《鋼索預應力玻璃幕牆》是瀋陽遠大鋁業工程有限公司於2011年06月27日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102287020A，專利公布日：2011年12月21日，該專利申請號為2011101738809，發明人是李洪位，張永強。
《鋼索預應力玻璃幕牆》解決了2011年前技術存在的不能將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內的缺陷，包括玻璃做為面材，以鋼結構和拉索組成的支撐體系，其技術要點是：鋼結構主要由預應力鋼樑、豎向拉桿和橫向鋼樑組裝在一起，預應力鋼樑底座利用錨板定位，其上下端分別通過壓桿鋼樑支撐，兩壓桿鋼樑之間設定在張拉器的作用下張緊的拉索，通過上述部件組成完整的預應力支撐體系。其設計合理，結構緊湊，省料，安裝容易，維護方便，既可以實現玻璃幕牆的外圍護結構與主體結構間達到設定的距離，將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內，同時保證玻璃幕牆的通透性，起到建築藝術與實用技術完美結合，顯著提高外飾效果的作用。
2020年7月14日，《鋼索預應力玻璃幕牆》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《鋼索預應力玻璃幕牆》摘要附圖 ）
基本介紹
- 中文名：鋼索預應力玻璃幕牆
- 公布號：CN102287020A
- 地址：遼寧省瀋陽市經濟技術開發區十三號街20號
- 公布日：2011年12月21日
- 發明人：李洪位，張永強
- 申請號：2011101738809
- Int. Cl.：E04B2/88(2006.01)I
- 申請日：2011年06月27日
- 專利代理機構：瀋陽科威專利代理有限責任公司
- 申請人：瀋陽遠大鋁業工程有限公司
- 代理人：刁佩德
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
鋼索玻璃幕牆因其良好的通透性結構被廣泛套用於廳、堂等建築外飾面。現在市場上大部分鋼玻幕牆、鋼索玻璃幕牆、索玻幕牆等的外圍護結構，都是靠近主體結構並與主體結構相連的幕牆，不能將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內。其中鋼玻幕牆是以鋼結構組成的支撐體系的一種玻璃幕牆。鋼玻幕牆的體系穩定後，鋼結構沒有預應力，玻璃做為面材，通過玻璃夾具固定在鋼結構支撐體系之上。鋼索玻璃幕牆是以鋼結構和拉索組成的支撐體系的一種玻璃幕牆。體系穩定後，鋼結構沒有預應力，玻璃做為面材，通過玻璃夾具固定在鋼結構與拉索相結合的支撐體系之上。索玻幕牆是以拉索組成的支撐體系的一種玻璃幕牆，玻璃做為面材，通過玻璃夾具固定在拉索上。隨著建築玻璃幕牆結構的持續創新和人類對居住環境要求的不斷提高，一些建築的外維護結構不但要求通透，而且要求把樓下的庭院等納入遮蔽範圍；還有的要求能夠及時對外圍護結構與主體結構之間的表面進行清潔；甚至還要求在主體結構和外圍護結構間通行車輛等。為滿足上述的需求，外圍護結構應遠離主體結構至少幾米甚至幾十米。若在離主體結構如此之遠的部位再做出土建結構去支撐外圍護結構，則不僅無法滿足通透性的要求，還會明顯增加製造成本。顯然，2011年的鋼索玻璃幕牆結構已不能滿足節能環保的現代建築設計理念的要求。
發明內容
專利目的
《鋼索預應力玻璃幕牆》提供了一種鋼索預應力玻璃幕牆，它解決了2011年技術存在的不能將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內的缺陷，其設計合理，結構緊湊，省料，安裝容易，維護方便，既可以實現玻璃幕牆的外圍護結構與主體結構間達到設定的距離，將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內，同時保證玻璃幕牆的通透性，起到建築藝術與實用技術完美結合，顯著提高外飾效果的作用。
