置于不锈钢菱形夹具后，中间三根φ10妹妹拆穿性水平拉索接管不锈钢夹具装置在竖向不锈钢拉索上，在平面上分成7段牢靠装置，水平拆穿索中间均接管弹簧套筒支座牢靠。(图9)。

　　为防止φ10妹妹拆穿性水平拉索退出妄想熏染，水平拉索在施工装置时给以100Kg的预张力，拉直即可，接管2个M10不锈钢螺栓经由不锈钢压块将其紧固在竖向拉索上，水平拉索在夹具上的牢靠孔径接管φ12妹妹，保障水平拆穿索可能在孔内水平滑动。此外，为保障水平五线谱拆穿索在竖索接受正负风压时不退出受力及不至于患上到预拉力笔直下垂，故水平φ10妹妹五线谱拆穿索中间接管弹簧套筒支座牢靠(图10)。音符标识装置挂接在竖向拉索菱形夹具上，由竖向拉索担当其份量。

　　图10弹簧套筒支座展现图

　　4.妄想合计

　　在妄想合计历程中，接管ANSYS9.0对于单拉索妄想妨碍空间有限元合成，并对于施工形态、个别运用较限形态、承载能耐较限形态三种形态妨碍合成，为施工提供技术参数以及教育。

　　4.1拉索妄想

　　对于拉索轴心拉压构件：

　　轴心拉力妄想值：N≤ZB(拉索承载能耐妄想值)

　　4.2妄想合计的根基实际

　　a.本工程妄想妄想接管承载能耐较限形态法以及个别运用较限形态法妄想;

　　b.玻璃幕墙构件内力应接管弹性措施合计,其截面颇为大应力妄想值不应逾越质料强度的妄想值:σ<f;

　　c.荷载以及熏染效应可按下式妨碍组合:

　　S=γGSGK+γwψwSwK+γEψESEK

　　玻璃幕墙妄想按各效应组合中的较倒霉组合妨碍妄想。

　　4.3合计工况

　　凭证单索幕墙工程施工工艺以及妄想接受载荷要求需要妨碍下面多少种工况的幕墙妄想模子挨次合计。

　　4.3.1施工形态模拟合计

　　a.1.0×拉索预拉力+1.0×自重。

　　4.3.2个别运用较限形态合计

　　b.1.0×预拉力+1.0×自重+1.0×风荷载+0.6×地震荷载;

　　c.1.0×预拉力+1.0×自重+1.0×风荷载+0.6×ΔT(+60℃)。

　　4.3.3承载能耐较限形态合计

　　d.1.0×预拉力+1.2×自重+1.4×风荷载+0.6×1.3×地震荷载;

　　e.1.0×预拉力+1.2×自重+1.4×地震荷载+0.6×1.3×ΔT(-20℃)。

　　在施工深入妄想历程中负责提供幕墙妄想对于修筑主体混凝土妄想的支座反力，由妄想院思考负责修筑主体妄想的清静复核。同时需要留意的是，但竖索幕墙拉索位移(变形)由于当初尚未国家尺度，参照国内外大批相似工程履历以及相关试验服从，本工程按1/45操作。

　　需要指出的是，本工程拉索属于斜向单索系统，拉索位移应不思考幕墙自重发生的位移，而是幕墙成形后外部荷载熏染下发生的位移。

　　4.4有限元建模

　　模子合计接管的有限元挨次ANSYS9.0,合计模子如图11。拉索模子合计根基假如为：

　　a.拉索构件质料残缺适宜线弹性;

　　b.拉索构件只能接受轴向拉力，不能接受轴向压力;

　　c.拉索构件不能接受任何倾向的弯矩。

　　图11单索幕墙合计模子

　　4.5领土条件

　　妄想合计模子下端箱形钢横梁接管三向铰支座与修筑物主体妄想衔接，上端箱形钢横梁接管竖向平面铰支座与修筑物主体妄想衔接。幕墙自重经箱形钢立柱传递给标高6.35米处的修筑主体混凝土妄想梁。

　　4.6荷载施加

　　合计工况搜罗幕墙妄想接受外荷载熏染要求的所有工况，构件自己的自重以及地震荷载在有限元模子中为均布荷载，而玻璃自重及地震熏染，以及风荷载等效为响应的会集荷载。钢妄想自重由挨次自动思考。

　　4.7合计服从

　　4.7.1施工形态合计论断

　　a.幕墙拉索张拉竣事+装置玻璃面板后，主体钢妄想箱形横梁构件发生16.6妹妹的竖向位移;

　　b.幕墙拉索张拉竣事+装置玻璃面板后，主体钢妄想箱形立柱构件发生26.6妹妹的竖向位移;

　　c.幕墙拉索玻璃竣预先，主体钢妄想箱形梁构件发生16.6妹妹的竖向位移;因此主体钢妄想制作装置应接管预起拱，以知足幕墙需要;

　　d.合成施工历程妄想合计，竖向拉索了实际预拉力T=127.9KN，张拉竣预先其拉力稍稍削减;竖向拉索在全部张拉历程中的内力变更比力重大，实际张拉施工时应严厉凭证合计陈说接管公平措施。

