索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的制作方法

本发明属于建筑幕墙技术领域，特别是一种索网幕墙超长竖索精确张拉工艺。

背景技术：

现有的单层索网幕墙多为横、竖向跨度较低，或是横向跨度较大，竖向跨度较小的结构体系。在竖索初始张拉以及后期完成阶段受幕墙面板重力的情况下，由于竖索较短，相应的幕墙面板重量较低，在满足索的受力状态的情况下，索体的伸长变形和索的受力对结构带来的变形量较小，通常可以通过幕墙面板的横向分隔缝消化吸收直至忽略，设计和施工过程中只考虑索体预张力一项指标即可顺利完成施工。

然而，对超高跨度竖索带来说，其承载幕墙面板荷载大，竖索变形大，索的初始预应力大，导致的结构边界变形量大，竖索体系中连续设置多排开启窗固定钢板等因素带来的索网体系张拉阶段的不规则性问题和索网体系在幕墙面板安装前和幕墙面板安装完成期间的不断变化的动态变形协调平衡问题难以有效控制和解决。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种索网幕墙超长竖索精确张拉工艺，其可以解决带有开启窗的超高跨度索网幕墙在结构边界条件复杂的情况下，如何满足索体变形、结构边界变形直至幕墙面板安装完成全过程的动态协调平衡的难题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种索网幕墙超长竖索精确张拉工艺，包括下列步骤：

(1)仿真结构变形计算

索网幕墙结构设计时分为两个阶段进行受力分析，第一阶段是玻璃荷载施加后索网的张力，其为第一张力，第二阶段为玻璃荷载施加前索网的张力；对建筑结构边界受力变形进行初步估算，并对竖索在预拉力以施加玻璃荷载以后的变形进行预估；

(2)竖索张拉

a、竖索的线弹性验证

在竖索上随意找点确定为张拉点，同时测量并确定与竖索连接的建筑结构的边界状态；然后使用不同的拉力在张拉点对竖索进行分级张拉，不同拉力对应的相应阶段中，测量竖索的变形伸长量和建筑结构变形量，二者的差值为竖索的最终变形量，与分级张拉的拉力比值后，形成散点图，如果验证的结果显示竖索的伸长量和拉力成线性关系，则竖索的变形值计算公式为下列公式：

式中：f：对竖索施加的拉力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

b、竖索体系安装

在建筑结构顶部钢梁上焊接竖索的顶部调节端，该顶部调节端顶部为套筒，该套筒内设有竖向的调节螺栓，该调节螺栓底端抵顶在该顶部横梁顶面；该套筒外侧面设有向下延伸的固定板，该固定板设有竖向的长槽，该长槽内设有固定螺栓，该固定螺栓将该固定板固定在该顶部横梁的侧面；该固定板外侧面设有基座，该基座设有销轴；该竖索顶部连接用于连接顶部开启窗的顶部钢条，中部设有用于连接中部钢条的中部调节端，底部设有与底部钢条连接的底部调节端；通过卷扬机将竖索提升，并使该顶部钢条顶端与该基座通过该销轴铰接；根据步骤(1)中的竖索变形预估，将顶部钢条、中部钢条、底部钢条反向调节，调节量为预估的变形量；

c、张拉前准备工作

按由两侧对称向中部的顺序对每根竖索进行顺序编号，并对建筑结构边界的初始状态进行测量(测量顶部调节端的销轴位置)；

d、竖索体系的底部调节端位置调节

张拉前，将竖索体系的底部调节端向上预调节，调节量为竖索总变形量δl1；

式中：f：对竖索施加的拉力，此处取第一张力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

e、竖索体系的张拉和建筑结构顶部边界的调节

按照步骤c中的编号顺序对各个竖索进行第一次张拉，张拉点为竖索下端，张拉力为该第一张力；张拉完成1天后，用全站仪精确测量出顶部调节端的销轴中心的变形值，为第一变形量，根据第一变形量将竖索顶部调节端向上调节；

f、竖索初始状态测量

将竖索按照与张拉顺序反向的顺序放松至初始张拉状态，进行第二次张拉，张拉力为第二张力，并测量此时竖索的中部钢条的初始标高位置h1；

g、竖索中部调节端调节量计算

按照下列公式计算出中部钢条在第一张力与第二张力的差值状态下的变形量，设为第二变形量；

式中，△l2：第二变形量；f1：第一张力；f2：第二张力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

