CN104278779B - 一种大型装饰性幕墙的索网及其安装张拉成型的方法 - Google Patents

Abstract

一种大型装饰性幕墙的索网及其安装张拉成型的方法，其基于施工完成的装饰性造型幕墙龙骨，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，索网安装时，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；索网张拉总体原则为分两次逐层张拉。本发明采用分级、分次张拉来实现最终索网的目标预应力，同时为配合分次张拉及张拉前满足的结构受力条件，合理布置索网的安装与张拉顺序，有效解决了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问题，为相似工程案例提供借鉴。

Description

一种大型装饰性幕墙的索网及其安装张拉成型的方法

技术领域

本发明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一种大型装饰性幕墙的索网及其安装张拉成型的方法。

背景技术

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，本发明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马鞍形区格。

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安装，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，且现有技术中大型装饰性幕墙的索网施工的规范及指导性材料缺乏。

其施工中亟待解决的技术问题有：（1）现场拉索安装位置准确度低：所有的索网均通过转向耳板与钢结构主龙骨相连接，索网最终的造型与转向耳板的定位息息相关，外龙骨整体呈立体柱面即筒形，单个外龙骨为立体椭圆形，复杂独特的造型结构使现场安装中转向耳板在椭圆形钢管上的定位十分困难；（2）拉索安装难：索网依附在钢结构龙骨上，而该龙骨与主体结构距离有较远距离，索网填充在整个龙骨架中，安装位置高，周边没有结构可以依附，如何进行转向耳板的焊接和预应力拉索的安装是一个技术难题；（3）索网施工顺序不合理，导致立体交叉施工，存在安全隐患：由于施工工期紧张，为节省施工时间，加快施工进度，施工时外龙骨与索网同时进行，存在上下立体交叉施工的安全隐患；(4)索网的预应力张拉成型难：现有技术的预应力拉索一般固定在可靠结构上，施工过程中可直接张拉，本工程连接结构为空间环管，下部焊接在裙楼，上部拉接在屋盖，形成空间张拉受力体系，龙骨自身刚度很小，若在安装龙骨过程中直接张拉，较大的预应力直接作用在外龙骨上将会使得外龙骨产生变形；索网所依附的椭圆形钢管为直径400壁厚10/20mm的钢管，仅在外龙骨交叉点上钢管壁厚加厚，整个龙骨架的直径达110m，龙骨安装时需要分段安装，需要设置若干临时支撑结构，后期临时支撑结构需要拆除，拆除前后预应力需要进行协调处理，因此，如何进行索网的预应力施加是本项工程的重点也是难点。

发明内容

本发明目的在于提供一种大型装饰性幕墙的索网及其安装张拉成型的方法，解决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问题，采用分级、分次张拉来实现最终索网的目标预应力，同时为配合分次张拉及张拉前满足的结构受力条件，合理布置索网的安装与张拉顺序，解决现有技术中可借鉴的工程案例少、大型装饰性幕墙的索网施工的规范及指导性材料缺乏的问题、现场拉索安装位置准确度低、拉索安装难及索网施工顺序不合理、导致立体交叉施工、存在安全隐患的技术难题，为相似工程案例提供借鉴。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案如下：

一种大型装饰性幕墙的索网，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：所述大型装饰性幕墙的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。

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。

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。

更优选的，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。

本发明还提供一种上述的大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，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，其特征在于，所述大型装饰性幕墙的索网为双向单索幕墙系统，包括一个一个安装在马鞍形区格内的单元索网，配合椭圆形钢管的分段分层安装，待本层椭圆形钢管安装完成后，即可进行该层单元索网的安装，从下至上逐层分级安装，安装的具体施工步骤如下：

步骤一、施工准备：对安装就位的临时支撑结构和自下而上第一层的椭圆形钢管进行质检，确认临时支撑结构的设置也符合要求，同时椭圆形钢管已经施工就位，其形成的马鞍形区格的大小和形状设置均符合设计要求；

步骤二、选择施工的马鞍形区格：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的选择；

步骤三、确认拉索的张拉方向和与椭圆形钢管的焊接位点：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；

步骤四、安装零预应力的内层斜索：按照预先设计的内层斜索张拉方向，将内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，内层斜索上无预应力，相邻内层斜索严格平行设置且相邻内层斜索之间的距离控制合理；

