一种异形天幕系统的制作方法

1.本发明属于天幕系统技术领域，特别涉及一种异形天幕系统。


背景技术：

2.天幕一般用于建筑物的顶面，以展示建筑物的现代风格，发挥建筑的特性，使建筑物显得别具一格、光亮明快、具有现代品味，从而给人一种全新的感觉。随着社会的进步和人民生活水平的提高，建筑业的发展突飞猛进，建筑技术水平的提高，人们视线中涌出了大量的造型复杂、技术含量高、漂亮美观的天幕工程，异形曲面天幕结构也随着人们审美观的提高而日益增多，因其自身的形态和构造特点而被大众所喜欢，获得更广泛的应用，而且用量越来越大，特别是在建筑艺术性、绿色节能等方面，其发展前景及其乐观。
3.然而，异形曲面天幕的特点也决定了其施工过程的难点，建筑大跨度和高空间结构的异形曲面天幕的施工技术难点在于是否能有效地吸收消化结构变形及安装偏差。异形曲面天幕在施工的过程中，测量放线和板块的精确安装定位技术和难度较大，而原有施工过程多采用支架、脚手架传统施工支撑方式进行安装，很难满足异形结构安装操作平台的要求，施工误差大，很难确保异形曲面天幕的施工精度，除此之外，满堂脚手架，异形天幕的施工与土建施工之间存在交叉作业，安装的工序上的施工风险较高，难对施工安全进行管理。
4.发明专利一种螺栓球节点式网架胎架及其绿色施工技术公开了一种钢结构屋盖的支撑结构以及相应的施工方法，该方案在一定程度上提高了建筑物节点的安装精度，提高的屋盖结构的安装效率，但是还是存在许多的不足，具体为：定位节点对应位置设置在对应连接节点的正下方，支托件(定位杆)与钢结构主体的接触面之间形成了一定角度，并且在斜率增大的过程中角度也随之增大，在异性钢结构的装配过程中，容易出现安装误差，并且支托件还起到了支撑的作用，以一定的角度接触，在支撑装配过程中容易出现钢结构体的滑移，使得装配误差进一步增大；此外，钢架结构主体的结构是有技术工人进行焊接或者其他方式进行施工操作的，现有技术中的跳板一般布设在支撑架体的底部杆体上，由于架体和支托件的高度使得工人站立的施工平台距离待装配部件的距离为2米甚至更高，需要工人仰头进行施工，大大的提升的施工的难度。基于此，如何更好的控制异性天幕主体的安装精度，提升整体装配的效率是一个亟待解决的难题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种异形天幕系统，包括天幕主体、支撑主体、承重板和若干组定位立杆；其特征在于：所述天幕主体为异形曲面结构；支撑主体的上下工作面基本与天幕主体顶面平行设置；若干组所述定位立杆呈阵列分布在天幕主体的底部；定位立杆布设方向与天幕接触部分的法向平行；定位立杆的顶面与天幕钢构的下表面贴合止抵；承重板设置在支撑主体的上方。
6.进一步的，所述支撑主体包括若干组螺栓球和若干组矩形框体；若干组所述矩形
框体均通过与其相对应的多组定位立杆与天幕主体连接；且相邻两组所述矩形框体之间均通过螺栓球固定连接；相邻两组所述矩形框体之间均存在夹角，且若干组所述矩形框体依次排列可构成曲面结构；每组所述矩形框体内均固定安装有一组三维网架，所述三维网架为倒三角形结构，且所述三维网架包括若干组第二支杆，所述第二支杆两端分别设置有一组第三定位机构，所述第二支杆通过两组第三定位机构分别与两侧相邻的螺栓球固定连接。
7.进一步的，所述天幕主体包括若干组纵向支撑梁和横向支撑梁；若干组所述纵向支撑梁沿所述支撑主体的长度方向等间距分布，若干组所述横向支撑梁沿所述支撑主体宽度方向等间距分布；每组所述横向支撑梁均与各组所述纵向支撑梁固定连接。
8.进一步的，若干组所述定位立杆分别固定安装在各组横向支撑梁和各组纵向支撑梁连接处的底部；所述纵向支撑梁为平面或曲面结构；定位立杆顶部设置支撑托板；在支撑托板上设置卡锁件，与支撑梁上的辅助件配合锁定，使得支撑托板上顶面与支撑梁或支撑梁交点连接件的底面止抵接触；定位立杆下部设置托板，用于安装承重板。