　　4.7.2个别运用较限形态合计论断

　　a.幕墙在倒霉荷载熏染下，竖向拉索位移f=274.4妹妹<12450/45=276.7妹妹，因此拉索位移知足要求;

　　b.幕墙在倒霉荷载熏染下，箱形钢横梁位移f=22.4-15.9=6.5妹妹<8532/600=14.2妹妹，因此钢横梁位移知足要求;

　　4.7.3承载能耐较限形态合计论断

　　a.幕墙妄想在倒霉荷载熏染下，竖向拉索应力σ=590.4 N/m㎡<[σ]=630.8 N/m㎡，拉索应力知足要求;

　　b.幕墙妄想在倒霉荷载熏染下，箱形钢横梁应力σ=159.3 N/m㎡<[σ]=205 N/m㎡，钢横梁应力知足要求;

　　c.幕墙妄想在倒霉荷载熏染下，箱形钢立柱应力σ=114.3 N/m㎡<[σ]=215 N/m㎡，钢立柱应力知足要求。

　　5.不锈钢单向拉索幕墙施工

　　5.1施工张拉配置装备部署

　　思考到ANSYS合计中设定的拉索实际预拉力在钢框架的变形、工况合计中拉索的预拉力会减小，故实际预拉力并非施工时的实用预拉力，经合计，施工时实用预拉力为103KN，接管扭矩扳手家养张拉措施很难使单索抵达预拉力值，实际施工时接管液压泵+液压千斤顶机械张拉措施。

　　5.2施工张拉挨次

　　在妨碍拉索张拉前，先将竖向不锈钢拉索装置到位，接管扭矩扳手先将拉索拉直，使拉索的拉力在10KN摆布，拉索在每一个施工张拉步骤中按“先中间，后摆布双侧”的挨次妨碍，即在每一个施工张拉步骤中先张拉钢框内中间竖向拉索，中间竖向拉索张拉竣预先，在张拉其摆布双侧竖向拉索，以次妨碍，直到竖向拉索张拉竣事。

　　5.3施工张拉步骤

　　a.接管带拉力传感器的液压千斤顶妨碍第1级张拉，第1级张拉到预拉力值的25%，抵达张拉值后丈量单索反对于妄想的变形情景;

　　b.待所有竖向单索第1级张拉竣预先妨碍第二级张拉，第二级张拉到预拉力值的50%，抵达张拉值后丈量单索反对于妄想的变形情景及接管索内力测力仪丈量拉索的内力;

　　c.待所有竖向单索第二级张拉竣预先妨碍第三级张拉，第三级张拉到预拉力值的75%，抵达张拉值后丈量单索反对于妄想的变形情景及接管索内力测力仪丈量拉索的内力。而后不断24小时后在妨碍第二次丈量，对于达不到预拉力值的拉索妨碍抵偿以及调解;

　　d.待所有竖向单索第三级张拉竣预先妨碍第四级张拉，第四级张拉到预拉力值的105%(5%为超张拉数值，详细超张拉数据，要依靠张拉配置装备部署装卸、情景温度、反对于钢妄想变形等多种因始终加以判断)，抵达张拉值后丈量单索反对于妄想的变形情景及接管索内力测力仪丈量拉索的内力。而后不断72小时后在妨碍第二次丈量，对于达不到预拉力值的拉索妨碍抵偿以及调解，使每一根拉索的预拉力值知足妄想要求;

　　e.每一阶段预拉力张拉值倾向操作在±8%。

　　5.4施工留意事变

　　a.施工时预拉力值的判断要按施工时的气温变替换停预拉力，要凭证合拢温度与预拉力值比力表判断每一级张拉预拉力值;

　　b.张拉配置装备部署的拉力传感器及索内力测力仪在运用前应妨碍标定，保障丈量的精确性。

　　c.竖向单索张拉竣事且索夹具及驳接爪件装置后应妨碍沙袋配重试验。将至关于1.2倍玻璃重重的沙袋挂在每一个节点处，与玻璃的重力线在统一竖向平面内，沙袋的挂放按玻璃装置挨次妨碍。对于索的内力妨碍丈量，并丈量节点的位移情景，审核玻璃装置后索的内力变更情景及节点的位移以及变形是否在妄想应承规模内。在沙袋卸载后审核拉索的复位情景及内力变更，适宜妄想要求前方可妨碍玻璃的装置。