深圳少年宮位于深圳市福田中心區(qū)，建筑面積5.29萬平方米，工程由少年山、科學(xué)山和水晶石大廳組成。水晶石大廳在整個(gè)建筑中部，為直徑50m，高30m,玻璃展開面積為2850m2的圓柱形玻璃體，玻璃體表面是由610片10FT+2.28PVB+10FT圓弧形曲面鋼化夾膠玻璃組成。其主要支承結(jié)構(gòu)是由φ18mm不銹鋼鉸線經(jīng)預(yù)張拉形成的懸索桁架， 圓柱頂部是由412片異形鋼化夾膠玻璃和32扇鋼化夾膠玻璃排煙窗組成，投影面積為1486m2。玻璃總重量為232噸，工程是由深圳三鑫特種玻璃股份有限公司設(shè)計(jì)與施工。

　　1. 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

　　1.1 預(yù)應(yīng)力懸索桁架屬柔性結(jié)構(gòu)，其支撐剛度是通過預(yù)應(yīng)力的施工而形成的，在索桁架形狀確定后，其支撐剛度的大小和每榀索桁架的剛度是否一致都取決于施加預(yù)應(yīng)力值和預(yù)應(yīng)力是否均衡。懸索桁架的空間定位和均衡施加預(yù)應(yīng)力是保證玻璃安裝精度和受力平衡的關(guān)鍵工序，是本工程的施工難點(diǎn)。

　　1.2水晶石大廳的圓柱形玻璃幕墻，是由多片曲面玻璃組成，這就要求每個(gè)支撐點(diǎn)有極高的尺寸精度，每片玻璃的形狀和尺寸誤差要控制在很小的范圍內(nèi)，施工中尺度精度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求是整個(gè)施工成敗的關(guān)鍵。

　　2. 預(yù)應(yīng)力索桁架結(jié)構(gòu)形狀與布設(shè)

　　由于本工程為少年宮，是青少年的活動(dòng)園地，在索桁架結(jié)構(gòu)形狀確定時(shí)考慮到結(jié)構(gòu)的形體語言與建筑主題相適應(yīng)，選用了具有蓬勃向上為內(nèi)含的Y形多跨豎向連續(xù)受力拉索結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式在我國(guó)是首次被使用在幕墻結(jié)構(gòu)上（如圖2）。

　　后受力索A-A＇、前受力索B-B＇、承重索B-B＇都是整根連續(xù)索，通過懸空桿和固定撐桿上的連接夾塊固定鋼索形成索桁架結(jié)構(gòu)形狀，其中，A＇和B＇為固定端，A和B為調(diào)整端。

　　3. 主材的選用

　　鋼索直徑的選定除考慮到能承受50年一遇的最大荷載，同時(shí)考慮到視覺及心理因素，在本工程的主受力索（前受力索和后受力索）和承重索都選用1×37φ18不銹鋼絞線，其最小破斷力為191 KN,彈性模量E=1.45×105N/mm2 ，懸空桿和撐桿及駁接系統(tǒng)均選用1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼件。玻璃采用深圳三鑫公司生產(chǎn)的2442mm×1988mm的拱高為30mm的10FT+2.28PVB+10FT透明圓弧形曲面彎鋼化夾膠玻璃，其透光率為76% ，紫外線阻隔率為99.99%,隔音值為40.5dB。

　　4.主要施工工藝

　　4.1工藝流程

　　測(cè)量放線空間定位→尺寸精度控制單元的確定→連接耳板固定撐桿安裝→前后受力索安裝調(diào)整→承重索安裝調(diào)整→索內(nèi)力檢測(cè)調(diào)整定位→水平索安裝定位→駁接系統(tǒng)安裝→玻璃安裝→調(diào)整打膠收口→交驗(yàn)。

　　4.2預(yù)應(yīng)力索桁架的安裝檢測(cè)

　　4.2.1空間尺寸定位

　　由于本工程是曲面點(diǎn)駁接幕墻玻璃是靠邊緣的四個(gè)孔通過駁接系統(tǒng)與索桁

　　架連接，這就對(duì)預(yù)應(yīng)力索桁架的安裝尺寸精度有著極高的要求，按可調(diào)整度確定索桁架上的每個(gè)支撐定位點(diǎn)誤差必須控制在±1.5mm以內(nèi)，因此我們采用了三維空間坐標(biāo)定位的方法。對(duì)每一個(gè)支撐點(diǎn)進(jìn)行尺寸精度控制，同時(shí)設(shè)定尺寸控制單元和觀測(cè)點(diǎn)，防止誤差積累，對(duì)整體圓弧面進(jìn)行幾何尺寸控制(如圖3)。每一個(gè)尺寸控制單元水平和豎向誤差控制在±3mm以內(nèi),對(duì)角線誤差控制在±5mm以內(nèi)。