9.进一步的；支撑托板上顶面与天幕接触面之间还设置有应力监测组件，实时或分时监测支撑托板上应力变化，并将监测数据发送给控制主机，对天幕安装中的应力风险进行预警。
10.进一步的，所述螺栓球包括球形本体，所述球形本体外壁上平均分布有若干组卡槽，所述卡槽靠近球形本体中心点的一端开设有内螺纹孔，所述矩形框体的固定部以及定位立杆的固定部均可螺纹连接在任意一组内螺纹孔中。
11.进一步的，所述定位立杆包括立杆本体；所述立杆本体顶部转动连接在所述天幕主体的下表面上，且所述立杆本体位于纵向支撑梁和横向支撑梁结合处的正下方；所述立杆本体底部端面上开设有螺销固定槽。
12.进一步的，所述定位立杆还包括第一定位机构，所述第一定位机构的结构与第三定位机构相同，所述第一定位机构包括螺销连接杆和定位螺销；所述螺销连接杆另一端贯穿至所述螺销固定槽外部，且与所述定位螺销固定连接；所述定位螺销另一端可螺纹连接在所述螺栓球上。
13.进一步的，所述定位螺销可螺纹连接在所述内螺纹孔内，所述螺销连接杆可活动卡接在所述卡槽内。
14.进一步的，所述矩形框体均包括若干组首尾依次相连的第一支杆；所述第一支杆的结构与所述第二支杆相同，所述第一支杆两端均设置有一组第二定位机构，所述第二定位机构的结构与所述第一定位机构相同，所述第一支杆通过两组第二定位机构与两侧相邻的螺栓球固定连接；优选的，矩形框架为正方四角锥。
15.进一步的，所述卡槽的内壁上等间距分布有若干组防滑凸块，所述防滑凸块另一端可活动贴合在所述螺销连接杆的外壁上。
16.进一步的，每组所述矩形框体的顶部均固定安装有一组承重板；承重板安装在定位立杆底部的安装盘上。
17.本发明的有益效果是：
18.1、利用三维网架倒三角的稳定特性提高了矩形框体的承重力。同时三维网架安装在矩形框体内部，无需在外部额外搭建排架和脚手架，不仅提升了天幕系统整体的整洁度，
缩小了天幕系统安装时的施工占地面积。也减低了天幕系统安装工作与例如脚手架搭建工作等其他土建专业的交叉作业，提高了施工效率；
19.2、支座锚定件的设置。通过采用预埋锚栓的形式设置支座锚定件，将支座预埋件的埋设在基础混凝土浇捣之前进行，并在安装前后对点位进行测量和复合，在提升锚定件的结构稳定性的情况下，进一步提升三维网架的安装精度。
20.3、操作平台的优化设计。根据工人的施工条件，将本领域中通用的底部设置操作平台的布设方式，调整为在定位杆底部所在的平面设置操作平台，供工人站立施工；使得相对于操作平台，天幕的钢构件高度为0.8m左右，在工人施工时，手持工具就可以正常施工，不需要仰视，也不需要将工具高举施工，大大的降低的工程施工的难度，提升施工的效率。
21.4、对螺栓球的优化设计。第一支杆和第二支杆两端分别通过一组定位螺销，与相邻两组螺栓球上的内螺纹孔进行螺纹连接，即可实现天幕主体以及支撑主体的安装工作，拆装方便快捷，固定效果好，提高了施工效率。而且在定位螺销螺纹连接在内螺纹孔中以后，与其相连接的一组螺销连接杆也会同时卡接在卡槽内，进一步提高了螺栓球的固定效果。当螺销连接杆卡接在卡槽内以后，利用分布在卡槽内壁上的若干组防滑凸块，增加了卡槽内壁与螺销连接杆之间的摩擦力，增加了第一支杆或第二支杆和螺栓球之间的固定性。
22.5、对支托件的优化设计。网架的安装采用标准化的支杆与螺栓球进行连接，减少了支杆设计和制备的难度和成本。由于异性天幕由于设计为异性曲面，支托件与天幕钢构并非在同一竖直方向一一对应，并且在竖直方向对应的支撑点位置，也由于天幕钢结构的非水平布置，使得竖向的支托件与钢构之间存在角度，本案中通过预先设计螺栓球的孔位，使得支托件与钢结构垂直，使得支撑和定位的效果更好。
23.6、在定位立杆顶部的支托板上设置锁定件，使得支托板与钢结构支撑位紧密连接，在两者连接面之间可设置应力监测机构，对两者之间的应力进行监测，对风险点位安装风险进行监控预警，提升整体结构安装的稳定和安全；同时在定位立杆的下部设置有托板，用于安装承重板，使得承重板的安装更稳定，保障施工人员安全。
