钢索预应力玻璃幕墙

《钢索预应力玻璃幕墙》涉及一种用于建筑外围护结构的钢索玻璃幕墙，特别是一种广泛应用于厅、堂等建筑外饰面的钢索预应力玻璃幕墙，它主要适用于将庭院或过廊等纳入外围护结构的遮蔽范围内，并与主体结构距离大于0.5米且小于20米的通透型钢索玻璃幕墙结构 。

钢索玻璃幕墙因其良好的通透性结构被广泛应用于厅、堂等建筑外饰面。现在市场上大部分钢玻幕墙、钢索玻璃幕墙、索玻幕墙等的外围护结构，都是靠近主体结构并与主体结构相连的幕墙，不能将庭院或过廊等纳入外围护结构的遮蔽范围内。其中钢玻幕墙是以钢结构组成的支撑体系的一种玻璃幕墙。钢玻幕墙的体系稳定后，钢结构没有预应力，玻璃做为面材，通过玻璃夹具固定在钢结构支撑体系之上。钢索玻璃幕墙是以钢结构和拉索组成的支撑体系的一种玻璃幕墙。体系稳定后，钢结构没有预应力，玻璃做为面材，通过玻璃夹具固定在钢结构与拉索相结合的支撑体系之上。索玻幕墙是以拉索组成的支撑体系的一种玻璃幕墙，玻璃做为面材，通过玻璃夹具固定在拉索上。随着建筑玻璃幕墙结构的持续创新和人类对居住环境要求的不断提高，一些建筑的外维护结构不但要求通透，而且要求把楼下的庭院等纳入遮蔽范围；还有的要求能够及时对外围护结构与主体结构之间的表面进行清洁；甚至还要求在主体结构和外围护结构间通行车辆等。为满足上述的需求，外围护结构应远离主体结构至少几米甚至几十米。若在离主体结构如此之远的部位再做出土建结构去支撑外围护结构，则不仅无法满足通透性的要求，还会明显增加制造成本。显然，2011年的钢索玻璃幕墙结构已不能满足节能环保的现代建筑设计理念的要求 。

以下结合附图对《钢索预应力玻璃幕墙》作进一步描述。

图1是《钢索预应力玻璃幕墙》一种具体结构的分格图；

图2是图1中沿A-A线的剖视图；

图3是图1中沿B-B线的剖视图；

图4是图1中沿C-C线的剖视图；

图5是图1中沿D-D线的剖视图；

图6是图1中沿E-E线的剖视图。

图中序号说明：1预应力钢梁、2压杆钢梁、3拉索、4斜拉平衡索、5竖向拉杆、6横向钢梁、7连接夹板、8沉头螺栓组件、9调整垫片、10U型夹组件、11调整套组件、12六角螺栓组件、13铝垫框、14扣压板组件、15玻璃、16圆夹组件、17接头组件、18地平线、19土建结构、20锚板 。

