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摘要：单索幕墙是一个极其轻质透明的结构,只由钢索、玻璃夹具和玻璃组成。为抵抗风荷载和自重,钢索通过张拉预紧并固定在主体结构中，水平方向上钢索被固定在主体结构的立柱上，为支撑风荷载；垂直方向上钢索被固定在主体结构的横梁上，为支撑垂直荷载。
关键词：单索幕墙，钢索，张拉，玻璃夹具。
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、结构特点
装饰效果好,采用钢索作为支撑体系,最大限度的降低支撑体系在幕墙中结构所占的比重,增加了透视空间；
玻璃采用夹持式安装，能满足幕墙各种变位要求,既方便更换玻璃又简捷；
玻璃板块间通过双面打胶保证幕墙的水密性和气密性；
工程施工技术含量要求高,施工难度大；
由于钢索需要张拉预紧，所以要求结构主体具有足够的强度；
由于单索点式幕墙柔性较大，允许变形量较大。
二、结构设计
结构体系
1.1单索幕墙的主要承力结构为钢索通过索夹编织而成的索网，其平面外刚度取决与钢索的预张力。玻璃通过夹具与索网的节点进行连接。索网与刚性的主体结构进行可靠连接。
1.2 单索幕墙的传力途径为：荷载→玻璃面板→玻璃夹具→索网→边界的主体结构。
1.3单索幕墙宜采用平面型索网或鞍型曲面索网。
1.4 当索网的最小跨度超过一定的限度的时候，宜采用鞍型曲面索网。也可以采用增设主受力索，从而达到建筑和结构的可行性。
1.5 必要时，宜采用弹簧或其他保护机构来吸收边界主体结构的过大变形。
1.6 需要采取必要的构造措施，避免钢索的硬性转角而产生的长期往复作用下的疲劳损伤。
1.7单索幕墙玻璃胶缝的宽度应该由结构的变形分析结果确定。
设计荷载
2.1 作用在单索幕墙的荷载应按照GB50009-2001《建筑结构荷载规范》进行计算。
2.2 永久荷载
重力荷载和钢索的预张力。
一般认为钢索的预张力在持续较长一段时间以后，会有一定程度的损失。需要考虑预张力损失以后的数值。
2.3风荷载：
因单索幕墙平面外的刚度相对普通结构和幕墙都要小很多，因此需要通过气动弹性风洞实验或者数值风激励响应分析等手段考虑动态风效应对结构的影响。
2.4地震作用：
需要对单索幕墙进行地震响应分析或通过实验评估地震对单索幕墙的作用。
2.5温度作用：
需要根据实际情况考虑温度效应对单索幕墙结构的影响。
2.6雪荷载：
对于应用于屋面的单索幕墙，应该特别注意雪荷载对于结构变形和强度的影响。
2.7其他作用：
需要根据实际情况，考虑其他类型的荷载：如活荷载，施工荷载，清洁设施荷载等对结构的作用。
荷载组合
3.1应该按照GB50009-2001《建筑结构荷载规范》采用承载力极限状态进行设计组合，同时宜增加依照ASCE19-97《建筑用结构钢索》进行工作应力法的设计组合进行参照。
3.2荷载组合应该包含结构的所有危险荷载组合
强度和变形
4.1 钢索强度
按照提供的荷载组合计算钢索的强度时：参照幕墙和桥梁的规范，单索幕墙中钢索的材料安全系数一般应该取为K2=1.8。
考虑到一般荷载的安全系数为K1=1.4，因此整个结构的安全系数为K=K1*K2=2.5以上，按照可靠度理论对应的超越概率为0.1%。
4.2 索頭强度
索头的极限强度至少因为其锚固钢索的1.1倍，且其截面计算平均应力小于接头材料的屈服强度。
4.3 索网变形
在正常使用极限状态组合下，索网的最大变形一般需要小于短跨的1/50。
结构分析
5.1结构分析需要考虑钢索的弹性伸长和边界结构的变形效应。
5.2需要采用大变形非线性分析，考虑变形对结构刚度的影响。
5.3在设计中，需要考虑动态荷载效应对单根索和整个结构在强度，变形和疲劳的影响。
5.4需要进行施工模拟分析以建议和指导安装。