24.7、现有技术中支座的设置存在抗拔抗剪的方面存在不足，在大跨度的对于大跨度的天幕安装中，需要在中部设置一个或多个支撑架体进行辅助安装，大大的提高了安装的成本并且影响下部并行工序的施工，本技术通过改进支座结构，并配合的先从两边施工伸出类似挑梁结构，中间部分先预拼装，再进行吊装连接，大大的提高了施工效率。
25.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1示出了根据本发明实施例的天幕系统的结构示意图；
28.图2示出了根据本发明实施例的天幕系统的剖视示意图；
29.图3示出了根据本发明实施例的天幕主体和支撑主体的分解示意图；
30.图4
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1示出了根据本发明实施例的定位立杆与螺栓球的连接剖视示意图；
31.图4
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2示出了根据本发明实施例的定位立杆托板结构视示意图；
32.图5示出了根据本发明实施例的支撑主体的结构示意图；
33.图6示出了根据本发明实施例的矩形框体的结构示意图；
34.图7示出了根据本发明实施例的图5中a圈内的放大示意图；
35.图8示出了根据本发明实施例的螺栓球的结构示意图。
36.图9示出了根据本发明实施例的应力监测组件的结构示意图。
37.图10示出了根据本发明实施例的支座锚定件布设示意图。
38.图11
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1示出了根据本发明实施例的立面支座锚定件结构示意图。
39.图11
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2示出了根据本发明实施例的侧面支座锚定件结构示意图。
40.图中：100、天幕主体；110、纵向支撑梁；120、横向支撑梁；200、定位立杆；210、立杆本体；220、螺销固定槽；230、螺销连接杆；231、定位螺销；300、承重板；400、支撑主体；410、螺栓球；411、球形本体；412、卡槽；413、防滑凸块；414、内螺纹孔；420、矩形框体；421、第一支杆；430、三维网架；431、第二支杆；501、应力监测组件、502、应变片、503、无线信号传输模块；601、预埋板件；602、支座底板；603、锚筋。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明实施例提供了一种异形天幕系统。包括天幕主体100、支撑主体400、若干组定位立杆200和若干组承重板300。示例性的，如图1和图2所示，所述天幕主体100为异形曲面结构。
43.若干组所述定位立杆200均固定安装在所述天幕主体100的底部，且若干组所述定位立杆200呈阵列分布。所述定位立杆200的长度为800mm
±
10mm。定位立杆200用于安装定位天幕主体100。
44.所述支撑主体400位于所述天幕主体100正下方，若干组所述定位立杆200底部均固定安装在所述支撑主体400上表面上。所述支撑主体400为曲面结构。支撑主体400用于为天幕主体100提供支撑力。
45.若干组所述承重板300呈矩形阵列分布在所述支撑主体400的顶部。通过承重板300的安装，方便施工人员在前期对天幕主体100进行安装调试。
46.所述天幕主体100包括若干组纵向支撑梁110和横向支撑梁120。示例性的，如图3所示，若干组所述纵向支撑梁110沿所述支撑主体400的长度方向等间距分布，若干组所述横向支撑梁120沿所述支撑主体400宽度方向等间距分布。每组所述横向支撑梁120均与各组所述纵向支撑梁110固定连接。若干组所述定位立杆200分别固定安装在各组横向支撑梁120和各组纵向支撑梁110连接处的底部。所述纵向支撑梁110为曲面结构或平面结构。
