一种马鞍形预应力索网的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及建筑施工方法领域，特别涉及一种适用于柱面钢结构幕墙龙骨的 马鞍形区格内的预应力索网。
【背景技术】
[0002] 装饰性幕墙即设置在建筑物墙体外起装饰作用的幕墙，目前，装饰性幕墙的应用 越来越广泛，其造型独特，样式各异，取得良好的视觉效果，但由于其建筑造型唯一，受力形 式罕见，造型复杂，给施工带来了一些难题，尤其是幕墙龙骨设置完成后索网的安装及张拉 成型方法，本实用新型主要解决适用于柱面钢结构幕墙龙骨的马鞍形区格内的预应力索网 的安装及张拉成型方法，是基于施工完成的装饰性造型幕墙龙骨进行的索网安装方法，所 述装饰性造型幕墙骨架是由多个斜向相互交叉的椭圆形钢管形成的圆柱面钢结构幕墙龙 骨，圆柱面钢结构幕墙龙骨包围中间的主体结构，其底部与裙楼拉接，立面上通过布置伞状 支撑与主体结构相连，顶部通过桅杆支撑与屋盖结构相连，所述椭圆形钢管斜向交叉形成 一个一个马鞍形的区格。
[0003] 对于上述造型独特、结构复杂的装饰性造型幕墙龙骨进行索网造型设计，一方面 由于索网中要求的预应力较大，一般达到30kN，且索网连接的结构为空间环管，在整体成型 前稳定性较低；另一方面，该索结构幕墙体型大，结构形式和力学性能独特，与一般屋盖和 幕墙的索结构差异大，可借鉴的工程案例少，且现有技术中马鞍形预应力索网施工的规范 及指导性材料缺乏。因此，对索网的造型要求极高，现有索网结构复杂，不便于此种造型复 杂的装饰性造型幕墙龙骨，不便于安装及张拉成型。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型目的在于提供一种马鞍形预应力索网，解决柱面钢结构幕墙龙骨对索 网的造型要求极高、现有索网结构复杂、不便于此种造型复杂的装饰性造型幕墙龙骨、不便 于安装及张拉成型的技术难题，为相似工程案例提供借鉴。
[0005] 为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案如下：
[0006] 一种马鞍形预应力索网，连接在装饰性造型幕墙龙骨上，所述装饰性造型幕墙龙 骨是由多个斜向相互交叉的椭圆形钢管形成的圆柱面钢结构幕墙龙骨，圆柱面钢结构幕墙 龙骨包围中间的主体结构，其底部与裙楼拉接，立面上通过布置伞状支撑与主体结构相连， 顶部通过桅杆支撑与屋盖结构相连，所述椭圆形钢管斜向交叉形成一个一个的马鞍形区 格，其特征在于：所述马鞍形预应力索网包括一个一个安装在马鞍形区格内的单元索网，所 述单元索网的拉索两端的锁头分别连接一个转向耳板，所述转向耳板与围成马鞍形区格的 椭圆形钢管焊接固定；所述单元索网为双向单索索网，包括内层斜索和外层斜索，内层斜索 和外层斜索分别穿过双向索固定环进行可抽拉连接。
[0007] 优选的，所述双向索固定环的圆面平行于单元索网的网面设置，其自外向内包括 外侧环、芯环和内侧环，所述外侧环与芯环、芯环与内侧环之间分别进行螺栓固定，其中外 侧环与芯环扣合的一面上开有供外层斜索的外层斜索槽；内侧环与芯环接触的一面上开有 供内层斜索通过的内层斜索槽。
[0008] 进一步优选的，所述双向索固定环的外侧还安装有装饰结构。
[0009] 进一步的，所述装饰结构为碟底固定在双向索固定环外侧的圆形装饰碟片。
[0010] 更优选的，所述椭圆形钢管在幕墙的前厅部分为双管桁架，后厅部分为单钢管，前 厅的单元索网安装在靠外侧的那根钢管形成的马鞍形区格内；后厅的单元索网安装在单钢 管之间。
