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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。
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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发展,在商业、公共和办公建筑中广泛应用。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;四段折线索桁架通常呈弧线型或反复交叉型。
(a)江苏信息大厦(弧线型)
(b)上海大剧院(反复交叉型)
图1 多段折线弧形索桁架
鱼腹式
鱼尾式
南京国际会议展览中心三段折线式索桁架
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)。
天津泰丰植物园金字塔斜幕墙区格内四段折线索桁架
井冈山革命博物馆索桁架采光顶
北京兴融中心轮辐式索桁架采光顶
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)。
(a)迪拜BIG5展厅
(b)飞亚达大厦
图6 自平衡索桁架
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。
迪拜某商场双向张弦梁采光顶
张弦结构在金字塔幕墙建筑中的应用
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 张弦结构在平面投影
4 平面单层索网结构
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