　　4.2.2索桁架預(yù)應(yīng)力值的確定

　　索桁架預(yù)應(yīng)力值的設(shè)定和預(yù)應(yīng)力平衡的施工方案決定著本工程的成敗。水晶石大廳的索桁架支撐體系，是由90條φ18mm的豎向前后受力索、63條φ18mm的垂直承重索和756條φ10mm的水平穩(wěn)定索組成.最大高度為27900mm。豎向前后受力索的預(yù)應(yīng)力值設(shè)定考慮的因素有：受最大荷載作用時(shí)反向索內(nèi)力大于零的應(yīng)力、溫度變化應(yīng)力、保持索桁架剛度的應(yīng)力（剩余張力）、保持索桁架剛度（50年）松馳應(yīng)力。經(jīng)SAP8450和ANSYS5.4電算軟件作平面和空間整體計(jì)算確定：在合攏溫度在20℃-25℃時(shí)，前后受力索預(yù)拉力P1=29KN，垂直承重索的預(yù)拉力值P2=33KN。（見圖4）

　　4.2.3施加預(yù)應(yīng)力

　　（1）、在每榀索桁架內(nèi)，前受力索和后受力索的預(yù)應(yīng)力值誤差要控制在1.5KN以內(nèi)。各榀索桁架中鋼索預(yù)應(yīng)力值誤差控制在2.5KN以內(nèi)。

　　（2）、用超張拉法達(dá)到內(nèi)力平衡

　　豎向受力索桁架是采用整條索通過固定支點(diǎn)形成的多榀桁架。在預(yù)拉力施加時(shí)只能在一端進(jìn)行，當(dāng)預(yù)拉力通過固定支點(diǎn)時(shí)，因磨擦阻力等因素造成的內(nèi)力損失，經(jīng)試驗(yàn)證明每通過一個(gè)固定支點(diǎn)其內(nèi)力損失為10%左右，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)力不平衡的現(xiàn)象，為消除此現(xiàn)象，我們采用了超張拉的方法。

　　在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)根據(jù)單根索所通過的固定支點(diǎn)的數(shù)量按損失的內(nèi)力值來確定超張拉力。經(jīng)12小時(shí)持荷后將超張拉值松馳到設(shè)定的預(yù)拉力值后達(dá)到內(nèi)力平衡。

　　（3）、預(yù)應(yīng)力張拉步驟

　　首先安裝垂直承重索并將預(yù)應(yīng)力值一次施加到位，然后安裝受力索。前后受力索必須同時(shí)在一端張拉，分四步進(jìn)行：①在索布設(shè)結(jié)束后先進(jìn)行第一級(jí)張拉,按總預(yù)拉力值的20%控制拉力.②經(jīng)調(diào)整達(dá)到內(nèi)力基本平衡,空間定位基本到位后進(jìn)行第二級(jí)張拉，按總預(yù)拉力值的80%控制拉力。當(dāng)拉力到位后粗調(diào)懸空桿的位置并保持拉力48小時(shí)再進(jìn)行定位尺寸調(diào)整。③當(dāng)內(nèi)力穩(wěn)定后測(cè)量每榀桁架的內(nèi)力損失情況，確定超張拉值進(jìn)行超張拉，并持荷12小時(shí)。④當(dāng)超張拉內(nèi)力穩(wěn)定后將內(nèi)力放松至100%的預(yù)拉力控制值，經(jīng)測(cè)量調(diào)整后使每一榀索桁架的內(nèi)力均達(dá)到預(yù)張拉值后將節(jié)點(diǎn)固定鎖緊并與垂直承重索連接鎖緊（如圖5）。

　　4.2.4索桁架檢測(cè)

　　經(jīng)預(yù)張拉后的索桁架要按尺寸控制單元進(jìn)行全面的尺寸精度檢測(cè)確保安裝

　　節(jié)點(diǎn)的精度。索內(nèi)預(yù)拉力值的檢測(cè)使用索內(nèi)力測(cè)定儀進(jìn)行100%檢測(cè)，并記錄在案，進(jìn)行跟蹤測(cè)量。為確保在玻璃安裝后的桁架變形量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須采用配重檢測(cè)的玻璃安裝前進(jìn)行。配重的重量按玻璃自重的1.2~1.5倍觀察支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工作性能和抗變形能力。

　　5. 曲面玻璃的質(zhì)量控制與安裝

　　曲面玻璃的彎曲尺寸必須按模板進(jìn)行彎鋼化成型檢查，與標(biāo)準(zhǔn)弧線吻合度±2.5mm,弦長(zhǎng)尺寸公差為±2mm。水平孔位和豎向孔位的尺寸公差為±0.5mm。

　　彎鋼化玻璃必須進(jìn)行100%的均質(zhì)處理（引爆處理）降低鋼化玻璃的自爆率，保證玻璃幕墻的使用安全性能。

　　玻璃安裝的原則是先上后下，先中部后邊緣，采取邊安裝邊調(diào)整的辦法，待全部玻璃安裝后進(jìn)行整體調(diào)整，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行打膠收口處理。