[0011] 与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于：本实用新型结构简单，单元索网 的设计极大的方便了施工，施工时按照椭圆形钢管龙骨的分隔将索网安装范围分成多层进 行，且在安装过程中索网与龙骨同步施工，即安装完本层龙骨后即可进行本层索网安装，总 体安装顺序为配合钢结构安装顺序从下至上逐层安装，同一层索网区格安装先后顺序根据 现场钢结构安装完成情况先大区格后小区格；保证了施工进度，解决了现有技术中索网施 工顺序不合理、导致立体交叉施工、存在安全隐患的问题；方便施工和张拉成型，解决了特 定造型幕墙龙骨索网的造型难、结构复杂不便于安装及张拉成型的问题，为相似工程提供 了有效借鉴。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型涉及的椭圆形钢管形成的柱面钢结构幕墙龙骨的结构示意图；
[0013] 图21-23是本实用新型涉及的一个单元索网2的安装过程示意图；
[0014] 图3是本发明涉及的拉索2的安装示意图；
[0015] 图4是本发明涉及的双向索固定环23的安装结构示意图；
[0016] 图5是本发明涉及的双向索固定环23的拆分结构示意图；
[0017] 图6是本发明涉及的临时支撑结构4的布置示意图。
[0018] 附图标记：1_装饰性造型幕墙龙骨、11-椭圆形钢管、12-马鞍形区格、21-拉索、 211-内层斜索、212-外层斜索、22-转向耳板、23-双向索固定环、231-外侧环、232-芯环、 233-内侧环、234-螺栓、235-垫片、24-索头、25-外层斜索槽、26-内层斜索槽、27-装饰结 构、3-主体结构、4-临时支撑结构、41-塔架、42-三角支撑。
【具体实施方式】
[0019] 本实施例涉及的装饰性幕墙造型取自于红灯笼，如图1，为获得红灯笼的外形， 在其主体结构外侧设置了一个灯笼皮，即圆柱面的钢结构幕墙，幕墙与结构主体之间保持 5?21m的距离，其直径为110m，高约60m，由造型主龙骨、伞撑、桅杆支撑、马鞍形预应力索 网和坚索构成，为非封闭的装饰性幕墙。装饰性造型幕墙龙骨1采用互相斜向相互交叉的 椭圆形钢管11，其底部与裙楼拉接，立面上通过布置伞状支撑与主体结构相连，顶部通过桅 杆支撑与屋盖结构相连，椭圆形钢管11承受环向压力，裙楼提供向下的拉力，索网提供坚 向面内的稳定性并形成蒙皮效应，坚索为环桁架的内弦提供了坚向联系，整体形成一个独 立的张力空间结构。龙骨底部与裙楼相连处安装有固定支座，伞撑与主体连接处安装有三 向固定铰支座，伞撑与钢屋盖连接处安装有弹性支座。
[0020]按照图纸设计要求，将装饰性造型幕墙龙骨1分段进行吊装，主龙骨全部搁置在 塔架41和三角支撑42上。主龙骨采取自下而上分段分层吊装的方式进行安装。其中椭圆 形钢管11相交形成五十六个马鞍形区格12,分成七层，在区格内设置了单元索网。各区格 的边界形状和面积大小差异较大，最大跨度33. 3米，最小跨度约2. 2米。由于通透性的要 求，拉索布置细密，规格小，间距小，根数多。根据设计要求，本实施例中预应力拉索需施加 30kN的预应力。马鞍形预应力索网为双向单层索网，拉索采用20mm不锈钢拉索，两层索网 的交点处通过双向索固定环23连接，共计2900根拉索21。拉索两端与椭圆形钢桁架或椭 圆形钢管结构相连，索头采用压制锚具、叉耳式连接件和两端可调的套筒调节装置。索头通 过一个转向耳板22与椭圆形钢管11销轴连接，可实现多向转动。