将初始张拉状态下中部钢条的初始标高位置和最终中部钢条的设计标高位置与δl2做差计算出新的调节值，设为第三变形量：

δl3＝h1-h2-δl2

式中，δl3：第三变形量；h1：初始张拉状态下中部钢条的初始标高位置；h2：最终钢拉条的设计标高位置；△l2：第二变形量；

h、竖索体系的中部调节端位置调节

在步骤f的第二次张拉的基础上，按照步骤g的计算值，将竖索体系的中部钢条向上调节，调节量比第三变形量大2mm；

i、按照步骤d、e、f、g、h中的方法，对竖索按编号顺序进行张拉。

进一步的，所述的索网幕墙超长竖索精确张拉工艺，还包括步骤h，所述步骤g完成后，进行横索挂装，在每个横竖索位置的交叉点固定幕墙板块驳接件，在驳接件位置安装好横索。

进一步的，所述第二张力为50kn。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过仿真结构计算，采用两次张拉并结合实际测量的方法，找到主体结构受力边界在钢索受力点位置的变形特征值，作为索网幕墙上部结构的张拉参考和定位调节依据。本发明有效解决了传统竖索张拉过程中无法通过理论计算准确找到主体结构复杂的边界变形问题带来的索的变形和预应力损失，为超高跨度竖索的精确张拉创造了可控的主体结构边界控制条件，本发明通过实际张拉实际测量的施工过程，得到了结构变形的准确值。

2、本发明采用50kn小索力预张拉竖索并结合测量的方法，准确找到了竖索张拉到预定拉力前的准确的受力和变形起始状态，为精确控制竖索体系中的固定开窗的钢板的准确位置提供了初始参考点，有效解决了由于竖索带有初始张力无法准确找到张拉初始零点的问题。

3、本发明采用两次张拉并结合测量的方法，通过方案计算横竖索交叉点位置的变形，先整体计算索网幕墙在玻璃面板安装完成后每个点位的受力，然后将玻璃板块荷载在计算模型中删除，可以得到玻璃荷载没有施加以前索的变形和受力状态，还可以进行顶部调节端位置、中部调节端位置和底部调节端位置的测设，使竖索体系中的固定开启窗的钢板能够实现在索力和位置同时达到设计要求的精确动态统一的状态，索网上每个点位的受力状态和位置都是动态变化的，本发明控制的目的是将需要控制的点位在达到设计受力状态的同时达到设计的位置，调节的过程是动态的，调节的每个阶段是动态统一的，为超长竖索张拉和项目顺利实现创造了必要条件。

附图说明

图1是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的施工结构示意图。

图2是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的张拉顺序示意图。

图3是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺在第一次张拉时的建筑结构顶部的变形示意图。

图4是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的顶部调节端向上调节的示意图。

图5是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的中部调节端向上调节的示意图。

图6是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的底部调节端向上调节的示意图。

图7是本发明索网幕墙超长竖索精确张拉工艺的顶部调节端、中部调节端、底部调节端最终调节到位的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种索网幕墙超长竖索精确张拉工艺，包括下列步骤：

(1)仿真结构变形计算

索网幕墙结构设计时分为两个阶段进行受力分析，第一阶段是玻璃荷载施加后索网的张力，其为第一张力，第二阶段为玻璃荷载施加前索网的张力；对建筑结构边界受力变形进行初步估算，并对竖索在预拉力以施加玻璃荷载以后的变形进行预估；

(2)竖索张拉

a、竖索的线弹性验证

在竖索上随意找点确定为张拉点，同时测量并确定与竖索连接的建筑结构的边界状态；然后使用不同的拉力在张拉点对竖索进行分级张拉，不同拉力对应的相应阶段中，测量竖索的变形伸长量和建筑结构变形量，二者的差值为竖索的最终变形量，与分级张拉的拉力比值后，形成散点图，如果验证的结果显示竖索的伸长量和拉力成线性关系，则竖索的变形值计算公式为下列公式：

