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浅谈拉索（杆）与框架结构复合体系在大型公建项目中的应用
江苏合发集团有限责任公司 周 东 刘长龙 李亚明
【提 要】拉索（拉杆）与框架结构复合体系是采用竖向拉索或拉杆支撑幕墙的竖向重力荷载，而由水平向的框架构件承受幕墙水平荷载的一种结构体系，其作为大跨度框架结构幕墙形式的一种，具有良好的建筑立面装饰效果，和较少的幕墙构件遮挡，是大型公建项目大跨度框架幕墙的一种新型结构体系。 【关键词】大跨度 索杆结构 横向主受力
一、前言
拉索（拉杆）与框架结构复合幕墙是属于框架幕墙的一种形式，但其结构受力形式有别于传统的框架幕墙，本文结合几个已完工的工程实例，立足于此系统的结构受力计算及各类型的节点构造分析研究，介绍了此系统在大型公建项目中的适用情况及注意点，并分析了其相对于常规框架幕墙、点式幕墙所存在的特点及优点，为以后类似工程提供一些工程经验及设计思路。 二、概述
在大型公建项目（机场、会展类工程）中，如何更好地解决大空间、大跨度幕墙结构受力体系问题以实现最优的建筑立面效果，一直是建筑师、幕墙设计师所共同努力的方向。而目前最常用的幕墙手法主要是以点支式玻璃幕墙为主，索桁架、杆桁架、单层索网、自平衡、肋驳接等各种类型的点式幕墙因其新颖的结构造型、通透的视觉效果深得广大建筑师的喜爱。而传统框架式幕墙因其结构体系受限，摆脱不了粗壮、密集的钢结构，渐渐的淡出了大型公建项目的舞台。
近年来，新兴出现的拉索（杆）与框架结构复合体系，因其兼备框架幕墙的线条感和点式幕墙的结构通透性，吸引了诸多建筑师的目光，并在各类大型公建项目中崭露头角。
拉索（杆）与框架结构复合幕墙的结构设计原则，主要由幕墙横向构件来承受大跨度幕墙的风荷载和水平地震荷载，幕墙的自重荷载由竖向的拉索（杆）来承担。而竖向的拉索（杆）可以隐藏于玻璃板块的竖缝位置，减少结构构件的外露，达到良好的外视效果。 三、系统适用
因为拉索（杆）与框架结构复合幕墙主要采用横向构件承受幕墙的水平荷载，所以，玻璃板块受力模型通常为上下边对边简支板，故玻璃板块宜采用横向长条型分格尺寸。
图1为北京首都机场T3航站楼EWS-1系统的典型局部立面，玻璃分格尺寸为3500mm（宽）×1800mm（高），玻璃采用12+1.9PVB+12+16A+15的中空钢化夹胶LOW-E玻璃，铝合金横梁跨度为10.5m。
图1北京首都国际机场T3航站楼局部立面
图2为福州海峡国际会展中心会议中心的典型局部立面，玻璃分格尺寸为3000mm（宽）×2000mm（高），玻璃采用8+1.52PVB+9+12A+10的中空钢化夹胶LOW-E玻璃，横梁跨度为9m。
图2福州海峡国际会议展览中心局部立面
图3为常州博物馆的典型局部立面，玻璃分格尺寸为2200mm（宽）×1200mm（高），玻璃采用8+12A+8的中空钢化LOW-E玻璃，铝合金横梁跨度为6.6m。
图3常州博物馆局部立面
所以，拉索（杆）与框架结构复合幕墙适用于大跨度结构、建筑立面强调横向线条、板块分格以横向长条形大分格为主的建筑类型。 四、节点构造设计
1、隐藏式拉索与横梁连接节点
1243567 ①--拉索 ②--钢板连接件 ③--拉索紧固件 ④--铝合金压板 ⑤--EPDM胶条 ⑥--钢横梁 ⑦--铝合金盖板
图4隐藏式拉索与横梁连接节点面
为了达到最优的立面效果，设计通常将竖向吊索隐藏于玻璃板块的竖向拼缝位置，钢横梁通过特制的紧固件与通长拉索固定，所有的连接构造在幕墙十字接缝处的内部空间完成。拉索穿过钢板连接件的孔位设计成大圆孔或长圆孔，以减少横梁在风荷载作用下的变形位移对拉索受力产生的影响。因横梁跨度通常都比较大，所以设计采用钢横梁作为主受力构件，可以优化结构受力性能，从而获得更小的杆件截面和更低的经济投入(图4)。
2、不锈钢拉杆与横梁连接节点
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①--不锈钢拉杆 ②--拉杆套管 ③--中空玻璃 ④--H型钢横梁 图5外露式拉杆与横梁连接节点 12345
图6隐藏式拉杆与横梁连接节点
①--不锈钢拉杆 ②--拉杆调节端 ③--铝合金连接滑块 ④--铝合金横梁 ⑤--拉杆固定端
当需要采用拉杆作为竖向承重构件时，每个竖向玻璃分格处设置一根拉杆，并在拉杆与横梁连接处设置调节机构，以调节安装玻璃时拉杆承受自重荷载后的变形位移。若拉杆位于玻璃面内侧，则应尽量靠近玻璃面设置拉杆，以减少玻璃自重对横梁截面产生的扭矩因素(图5、图6)。
因普通拉杆的连接端不同于拉索构造，不能吸收风荷载下横梁的水平向位移，所以若采用拉杆连接构造，拉杆头的连接宜采用万向铰的构造。且拉索的受力性能和经济性能要优于拉杆，故本系统推荐优先采用拉索作为竖向承重构件。