三、材料设计
1.玻璃
1.1玻璃需经过钢化处理，且宜进行均热处理。
1.2玻璃的技术要求，应该符合现行国家标准的规定。
1.3玻璃应该进行翘曲变形实验。翘曲能力应该大于计算结果。
2.胶
选用耐候硅酮密封胶。关于胶的附着力、相溶性试验合格报告、物理耐用年限和保险年限的质量保证书以及国家商检部门出具的商检证书和商检标志在供货时交付与甲方。
3.玻璃夹具
3.1一般需要采用高强度铸造不锈钢
3.2材料需要具有良好的塑性和韧性性能。
3.3需要进行1:1的拉伸实验和无损探伤实验，鉴定机械性能和铸造质量等级。
4弹簧
4.1弹簧宜采用螺旋弹簧。
4.2弹簧需要具有良好的机械性能和抗疲劳性能。
4.2弹簧宜采用耐候钢或者良好涂漆的碳合金钢。
5.钢索:
5.1钢索需要符合相应的国家规范。
5.2钢索可采用不锈钢索或经过涂塑处理的热镀锌碳钢索，或其他可靠防腐的碳钢索。
5.3钢索必须进行张拉实验，以实验测得的弹性模量和最小破断荷载作为设计依据。
5.4钢索需要通过实验确定松弛性能指标。
四、埋件设计
1.埋件
1.1埋件需要具备足够的锚固强度和承载能力。其最小值宜大于与其连接钢索的最小破断离的1.5倍以上。
1.2根据工作状态，埋件一般可以分为承压埋件和承拉埋件。在条件允许的前提下宜设计承压埋件。
1.3承拉埋件如果锚固在混凝土中，需要设置有效的抗剪件，以保证与混凝土的可靠连接。
1.4埋件与转接件系统的设计必须考虑足够的三维调节能力以调节现场主体结构和埋件定位的偏差。
1.5因单索幕墙的埋件一般情况下承担很大的反力，因此需要全部采用预埋件，不宜采用后补埋件。
2.加工检验
2.1埋件的加工偏差应该严格符合图纸的要求，外露面必须进行防腐处理。
2.2埋件的焊缝应为2级焊缝。需要进行无损探伤检测，检测方法可为：磁粉，X射线，激光和反射等方法。
3.安装检验
3.1埋件的应该严格其安装偏差，需要采用可靠的定位方法。对于重量大的埋件应该专门确定适宜的安装机械和调整工具。
3.2 在安装钢索之前，必须采用经纬仪和其他三维量测仪器测定所有埋件的空间位置并形成表格，与理论位置进行对比。任何超出规定的偏差必须在安装之前取得可靠的解决措施。
4.现场实验
4.1现场宜预埋实验埋件，应该进行现场的破坏性拉拔实验。
4.2如果现场没有实现预埋实验埋件，则进行非破坏性的拉拔实验，实验拉力为埋件设计荷载的1.5倍。
五、张拉施工
1.埋件测量
必须对埋件的实际位置进行现场测量，通过调节转接件的位置调整埋件偏差。
2.吊装钢索
吊装钢索一般采用电动卷扬机进行垂直运输。对于水平放置的钢索需要采用多个吊点以控制索在自重下的变形。
在吊装过程中，应注意对钢索表面的保护。
3.张拉
3.1应该根据模拟施工分析，确定合理的张力程序和控制预应力值。一般应采用液压装置进行张拉。
3.2为保证索网几何形状的准确，横向钢索和竖向钢索采用同步张拉的施工方式, 张拉过程分为三级进行,依次为: 50%，70%，90%。在张拉过程中应利用在线索力测定仪和激光量测仪器监控索的张力和变形。逐级张拉，逐级调整，以最终满足设计要求。
3.3逐级张拉时，需要的间隔时间为一周，需要对比两个时间点测量的数据偏差是否在理论范围以内。
3.4整个索网张拉完以后，一般需要2个月的时间来让钢索发展其蠕变。
3.5各个索夹点的坐标为模拟施工分析的确定值
4.安装玻璃
4.1调整索网松弛带来的不合理变形以后，重新测量各索夹点的坐标，其理论的坐标应该控制在3mm以内。
4.2安装玻璃
4.3再次检查钢索的张力，如果超出偏差，重新进行调整
4.4 打胶
5.完工检测：
5.1 在验收时，需要同时提供幕墙在四个季节的不同温度下张力和变形的表格。
5.2 在保修期间以内，每隔3个月进行复测。根据复测的结果决定下次检测的时间间隔。