[0021] 下面具体介绍该马鞍形预应力索网结构的施工安装技术。
[0022] 所述单元索网填充在马鞍形区格12中，为双向单索，配合椭圆形钢管11的安装顺 序，与椭圆形钢管交叉进行，从下至上逐层分级安装，索网逐层分级安装的具体施工步骤如 下：
[0023] 步骤一、施工准备：检查椭圆形钢管11的分段吊装质量，确认当下施工的椭圆形 钢管已经施工就位，其形成的马鞍形区格12的大小和形状设置均符合设计要求，且临时支 撑结构4的设置也符合要求；所述临时支撑结构4包括前厅部分的塔架41及后厅部分固定 在主体结构上的三角支撑42,其担负临时支撑钢结构龙骨的作用，前厅部分用于支撑外龙 骨的塔架及后厅部分用于支撑外龙骨的三角支撑的平面布置，如图6 ;椭圆形钢管为分段 逐层吊装，每一层吊装完成后即可进行该层成型的区格内的索网施工。此外，所述椭圆形钢 管11由于在前厅部分幕墙与主体结构距离较大一最大可达约20m，难以布置伞撑，故将椭 圆形钢管11在幕墙的前厅部分为环桁架，所述环桁架在顶部通过撑杆与屋盖结构相连；后 厅部分为单钢管，前厅的单元索网安装在靠外侧的那根钢管形成的马鞍形区格内；后厅的 单元索网安装在单钢管之间。
[0024] 同时，建立测量控制网，内控制网点选点的规则为，各点之间相互通视，能形成一 个闭合环线；点位尽量布设于不受或少受施工影响的地方；点位应绕开梁、柱等，以免向上 引测时受阻；待内控点向上引测后，即以所引测控制点为设站点，在全站仪内输入待放样点 坐标，全站仪自动算出待放样点在设计坐标系下到站心的距离和方位角、高度角。在设站点 架设全站仪，以另一已知点做为后视点定向，全站仪自动计算出所放点位方位角及距离。先 用盘左位置拨角，在全站仪拨角视线上设立棱镜或反射片，测量其距离，挪动至所需距离点 位，放出待放样点，并实地标定。再用盘右位置同法标定待放样点。盘左右两次放样点位做 一连线，连线中点即为待放样点。放样结束后，测量出待定点的坐标，并与设计值比较，如果 在限差允许的范围内，则进行下一点放样；若超出限差，查找原因，重新放样。若遇到高度角 过大，超出全站仪的仰角测量范围，则应使用弯管目镜。放出所有在该点通视的点，进行到 下一个控制点继续放样，同时检核上一站所放样的点，比较测量值和设计值之差，若在限差 范围内则合格，否则分析原因，重新放样。不同层之间能通视的点也应检核。
[0025] 步骤二、选择施工的马鞍形区格12 :按照自下而上、先小区格后大区格的顺序进 行施工马鞍形区格12的选择；
[0026] 步骤三、确认拉索21的张拉方向和与椭圆形钢管11的焊接位点：结合有限元模型 软件分析确认拉索的张拉方向和与椭圆形钢管的焊接位点，并在椭圆形钢管上标记所有焊 接位点；初步设定集中张拉方案，对整个预应力索网张拉过程进行模拟，采用大型通用有限 元软件ANSYS，考虑结构具有双重非线性，即几何非线性和材料非线性，计算中考虑几何大 变形和应力刚化效应。综合比较，最终确定最终的张拉方案和张拉顺序。本实用新型涉及 的软件只要是有限元软件即可，至于何种软件没有特殊性，只要能计算出受力特点，目的 是分析受力，确保按设计布置耳板和拉索的理论计算是安全的。利用电脑软件，有限元计算 是现在工程结构很自然也很容易想到的解决计算问题的方式，很通用。常用有限元软件为 ANSYS, SAP2000 等，本工程应用 ANSYS。
[0027] 步骤四、安装零预应力的外层斜索212 :如图3和图21，按照预先设计的外层斜索 张拉方向，将外层斜索的一头与区格一边的椭圆形钢管进行焊接连接，另一头与区格对面 边的椭圆形钢管焊接连接，