步骤五、安装零预应力的外层斜索：按照步骤四的方法安装外层斜索，与之前一个方向的拉索交叉形成规则的索网；

步骤六、在内层斜索和外层斜索的交叉点处固定双向索固定环：在内层斜索和外层斜索的交点处用双向索固定环进行夹持，将两个方向的拉索夹持在一起，内层斜索和外层斜索分别放置在内层斜索槽和外层斜索槽内，使双向索固定环对夹持部分的拉索不施加力，拉索可自由张拉；

步骤七、进行第一层其他马鞍形区格内单元索网的安装：安装方法参照步骤一至步骤六，至本层单元索网全部施工完毕；

步骤八、待第二层椭圆形钢管的分段安装完成后，进行第二层单元索网的安装，待第三层椭圆形钢管的分段安装完成后，进行第三层单元索网的安装，安装方法参照步骤一至步骤六，自上而下逐层进行，借助临时支撑结构进行较高位置的施工，至所有马鞍形区格内的单元索网都全部施工完毕；

步骤九、索网的第一次张拉：以1/3～2/3倍的目标索力为第一次张拉的平均索力，以一个马鞍形区格为单位，从下至上分层进行第一次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉；

步骤十、临时支撑结构的拆除：在索网第一次张拉完成后进行，拆除临时结构支撑；

步骤十一、索网的第二次张拉：以目标索力为第二次张拉的平均索力，以一个马鞍形区格为单位，自上而下分层进行第二次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉；

步骤十二、索网的整体调整：整体调整检查整个索网结构，对于没有达到要求的局部拉索进行最后补张拉，使索网索力达到设计张拉索力，至此，索网施工完成。

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。

优选的，所述步骤四和步骤五中，拉索的具体安装包括以下步骤：

（1）测量定位：利用全站仪将预先计算好的转向耳板的位置投射到椭圆形钢管上；

（2）在椭圆形钢管上用油漆标识拉索一端的转向耳板的焊接部位；

（3）对应已经标记好的转向耳板位置标记拉索另一端的转向耳板锚固部位；

（4）在椭圆形钢管上用油漆标识的对应位置固定焊接转向耳板；

（5）拉索安装：将拉索穿过转向耳板上的连接孔，使拉索的索头与转向耳板连接。

进一步优选的，所述步骤一、步骤八和步骤十中的临时支撑结构包括前厅部分的塔架及后厅部分固定在主体结构上的三角支撑。

进一步优选的，在所述步骤六中，在双向索固定环的最外侧外侧环的外侧安装装饰结构。

更优选的，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。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

1、通过采用有限元软件对外龙骨安装阶段和最终成型阶段进行建模模拟，将所有的索网进行精确模拟，从而确定外龙骨的空间坐标；现场实施时，根据设置在周边的基准点通过全站仪进行每一个转向耳板的精确定位，解决现场拉索安装位置准确度低的困难；

2、借助安装钢结构龙骨所设置的临时支撑结构作为索网施工的操作平台，所述临时支撑结构包括前厅部分的塔架及后厅部分固定在主体结构上的支撑三角架，在高层施工时还可以在龙骨顶部设置吊篮，解决拉索安装难、施工不方便的问题；

3、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；

4、索网预应力加载分级进行，索网张拉总体原则为分两次逐层张拉，即在索网自下而上逐层安装时以1/3～2/3倍的目标索力为张拉索力逐层进行第一次张拉，索网安装及第一次张拉在临时支撑结构上完成；第一次张拉完成后索网基本成型，临时支撑结构拆除，再自上而下以目标索力为张拉索力逐层进行第二次张拉，既保证了索网张拉的安全性，同时索幕墙安装质量和安全效果也得到了保证，无安全事故发生且提高安全储备，给施工各单位和施工人员增加了安全保障。

附图说明

图1是本发明涉及的索网施工与龙骨施工同步进行的施工工艺流程图；

图2是本发明涉及的拉索施工的流程图；

图3是本发明涉及的主体结构和装饰性造型幕墙的整体结构示意图；

图4是本发明涉及的椭圆形钢管形成的装饰性造型幕墙龙骨1的结构示意图；

图5-1～5-3是本发明涉及的一个单元索网2的安装过程示意图；

图6是本发明涉及的拉索的安装示意图；

图7是本发明涉及的双向索固定环23的安装结构示意图；

图8是本发明涉及的双向索固定环23的拆分结构示意图；

图9是本发明涉及的临时支撑结构4的布置示意图；

图10是本发明涉及的临时支撑结构中的塔架41的结构示意图；

图11是本发明涉及的临时支撑结构中的三角支撑42的结构示意图。

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、2-单元索网、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