六、结束语
单索幕墙是当今较为先进的幕墙结构形式。细化单索幕墙的设计，进一步完善单索幕墙的施工方法，使单索幕墙结构在建筑装饰行业脱颖而出，在未来建造经典工程。
关键词：单索幕墙，钢索，张拉，玻璃夹具。
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、结构特点
装饰效果好,采用钢索作为支撑体系,最大限度的降低支撑体系在幕墙中结构所占的比重,增加了透视空间；
玻璃采用夹持式安装，能满足幕墙各种变位要求,既方便更换玻璃又简捷；
玻璃板块间通过双面打胶保证幕墙的水密性和气密性；
工程施工技术含量要求高,施工难度大；
由于钢索需要张拉预紧，所以要求结构主体具有足够的强度；
由于单索点式幕墙柔性较大，允许变形量较大。
二、结构设计
结构体系
1.1单索幕墙的主要承力结构为钢索通过索夹编织而成的索网，其平面外刚度取决与钢索的预张力。玻璃通过夹具与索网的节点进行连接。索网与刚性的主体结构进行可靠连接。
1.2 单索幕墙的传力途径为：荷载→玻璃面板→玻璃夹具→索网→边界的主体结构。
1.3单索幕墙宜采用平面型索网或鞍型曲面索网。
1.4 当索网的最小跨度超过一定的限度的时候，宜采用鞍型曲面索网。也可以采用增设主受力索，从而达到建筑和结构的可行性。
1.5 必要时，宜采用弹簧或其他保护机构来吸收边界主体结构的过大变形。
1.6 需要采取必要的构造措施，避免钢索的硬性转角而产生的长期往复作用下的疲劳损伤。
1.7单索幕墙玻璃胶缝的宽度应该由结构的变形分析结果确定。
设计荷载
2.1 作用在单索幕墙的荷载应按照GB50009-2001《建筑结构荷载规范》进行计算。
2.2 永久荷载
重力荷载和钢索的预张力。
一般认为钢索的预张力在持续较长一段时间以后，会有一定程度的损失。需要考虑预张力损失以后的数值。
2.3风荷载：
因单索幕墙平面外的刚度相对普通结构和幕墙都要小很多，因此需要通过气动弹性风洞实验或者数值风激励响应分析等手段考虑动态风效应对结构的影响。
2.4地震作用：
需要对单索幕墙进行地震响应分析或通过实验评估地震对单索幕墙的作用。
2.5温度作用：
需要根据实际情况考虑温度效应对单索幕墙结构的影响。
2.6雪荷载：
对于应用于屋面的单索幕墙，应该特别注意雪荷载对于结构变形和强度的影响。
2.7其他作用：
需要根据实际情况，考虑其他类型的荷载：如活荷载，施工荷载，清洁设施荷载等对结构的作用。
荷载组合
3.1应该按照GB50009-2001《建筑结构荷载规范》采用承载力极限状态进行设计组合，同时宜增加依照ASCE19-97《建筑用结构钢索》进行工作应力法的设计组合进行参照。
3.2荷载组合应该包含结构的所有危险荷载组合
强度和变形
4.1 钢索强度
按照提供的荷载组合计算钢索的强度时：参照幕墙和桥梁的规范，单索幕墙中钢索的材料安全系数一般应该取为K2=1.8。
考虑到一般荷载的安全系数为K1=1.4，因此整个结构的安全系数为K=K1*K2=2.5以上，按照可靠度理论对应的超越概率为0.1%。
4.2 索頭强度
索头的极限强度至少因为其锚固钢索的1.1倍，且其截面计算平均应力小于接头材料的屈服强度。
4.3 索网变形
在正常使用极限状态组合下，索网的最大变形一般需要小于短跨的1/50。
结构分析
5.1结构分析需要考虑钢索的弹性伸长和边界结构的变形效应。
5.2需要采用大变形非线性分析，考虑变形对结构刚度的影响。
5.3在设计中，需要考虑动态荷载效应对单根索和整个结构在强度，变形和疲劳的影响。
5.4需要进行施工模拟分析以建议和指导安装。
三、材料设计
1.玻璃
1.1玻璃需经过钢化处理，且宜进行均热处理。
1.2玻璃的技术要求，应该符合现行国家标准的规定。
1.3玻璃应该进行翘曲变形实验。翘曲能力应该大于计算结果。