式中：f：对竖索施加的拉力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

b、竖索体系安装

如图1所示，在建筑结构1顶部钢梁11上焊接竖索2的顶部调节端21，该顶部调节端21顶部为套筒211，该套筒211内设有竖向的调节螺栓212，该调节螺栓212底端抵顶在该顶部横梁11顶面；该套筒211外侧面设有向下延伸的固定板213，该固定板213设有竖向的长槽，该长槽内设有固定螺栓214，该固定螺栓214将该固定板213固定在该顶部横梁11的侧面；该固定板213外侧面设有基座215，该基座215设有销轴216；该竖索2顶部连接用于连接顶部开启窗3的顶部钢条31，中部设有用于连接中部钢条4的中部调节端22，底部设有与底部钢条5连接的底部调节端23；通过卷扬机将竖索2提升，并使该顶部钢条31顶端与该基座215通过该销轴216铰接；根据步骤(1)中的竖索变形预估，将顶部钢条31、中部钢条4、底部钢条5反向调节，调节量为理论计算时预估的变形量；

c、张拉前准备工作

如图2所示，按由两侧对称向中部的顺序对每根竖索2进行顺序编号，并对建筑结构边界的初始状态进行测量(测量顶部调节端21的销轴216位置)；

d、竖索体系的底部调节端位置调节

如图6所示，张拉前，将竖索体系的底部调节端23向上预调节，调节量为竖索2总变形量δl1；图3中，线a为底部调节端23张拉前需要向上调节的位置。

式中：f：对竖索施加的拉力，此处取第一张力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

e、竖索体系的张拉和建筑结构顶部边界的调节

按照步骤c中的编号顺序对各个竖索进行第一次张拉，张拉点为竖索下端，张拉力为该第一张力；张拉完成1天后，用全站仪精确测量出顶部调节端的销轴中心的变形值，为第一变形量，根据第一变形量将竖索顶部调节端向上调节；如图3、图4所示，图3中的线b为建筑顶部(顶部调节端21的销轴216)的变形位置，图4中的线c为顶部调节端21向上调节的位置。

f、竖索初始状态测量

将竖索按照与张拉顺序反向的顺序放松至初始张拉状态，进行第二次张拉，张拉力为第二张力，第二张力可以取50kn，使竖索2呈竖直，并测量此时竖索的中部钢条的初始标高位置h1；

g、竖索中部调节端调节量计算

按照下列公式计算出中部钢条在第一张力与第二张力的差值状态下的变形量，设为第二变形量；

式中，△l2：第二变形量；f1：第一张力；f2：第二张力；s：忽略了横向变形的竖索的横截面积；l：竖索长度；e：竖索的弹性模量；

将初始张拉状态下中部钢条的初始标高位置和最终中部钢条的设计标高位置与δl2做差计算出新的调节值，设为第三变形量：

δl3＝h1-h2-δl2

式中，δl3：第三变形量；h1：初始张拉状态下中部钢条的初始标高位置；h2：最终钢拉条的设计标高位置；△l2：第二变形量；

h、竖索体系的中部调节端位置调节

在步骤f的第二次张拉的基础上，按照步骤g的计算值，将竖索体系的中部钢条向上调节，调节量比第三变形量大2mm；如图5所示，图中线d为中部调节端22向上调节的位置，线e为实际张拉后中部调节端22的位置。

i、按照步骤d、e、f、g、h中的方法，对竖索按编号顺序进行张拉。如图7所示，线f、g、h分别为顶部调节端21、中部调节端22、底部调节端23实际张拉后的位置。

进一步的，本发明的索网幕墙超长竖索精确张拉工艺，还包括步骤h，所述步骤g完成后，进行横索挂装，在每个横竖索位置的交叉点固定幕墙板块驳接件，在驳接件位置安装好横索。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。