技術方案
《鋼索預應力玻璃幕牆》所採用的技術方案是：該鋼索預應力玻璃幕牆包括玻璃做為面材，以鋼結構和拉索組成的支撐體系，其技術要點是：所述鋼結構主要由預應力鋼樑、豎向拉桿和橫向鋼樑組裝在一起，採用弧型鋼立柱形的預應力鋼樑底座利用地基的錨板定位，預應力鋼樑的上下端分別通過鉸接在土建結構的錨板上的縱向壓桿鋼樑支撐，兩壓桿鋼樑之間設定縱向拉索，拉索的一端連線在預應力鋼樑上，另一端分別在張拉器的作用下張緊在土建結構的錨板上，通過組裝在一起的預應力鋼樑、豎向拉桿、橫向鋼樑及張緊在土建結構錨板上的縱向拉索、縱向壓桿鋼樑組成完整的預應力支撐體系。
所述預應力鋼樑通過連線夾板及沉頭螺栓組件與橫向鋼樑組裝在一起，橫向鋼樑通過接頭組件與豎向拉桿組裝在一起。
所述橫向鋼樑與連線夾板之間設定調整墊片。
所述橫向鋼樑設定調整套組件，調整套組件通過六角螺栓組件與鋁墊框相連，做為面材的玻璃通過扣壓板組件壓在鋁墊框上。
所述做為面材的玻璃通過U型夾組件固定在預應力鋼樑或通過圓夾組件固定在豎向拉桿上。
所述預應力鋼樑的截面形狀為箱形體或H型或I型，前端面設定LED燈飾槽。
改善效果
《鋼索預應力玻璃幕牆》具有的優點及積極效果是：由於《鋼索預應力玻璃幕牆》由弧型鋼立柱形的預應力鋼樑、豎向拉桿、橫向鋼樑及張緊在土建結構錨板上的縱向拉索、縱向壓桿鋼樑組成完整的預應力支撐體系，所以其設計合理，結構緊湊，預應力鋼樑安裝定位後，上下端由壓桿支撐，中間採用拉索張緊，在張拉器的作用下拉索不斷張緊，達到預應力鋼樑設定的理論變形後，測試拉索的預應力，與理論計算吻合後，拉索、壓桿鋼樑、預應力鋼樑均存在內應力。當幕牆在正風壓作用下，拉索上的應力值會減小，而預應力鋼樑的反彎變形抵抗了風壓，也就是預應力鋼樑上的預應力起作用；當負風壓時，充分利用拉索抗拉的特性，拉索的應力值增大，抵抗了風壓變形。因此，《鋼索預應力玻璃幕牆》安裝容易，維護方便，可以在遠離主體結構幾米到幾十米的部位實現玻璃幕牆外圍護結構的安裝。它解決了2011年技術存在的不能將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內的缺陷。因其在保證通透的效果的同時，充分利用了拉索的預應力作用及其獨有的抗拉強度高的特性，故極大地減少了鋼材的使用量，並使整個預應力支撐體系在正、負風壓的作用下保持很大的剛度及穩定性。結構材料的減少，使鋼樑的幾何尺寸減小，省料，進一步增加了玻璃幕牆的通透性，同時節約了資源，並起到建築藝術與實用技術完美結合，顯著提高外飾效果的作用，符合節能環保的現代建築設計理念。
附圖說明
以下結合附圖對《鋼索預應力玻璃幕牆》作進一步描述。
圖1是《鋼索預應力玻璃幕牆》一種具體結構的分格圖；
圖2是圖1中沿A-A線的剖視圖；
圖3是圖1中沿B-B線的剖視圖；
圖4是圖1中沿C-C線的剖視圖；
圖5是圖1中沿D-D線的剖視圖；
圖6是圖1中沿E-E線的剖視圖。
圖中序號說明：1預應力鋼樑、2壓桿鋼樑、3拉索、4斜拉平衡索、5豎向拉桿、6橫向鋼樑、7連線夾板、8沉頭螺栓組件、9調整墊片、10U型夾組件、11調整套組件、12六角螺栓組件、13鋁墊框、14扣壓板組件、15玻璃、16圓夾組件、17接頭組件、18地平線、19土建結構、20錨板。
技術領域
《鋼索預應力玻璃幕牆》涉及一種用於建築外圍護結構的鋼索玻璃幕牆，特別是一種廣泛套用於廳、堂等建築外飾面的鋼索預應力玻璃幕牆，它主要適用於將庭院或過廊等納入外圍護結構的遮蔽範圍內，並與主體結構距離大於0.5米且小於20米的通透型鋼索玻璃幕牆結構。
權利要求
