讀本文前，編者先對拉索幕墻的形式和特點做一個基本普及：由縱橫兩簇懸索交錯放置形成的結構成為懸索網結構，簡稱索網結構。索網結構中各個懸索均為軸向受拉構件，可充分發(fā)揮結構材料的強度且結構形式富有張力。常見的形式有：

1.單層單向拉索玻璃幕墻

支撐結構為單層平面索結構，將玻璃幕墻面板通過單向索及剛爪固定在錨定結構上。主要由錨定結構、單層單向索桁架、玻璃面板、連接爪件及墊層材料組成。其特點是一個單索結構單元，僅有一個方向的拉索，通常是豎向索，可以把索做到玻璃膠縫里，幾乎看不到索的存在。

2. 單層雙向拉索玻璃幕墻

 一般由豎向受力索和橫向穩(wěn)定索組成。相對于單層單向拉索幕墻，更有利于玻璃幕墻的側向穩(wěn)定性，對主體結構影響較小些。一般情況下，與單層單向拉索幕墻一樣，會通過索桁架或剛性桁架與主體結構相連。

1.3 單向雙層拉索玻璃幕墻

每一組拉索包括一根內拉索和一根外拉索，兩根鋼索通過連接桿相連。這種布置提高了幕墻的承載力和穩(wěn)定性，解決了單層索網幕墻在結構凈空大的情況下拉索變形大，承載力不夠的問題。

1.4 雙曲拉索玻璃幕墻

能提供較大的面外剛度，其外形一般是建筑師定好的形式，索網結構是柔性結構體系，其設計重點是找形后得到張拉施工的控制值。

【下文內容提要】對于跨度在兩層樓以內且跨度不超過 10m 的單層單向拉索幕墻，在沒有有限元分析程序時，可以采用手工計算的方法進行拉索的受力計算、施工圖設計。 

編者按：由于文章發(fā)表日期不詳，案例說明的計算參數，如荷載和作用效用組合的分項系數等，應按照現行最新規(guī)范進行取值。

(一)、概述 

廣東省東莞市某項目玻璃幕墻采用單層單向索系結構，幕墻高度總高8.4m，單索索上下兩端為鉸接支座，也即計算水平荷載作用時。單索的計算長度約為 8.4m，豎向索為主受力索，其重力由單索全部承擔。由于單索計算長度為8.4m，屬較小區(qū)間，并且此處的平面為弧形平面，不利于平衡索的布置，在適當提高單索安全余量的前提下，可不設置側向平衡索。單索上的水平荷載為沿跨度均布。該處點式幕墻采用單索支承形式，玻璃采用 12+12A+12mm 中空鋼化玻璃，玻璃板塊寬為 1825mm，高為 2100mm。拉索最大側向間距為1825mm，鋼索錨固于混凝土梁上。幕墻風荷載按標高 10.0m 考慮?；?本風壓為 Wo =0.60 kN/m2；場地類別為 C 類；抗震設防烈度：6 度；設計基本地震加速值為 a=0.05g；東莞地區(qū)，年度最大溫差取 80Co， 本例假設施工時環(huán)境溫度近似處于平均值，本拉索溫度的升高或降低 取值為+40Co 或-40Co。風荷載體型系數取-1.2。

(二)、單層單向索系幕墻結構承載理論 

無論是單層單向索系結構還是單層雙向平面索網結構，在未加預應力之前，索只有抗拉剛度，在平面內外均無抗彎剛度，索只能承受拉力，即無法承受水平荷載。施加預應力之后，考慮應力剛化幾何非線性，結構剛度會改變。單層單向索系結構和單層雙向平面索網結構幾何非線性表現主要有應力剛化與大位移小應變兩類。由于結構中面內應力狀態(tài)的影響，中面內應力與橫向剛度的耦合效應，通稱應力剛化，在薄的、高應力的結構中，如纜索或薄膜結構中最明顯。由于應力剛化單層索系索網結構平面內外抗彎剛度增大， 但單純靠施加預應力以承受水平外荷載，必定會增大索截面，同時也會使錨固索的混凝土梁設計特別大，不經濟。考慮到單層單向索系幕墻結構在正常使用狀態(tài)下容許水平位移 可達到 L/50（業(yè)內經驗），L 為索設計跨度，索結構的撓度雖達到 1/50， 但其應變仍是很小的，滿足小應變假定。所以經濟的設計方法是同時 考慮大位移小應變幾何非線性效應，即 P-△二階效應，其原理詳見圖一。

該式表明，在外荷載 P不變的情況下，水平位移δ越大，索內力T 越小。可見單層索系索網結構平面內外抗彎剛度主要是靠索內力（施 加預應力與外荷載作用下索的內力總和）與平面外位移的二階效應實現的。故單層索系索網結構經濟的設計方法就是充分利用滿足正常使用的容許水平位移。但現用規(guī)范中還沒有單層索系索網結構容許撓度的規(guī)定，業(yè)內經驗按 L/40~50 設計（L 為索設計跨度），均能滿足幕墻的正常使用要求。為確保安全，本案例容許撓度取 L/50。

(三)、單層單向索系幕墻結構手工理論計算

1、概念

⑴、鋼絞線的強度標準值取破折拉力(不是屈服強度)， JGJ102-2003 規(guī)定材料分項系數 K2=1.8，即：強度標準值/強度設計值=1.8。故恒荷載總安全系數取為 1.2×1.8=2.16，活荷載總安全系數取為 1.4× 1.8=2.52。 

⑵、單索在水平荷載標準值作用下，其撓度控制值為[f]=1/50。（實 際工程中有的取值為 1/40） 豎向單索水平位移控制值為[δ]=L/50=8400/50=168（mm）

2、水平荷載計算

⑴、水平荷載 

荷載和作用效應組合的分項系數,按以下規(guī)定采用:

A、承載力計算時:

重力荷載: 1.2 

風荷載: 1.4 

地震作用: 1.3 

B、撓度和變形計算時:

重力荷載: 1.0 

風荷載: 1.0 

荷載和作用效應組合的組合系數,按以下規(guī)定采用: 

第一個可變荷載按 1.0 取用 

第二個可變荷載按 0.5 取用 

由計算可知，

風荷載標準值為 1.12(KN/m2) 

風荷載設計值為 1.568(KN/m2) 

水平地震作用效應標準值為 0.16(KN/m2) 

水平地震作用效應設計值為 0.208(KN/m2) 

水平荷載標準組合值 WK 合=1.0×1.12 =1.12(KN/m2) 

水平荷載設計組合值 W 合=1.0×1.568+0.5×0.208=1.672(KN/m2) 

由上計算可知，

垂直于玻璃面的荷載標準值為 1.12kN/m2，

垂直于玻璃面的荷載設計值為：1.672kN/m2。

一榀單索的受力面寬度為 1825mm， 

也即相應的線荷載為： 

荷載標準值線荷載：1.12x1.825=2.044(kN/m) =2.044(N/mm) 

荷載設計值線荷載：1.672x1.825=3.051(kN/m)= 3.051(N/mm) 

⑵、豎向單索選用如下： 

直徑：26mm； 

類型：1x61ws 不銹鋼鋼絞線；

斷面面積 As：：399.84mm2

鋼索強度標準值：1400N/mm2 ；

鋼索強度設計值：777.7N/mm2。