47.在若干组纵向支撑梁110之间通过若干组横向支撑梁120进行连接，不仅可以提高
纵向支撑梁110之间的稳定性，也提高了纵向支撑梁110承重性。
48.所述定位立杆200包括立杆本体210和第一定位机构。示例性的，如图4所示，所述立杆本体210顶部转动连接在所述天幕主体100的下表面上，且所述立杆本体210位于纵向支撑梁110和横向支撑梁120结合处的正下方。所述立杆本体210底部端面上开设有螺销固定槽220。所述第一定位机构一端固定安装在所述螺销固定槽220内，且所述第一定位机构另一端螺纹连接在所述支撑主体400的固定机构内。
49.所述第一定位机构包括螺销连接杆230和定位螺销231。示例性的，所述螺销连接杆230另一端贯穿至所述螺销固定槽220外部，且与所述定位螺销231固定连接。所述定位螺销231另一端可螺纹连接在所述支撑主体400的固定机构内。
50.在进行天幕主体100的安装工作时，首先将各组定位螺销231分别分别连接在支撑主体400顶部的各组固定机构内，并且使得螺销连接杆230可以同时卡接在各组固定机构内，用以提高定位立杆200整体与支撑主体400的固定效果。与此同时，利用定位立杆200和支撑主体400固定机构之间的螺纹连接关系，也提高了天幕主体100拆装工作的便利性，从而提升了工作效率。
51.所述支撑主体400包括若干组螺栓球410、若干组矩形框体420和若干组三维网架430。示例性的，如图5和图6所示，若干组所述矩形框体420均位于所述天幕主体100正下方。相邻两组所述矩形框体420之间存在夹角，且若干组所述矩形框体420依次相连可构成曲面结构。每组所述矩形框体420均包括若干组首尾依次相连的若干组第一支杆421。所述第一支杆421两端均设置有一组第二定位机构，所述第二定位机构的结构与所述第一定位机构相同，所述第一支杆421两端分别通过一组第二定位机构与相邻的两组螺栓球410固定连接。所述三维网架430的数量与所述矩形框体420相同，且每组所述三维网架430均通过螺栓球410固定连接在与其相对应的一组矩形框体420内。所述三维网架430为倒三角形结构，且所述三维网架430包括若干组第二支杆431，所述第二支杆431两端分别设置有一组第三定位机构，所述第三定位机构的结构与所述第一定位机构相同，所述第二支杆431两端分别通过一组第三定位机构与相邻的两组螺栓球410固定连接。
52.所述螺栓球410包括球形本体411。示例性的，如图4、图7和图8所示，所述球形本体411位于相邻两组所述第一支杆421的结合处。所述球形本体411外壁上平均分布有若干组卡槽412，所述卡槽412靠近球形本体411中轴线的一端开设有内螺纹孔414，所述内螺纹孔414的中轴线与所述卡槽412的中轴线重合。所述定位螺销231可螺纹连接在所述内螺纹孔414内，所述螺销连接杆230可活动卡接在所述卡槽412。所述卡槽412的内壁上等间距分布有若干组防滑凸块413，所述防滑凸块413另一端可活动贴合在所述螺销连接杆230的外壁上。
53.在进行第一支杆421和第二支杆431的安装工作时，首先将第二定位机构或第三定位机构中的定位螺销231螺纹连接在与其相对应的一组内螺纹孔414，与此同时，该组第一支杆421和第二支杆431上的螺销连接杆230也会卡接在与该组内螺纹孔414相连通的卡槽412内。然后通过分布在卡槽412内壁上的若干组防滑凸块413提高卡槽412内壁与螺销连接杆230的摩擦力，进一步提高了第一支杆421或第二支杆431与螺栓球410之间的固定性。并且在对第一支杆421和第二支杆431进行拆卸工作时，只需要将定位螺销231从内螺纹孔414中拧出即可，过程简单快捷，节省了工作时间，提高了工作效率。
54.在进行安装前，预先对整体设计进行数值模拟，准确分析确定不同点位的螺栓球与定位立杆的匹配关系，对不同点位的螺栓球预开设孔的角度以及定位立杆的设计进行匹配，并进行编号待用，通过螺栓球与定位立杆200进行匹配的设置，使得将定位立杆安装按照设计在螺栓球上后，定位立杆200布设方向与天幕接触部分的法向平行；定位立杆的200的顶面与天幕钢构的下表面贴合止抵；定位立杆200顶部设置支撑托板；在支撑托板上设置卡锁件，与支撑梁上的辅助件配合锁定，使得支撑托板上顶面与支撑梁或支撑梁交点连接件的底面止抵接触。