1.一種鋼索預應力玻璃幕牆，包括玻璃做為面材，以鋼結構和拉索組成的支撐體系，其特徵在於：所述鋼結構主要由預應力鋼樑、豎向拉桿和橫向鋼樑組裝在一起，採用弧型鋼立柱形的預應力鋼樑的底座利用地基的錨板定位，預應力鋼樑的上下端分別通過鉸接在土建結構的錨板上的縱向壓桿鋼樑支撐，兩壓桿鋼樑之間設定縱向拉索，拉索的一端連線在預應力鋼樑上，另一端分別在張拉器的作用下張緊在土建結構的錨板上，通過組裝在一起的預應力鋼樑、豎向拉桿、橫向鋼樑及張緊在土建結構錨板上的縱向拉索、縱向壓桿鋼樑組成完整的預應力支撐體系。
2.根據權利要求1所述的鋼索預應力玻璃幕牆，其特徵在於：所述預應力鋼樑通過連線夾板及沉頭螺栓組件與橫向鋼樑組裝在一起，橫向鋼樑通過接頭組件與豎向拉桿組裝在一起。
3.根據權利要求2所述的鋼索預應力玻璃幕牆，其特徵在於：所述橫向鋼樑與連線夾板之間設定調整墊片。
4.根據權利要求1所述的鋼索預應力玻璃幕牆，其特徵在於：所述橫向鋼樑設定調整套組件，調整套組件通過六角螺栓組件與鋁墊框相連，做為面材的玻璃通過扣壓板組件壓在鋁墊框上。
5.根據權利要求4所述的鋼索預應力玻璃幕牆，其特徵在於：所述做為面材的玻璃通過U型夾組件固定在預應力鋼樑或通過圓夾組件固定在豎向拉桿上。
6.根據權利要求1所述的鋼索預應力玻璃幕牆，其特徵在於：所述預應力鋼樑的截面形狀為箱形或H型或I型，前端面設定LED燈飾槽。
實施方式
根據圖1～2詳細說明《鋼索預應力玻璃幕牆》的具體結構。該鋼索預應力玻璃幕牆包括玻璃15做為面材，以組裝式鋼結構和張拉器張緊的拉索組成的預應力支撐體系。其中組裝式鋼結構主要由預應力鋼樑1、豎向拉桿5和橫向鋼樑6等件組裝在一起。預應力鋼樑1規格、形狀應根據實際需要和可能，按所設定的預應力要求確定。本實施例預應力鋼樑1採用弧型鋼立柱形結構，其截面形狀可設計成近似箱形體（如圖5所示），也可以設計成H型或I型等截面形狀。如果需與LED燈配合，預應力鋼樑1的前端面可以設定LED燈飾槽。橫向鋼樑6的橫截面可以根據使用要求設計成變截面形狀（如圖4～6所示）。預應力鋼樑1底座利用錨在地平線18以下地基的錨板20定位。預應力鋼樑1的上、下端分別通過鉸接在土建結構19的錨板上的縱向壓桿鋼樑2支撐，兩壓桿鋼樑2之間設定縱向拉索3。拉索3的一端連線在預應力鋼樑1上，拉索3的另一端分別在張拉器的作用下張緊在土建結構19的錨板上。拉索3利用張拉器不斷張緊，直到使預應力鋼樑1達到設定的理論變形後，測試拉索3的預應力，應與理論計算吻合。該鋼索預應力玻璃幕牆通過上述組裝在一起的預應力鋼樑1、豎向拉桿5、橫向鋼樑6及張緊在土建結構19錨板上的縱向拉索3、縱向壓桿鋼樑2組成完整的預應力支撐體系。在此狀態下，拉索3、壓桿鋼樑2和預應力鋼樑1均存在內應力。在張緊拉索3的同時，要張緊斜拉平衡索4，經過幾個循環，使斜拉平衡索4內應力達到理論值。正是這種幕牆的結構形式，實現了以下的力學原理：幕牆在正風壓作用下，拉索3上的應力值會減小，而預應力鋼樑1的反彎變形抵抗了風壓，（相當於樑上的預應力起作用），當負風壓時，拉索3的應力值增大，抵抗了風壓變形。採用此種力學原理，可以大大降低鋼結構的幾何尺寸，增強了玻璃幕牆的美學效果。
圖4、圖5為預應力鋼樑1與橫向鋼樑6連線的節點結構示意圖，圖5為豎向拉桿5與橫向鋼樑6連線的節點結構示意圖。為了製造、安裝方便，預應力鋼樑1通過連線夾板7及沉頭螺栓組件8與橫向鋼樑6組裝在一起。做為橫向聯繫桿件的橫向鋼樑6通過接頭組件17與豎向拉桿5組裝在一起。橫向鋼樑6與連線夾板7之間設定了橫框調整墊片9，這樣橫向鋼樑6的高度方向安裝誤差就可在此處做出調整。橫向鋼樑6設定調整套組件11，調整套組件11通過六角螺栓組件12與鋁墊框13相連，做為面材的玻璃15通過鋁合金扣壓板組件14壓在鋁墊框13上。做為面材的玻璃15通過U型夾組件10固定在預應力鋼樑1或通過圓夾組件16固定在豎向拉桿5上（如圖6所示）。
榮譽表彰
2020年7月14日，《鋼索預應力玻璃幕牆》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。