2020年7月14日，《钢索预应力玻璃幕墙》获得第二十一届中国专利优秀奖 。

根据图1～2详细说明《钢索预应力玻璃幕墙》的具体结构。该钢索预应力玻璃幕墙包括玻璃15做为面材，以组装式钢结构和张拉器张紧的拉索组成的预应力支撑体系。其中组装式钢结构主要由预应力钢梁1、竖向拉杆5和横向钢梁6等件组装在一起。预应力钢梁1规格、形状应根据实际需要和可能，按所设定的预应力要求确定。本实施例预应力钢梁1采用弧型钢立柱形结构，其截面形状可设计成近似箱形体（如图5所示），也可以设计成H型或I型等截面形状。如果需与LED灯配合，预应力钢梁1的前端面可以设置LED灯饰槽。横向钢梁6的横截面可以根据使用要求设计成变截面形状（如图4～6所示）。预应力钢梁1底座利用锚在地平线18以下地基的锚板20定位。预应力钢梁1的上、下端分别通过铰接在土建结构19的锚板上的纵向压杆钢梁2支撑，两压杆钢梁2之间设置纵向拉索3。拉索3的一端连接在预应力钢梁1上，拉索3的另一端分别在张拉器的作用下张紧在土建结构19的锚板上。拉索3利用张拉器不断张紧，直到使预应力钢梁1达到设定的理论变形后，测试拉索3的预应力，应与理论计算吻合。该钢索预应力玻璃幕墙通过上述组装在一起的预应力钢梁1、竖向拉杆5、横向钢梁6及张紧在土建结构19锚板上的纵向拉索3、纵向压杆钢梁2组成完整的预应力支撑体系。在此状态下，拉索3、压杆钢梁2和预应力钢梁1均存在内应力。在张紧拉索3的同时，要张紧斜拉平衡索4，经过几个循环，使斜拉平衡索4内应力达到理论值。正是这种幕墙的结构形式，实现了以下的力学原理：幕墙在正风压作用下，拉索3上的应力值会减小，而预应力钢梁1的反弯变形抵抗了风压，（相当于梁上的预应力起作用），当负风压时，拉索3的应力值增大，抵抗了风压变形。采用此种力学原理，可以大大降低钢结构的几何尺寸，增强了玻璃幕墙的美学效果。

图4、图5为预应力钢梁1与横向钢梁6连接的节点结构示意图，图5为竖向拉杆5与横向钢梁6连接的节点结构示意图。为了制造、安装方便，预应力钢梁1通过连接夹板7及沉头螺栓组件8与横向钢梁6组装在一起。做为横向联系杆件的横向钢梁6通过接头组件17与竖向拉杆5组装在一起。横向钢梁6与连接夹板7之间设置了横框调整垫片9，这样横向钢梁6的高度方向安装误差就可在此处做出调整。横向钢梁6设置调整套组件11，调整套组件11通过六角螺栓组件12与铝垫框13相连，做为面材的玻璃15通过铝合金扣压板组件14压在铝垫框13上。做为面材的玻璃15通过U型夹组件10固定在预应力钢梁1或通过圆夹组件16固定在竖向拉杆5上（如图6所示） 。

钢索预应力玻璃幕墙专利目的

《钢索预应力玻璃幕墙》提供了一种钢索预应力玻璃幕墙，它解决了2011年技术存在的不能将庭院或过廊等纳入外围护结构的遮蔽范围内的缺陷，其设计合理，结构紧凑，省料，安装容易，维护方便，既可以实现玻璃幕墙的外围护结构与主体结构间达到设定的距离，将庭院或过廊等纳入外围护结构的遮蔽范围内，同时保证玻璃幕墙的通透性，起到建筑艺术与实用技术完美结合，显著提高外饰效果的作用 。

钢索预应力玻璃幕墙技术方案

《钢索预应力玻璃幕墙》所采用的技术方案是：该钢索预应力玻璃幕墙包括玻璃做为面材，以钢结构和拉索组成的支撑体系，其技术要点是：所述钢结构主要由预应力钢梁、竖向拉杆和横向钢梁组装在一起，采用弧型钢立柱形的预应力钢梁底座利用地基的锚板定位，预应力钢梁的上下端分别通过铰接在土建结构的锚板上的纵向压杆钢梁支撑，两压杆钢梁之间设置纵向拉索，拉索的一端连接在预应力钢梁上，另一端分别在张拉器的作用下张紧在土建结构的锚板上，通过组装在一起的预应力钢梁、竖向拉杆、横向钢梁及张紧在土建结构锚板上的纵向拉索、纵向压杆钢梁组成完整的预应力支撑体系。