55.支撑托板上顶面与天幕接触面之间位于支撑托板上还设置有应力监测组件，通应变片对应力进行监测，应变片502与无线信号传输模块503电连接，并通过无线信号传输模块503实时或分时监测支撑托板上应力变化，并将监测数据发送给控制主机，对天幕安装中的应力风险进行预警。
56.三维网架430为倒三角形结构，利用三角形稳定的特性，提高了矩形框体420的承重力。同时三维网架430安装在矩形框体420内部，无需在外部额外搭建排架和脚手架，不仅提升了天幕系统整体的整洁度，缩小了天幕系统安装时的施工占地面积。也减低了天幕系统安装工作与例如脚手架搭建工作等其他土建专业的交叉作业，提高了施工效率。并且三维网架430是由若干组第二支杆431组成，两端分别通过一组第三定位机构与螺栓球410连接，拆装方便，缩短了施工时间。
57.具体的，所述承重板300的数量与所述矩形框体420的数量相同，且每组所述承重板300均固定安装在与其相对应的一组矩形框体420顶部。相邻两组所述承重板300之间存在夹角，且若干组所述承重板300依次相连可构成曲面形结构。
58.利用三维网架430倒三角的稳定特性提高了矩形框体420的承重力。同时三维网架430安装在矩形框体420内部，无需在外部额外搭建排架和脚手架，不仅提升了天幕系统整体的整洁度，缩小了天幕系统安装时的施工占地面积。也减低了天幕系统安装工作与例如脚手架搭建工作等其他土建专业的交叉作业，提高了施工效率。第一支杆421和第二支杆431两端分别通过一组定位螺销231，与相邻两组螺栓球410上的内螺纹孔414进行螺纹连接，即可实现天幕主体100以及支撑主体400的安装工作，拆装方便快捷，固定效果好，提高了施工效率。而且在定位螺销231螺纹连接在内螺纹孔414中以后，与其相连接的一组螺销连接杆230也会同时卡接在卡槽412内，进一步提高了螺栓球410的固定效果。当螺销连接杆230卡接在卡槽412内以后，利用分布在卡槽412内壁上的若干组防滑凸块413，增加了卡槽412内壁与螺销连接杆230之间的摩擦力，增加了第一支杆421或第二支杆431和螺栓球410之间的固定性。
59.参见附图10
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11，施工前先对支座锚定件进行定位，支座锚定件包括预埋板件601以及锚筋603、支座以及螺栓结构组成。支座预埋件的埋设在基础混凝土浇捣之前进行，土建钢筋绑扎完毕后，根据设计图纸要求，将预埋件按图纸位置和定位尺寸用定位模板控制进行埋设；为防止预埋件在混凝土浇注过程中发生移位，应对预埋件进行永久性固定。具体方法可采用角钢l40x3或钢筋制作固定支架，与钢筋网(最好是主钢筋)焊接；其后将预埋件与固定支架进行连(焊)接固定。在预埋件定位之后，立即进行测量复核。在满足规范和设计允许偏差要求后，即可移交下道工序进行混凝土浇注施工。网架施工方在安装前，选派有经验的施工人员进行施工，并安排专业测量人员进行跟踪测量。对支座预埋件尺寸测量记录
进行复核，满足设计要求后方可进行网架的安装。混凝土强度满足设计强度且结构轴线及支座预埋钢板须验收合格。预埋件要求为：水平偏移不大于15mm，相邻预埋件高差不大于5mm,最高最低高差不大于30mm，板面倾斜小于1
°
；网架总拼和屋面板安装完成后，均应测量其挠度值，所测挠度值不应超过相应设计值的1.15倍。网架支座支承面预埋钢板应平整，位置及标高必须准确,位置偏移不大于15mm，相邻高度差不大于5mm，最高与最低高差不大于15mm。
60.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。