2.胶
选用耐候硅酮密封胶。关于胶的附着力、相溶性试验合格报告、物理耐用年限和保险年限的质量保证书以及国家商检部门出具的商检证书和商检标志在供货时交付与甲方。
3.玻璃夹具
3.1一般需要采用高强度铸造不锈钢
3.2材料需要具有良好的塑性和韧性性能。
3.3需要进行1:1的拉伸实验和无损探伤实验，鉴定机械性能和铸造质量等级。
4弹簧
4.1弹簧宜采用螺旋弹簧。
4.2弹簧需要具有良好的机械性能和抗疲劳性能。
4.2弹簧宜采用耐候钢或者良好涂漆的碳合金钢。
5.钢索:
5.1钢索需要符合相应的国家规范。
5.2钢索可采用不锈钢索或经过涂塑处理的热镀锌碳钢索，或其他可靠防腐的碳钢索。
5.3钢索必须进行张拉实验，以实验测得的弹性模量和最小破断荷载作为设计依据。
5.4钢索需要通过实验确定松弛性能指标。
四、埋件设计
1.埋件
1.1埋件需要具备足够的锚固强度和承载能力。其最小值宜大于与其连接钢索的最小破断离的1.5倍以上。
1.2根据工作状态，埋件一般可以分为承压埋件和承拉埋件。在条件允许的前提下宜设计承压埋件。
1.3承拉埋件如果锚固在混凝土中，需要设置有效的抗剪件，以保证与混凝土的可靠连接。
1.4埋件与转接件系统的设计必须考虑足够的三维调节能力以调节现场主体结构和埋件定位的偏差。
1.5因单索幕墙的埋件一般情况下承担很大的反力，因此需要全部采用预埋件，不宜采用后补埋件。
2.加工检验
2.1埋件的加工偏差应该严格符合图纸的要求，外露面必须进行防腐处理。
2.2埋件的焊缝应为2级焊缝。需要进行无损探伤检测，检测方法可为：磁粉，X射线，激光和反射等方法。
3.安装检验
3.1埋件的应该严格其安装偏差，需要采用可靠的定位方法。对于重量大的埋件应该专门确定适宜的安装机械和调整工具。
3.2 在安装钢索之前，必须采用经纬仪和其他三维量测仪器测定所有埋件的空间位置并形成表格，与理论位置进行对比。任何超出规定的偏差必须在安装之前取得可靠的解决措施。
4.现场实验
4.1现场宜预埋实验埋件，应该进行现场的破坏性拉拔实验。
4.2如果现场没有实现预埋实验埋件，则进行非破坏性的拉拔实验，实验拉力为埋件设计荷载的1.5倍。
五、张拉施工
1.埋件测量
必须对埋件的实际位置进行现场测量，通过调节转接件的位置调整埋件偏差。
2.吊装钢索
吊装钢索一般采用电动卷扬机进行垂直运输。对于水平放置的钢索需要采用多个吊点以控制索在自重下的变形。
在吊装过程中，应注意对钢索表面的保护。
3.张拉
3.1应该根据模拟施工分析，确定合理的张力程序和控制预应力值。一般应采用液压装置进行张拉。
3.2为保证索网几何形状的准确，横向钢索和竖向钢索采用同步张拉的施工方式, 张拉过程分为三级进行,依次为: 50%，70%，90%。在张拉过程中应利用在线索力测定仪和激光量测仪器监控索的张力和变形。逐级张拉，逐级调整，以最终满足设计要求。
3.3逐级张拉时，需要的间隔时间为一周，需要对比两个时间点测量的数据偏差是否在理论范围以内。
3.4整个索网张拉完以后，一般需要2个月的时间来让钢索发展其蠕变。
3.5各个索夹点的坐标为模拟施工分析的确定值
4.安装玻璃
4.1调整索网松弛带来的不合理变形以后，重新测量各索夹点的坐标，其理论的坐标应该控制在3mm以内。
4.2安装玻璃
4.3再次检查钢索的张力，如果超出偏差，重新进行调整
4.4 打胶
5.完工检测：
5.1 在验收时，需要同时提供幕墙在四个季节的不同温度下张力和变形的表格。
5.2 在保修期间以内，每隔3个月进行复测。根据复测的结果决定下次检测的时间间隔。
六、结束语
单索幕墙是当今较为先进的幕墙结构形式。细化单索幕墙的设计，进一步完善单索幕墙的施工方法，使单索幕墙结构在建筑装饰行业脱颖而出，在未来建造经典工程。