所述预应力钢梁通过连接夹板及沉头螺栓组件与横向钢梁组装在一起，横向钢梁通过接头组件与竖向拉杆组装在一起。

所述横向钢梁与连接夹板之间设置调整垫片。

所述横向钢梁设置调整套组件，调整套组件通过六角螺栓组件与铝垫框相连，做为面材的玻璃通过扣压板组件压在铝垫框上。

所述做为面材的玻璃通过U型夹组件固定在预应力钢梁或通过圆夹组件固定在竖向拉杆上。

所述预应力钢梁的截面形状为箱形体或H型或I型，前端面设置LED灯饰槽 。

钢索预应力玻璃幕墙改善效果

《钢索预应力玻璃幕墙》具有的优点及积极效果是：由于《钢索预应力玻璃幕墙》由弧型钢立柱形的预应力钢梁、竖向拉杆、横向钢梁及张紧在土建结构锚板上的纵向拉索、纵向压杆钢梁组成完整的预应力支撑体系，所以其设计合理，结构紧凑，预应力钢梁安装定位后，上下端由压杆支撑，中间采用拉索张紧，在张拉器的作用下拉索不断张紧，达到预应力钢梁设定的理论变形后，测试拉索的预应力，与理论计算吻合后，拉索、压杆钢梁、预应力钢梁均存在内应力。当幕墙在正风压作用下，拉索上的应力值会减小，而预应力钢梁的反弯变形抵抗了风压，也就是预应力钢梁上的预应力起作用；当负风压时，充分利用拉索抗拉的特性，拉索的应力值增大，抵抗了风压变形。因此，《钢索预应力玻璃幕墙》安装容易，维护方便，可以在远离主体结构几米到几十米的部位实现玻璃幕墙外围护结构的安装。它解决了2011年技术存在的不能将庭院或过廊等纳入外围护结构的遮蔽范围内的缺陷。因其在保证通透的效果的同时，充分利用了拉索的预应力作用及其独有的抗拉强度高的特性，故极大地减少了钢材的使用量，并使整个预应力支撑体系在正、负风压的作用下保持很大的刚度及稳定性。结构材料的减少，使钢梁的几何尺寸减小，省料，进一步增加了玻璃幕墙的通透性，同时节约了资源，并起到建筑艺术与实用技术完美结合，显著提高外饰效果的作用，符合节能环保的现代建筑设计理念 。

1.一种钢索预应力玻璃幕墙，包括玻璃做为面材，以钢结构和拉索组成的支撑体系，其特征在于：所述钢结构主要由预应力钢梁、竖向拉杆和横向钢梁组装在一起，采用弧型钢立柱形的预应力钢梁的底座利用地基的锚板定位，预应力钢梁的上下端分别通过铰接在土建结构的锚板上的纵向压杆钢梁支撑，两压杆钢梁之间设置纵向拉索，拉索的一端连接在预应力钢梁上，另一端分别在张拉器的作用下张紧在土建结构的锚板上，通过组装在一起的预应力钢梁、竖向拉杆、横向钢梁及张紧在土建结构锚板上的纵向拉索、纵向压杆钢梁组成完整的预应力支撑体系。

2.根据权利要求1所述的钢索预应力玻璃幕墙，其特征在于：所述预应力钢梁通过连接夹板及沉头螺栓组件与横向钢梁组装在一起，横向钢梁通过接头组件与竖向拉杆组装在一起。

3.根据权利要求2所述的钢索预应力玻璃幕墙，其特征在于：所述横向钢梁与连接夹板之间设置调整垫片。

4.根据权利要求1所述的钢索预应力玻璃幕墙，其特征在于：所述横向钢梁设置调整套组件，调整套组件通过六角螺栓组件与铝垫框相连，做为面材的玻璃通过扣压板组件压在铝垫框上。

5.根据权利要求4所述的钢索预应力玻璃幕墙，其特征在于：所述做为面材的玻璃通过U型夹组件固定在预应力钢梁或通过圆夹组件固定在竖向拉杆上。

6.根据权利要求1所述的钢索预应力玻璃幕墙，其特征在于：所述预应力钢梁的截面形状为箱形或H型或I型，前端面设置LED灯饰槽 。

《钢索滑车(CB/T 3759-1995)》是中华人民共和国船舶行业标准。