本实施例涉及的装饰性幕墙造型取自于红灯笼，如图3和图4，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、大型装饰性幕墙的索网和竖索构成，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，索网提供竖向面内的稳定性并形成蒙皮效应，竖索为环桁架的内弦提供了竖向联系，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。

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2。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。大型装饰性幕墙的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24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24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。

下面具体介绍该大型装饰性幕墙的索网结构的施工安装技术。

所述单元索网2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，如图1和图2，索网逐层分级安装的具体施工步骤如下：

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详见图9、图10和图11；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--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。

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。

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；

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。本发明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。

步骤四、安装零预应力的外层斜索212：如图6和图5-1，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，外层斜索上无预应力，相邻外层斜索严格平行设置且相邻内层斜索之间的距离控制合理；单根拉索重量从52kg到85kg不等，拉索的具体安装方法为：

（1）测量定位：利用全站仪将预先计算好的转向耳板22的位置投射到椭圆形钢管11上；

（2）在椭圆形钢管11上用油漆标识拉索一端的转向耳板22的焊接部位；

（3）对应已经标记好的转向耳板位置标记拉索另一端的转向耳板22锚固部位；

（4）在椭圆形钢管上用油漆标识的对应位置固定焊接转向耳板22；

（5）拉索安装：将拉索穿过转向耳板22上的连接孔，使拉索的索头24与转向耳板22连接。

步骤五、安装零预应力的内层斜索21：如图5-2，按照步骤四的方法安装内层斜索211，与之前一个方向的拉索交叉形成规则的索网；

步骤六、在内层斜索211和外层斜索212的交叉点处固定双向索固定环23：在内层斜索211和外层斜索212的交点处用双向索固定环23进行夹持，将两个方向的拉索夹持在一起，内层斜索211和外层斜索212分别放置在内层斜索槽26和外层斜索槽25内，使双向索固定环对夹持部分的拉索不施加力，拉索可自由张拉；如图7和图8所示，双向索固定环23的圆面平行于单元索网2的网面设置，其自外向内包括外侧环231、芯环232和内侧环233，所述外侧环231与芯环232、芯环232与内侧环233之间分别进行螺栓固定，其中外侧环231与芯环232扣合的一面上开有供外层斜索的外层斜索槽25；内侧环233与芯环232扣合的一面上开有供内层斜索通过的内层斜索槽26。每个双向索固定环约重2.0kg，每拉索上安装4-15套双向索固定环，在双向索固定环的外侧还安装有装饰结构27，本实施例中为碟底固定在双向索固定环外侧的圆形装饰碟片。施工时为满足工期进度，在地面把双向索固定环分解，压盘1和压盘2固定在外层拉索上，压盘3固定在内层斜索上，最后把节点处约束两个方向斜向拉索的三个压盘用对接螺栓串接连接并固定。可根据施工进度计划需要，把拉索幕墙分成多个作业区段，同时进行拉索安装工作。拉索安装过程中应做好对拉索及双向节点接驳件的保护工作，如有损坏，应及时联系厂家维修或更换相应材料。

步骤七、进行第一层其他马鞍形区格12内单元索网2的安装：安装方法参照步骤一至步骤六，至本层单元索网全部施工完毕；

步骤八、待第二层椭圆形钢管11的分段安装完成后，进行第二层单元索网2的安装，待第三层椭圆形钢管11的分段安装完成后，进行第三层单元索网2的安装，安装方法参照步骤一至步骤六，自上而下逐层进行，借助临时支撑结构进行较高位置的施工，本实施例的区格分成七层，从下至上进行其它层区格内拉索的安装，至所有区格内的双向拉索全部施工完毕。

步骤九、索网的第一次张拉：

因本工程项目比较特殊，采用的是主体钢结构边施工，不锈拉索边张拉的交叉作业顺序，在主体结构没有完成卸载的的情况下，拉索安装就基本找形完成，而待钢结构完成卸载，钢桁架的内应力重新分配直至最终变形完成，再调整索力直至达到设计要求。结构约束条件为幕墙底部与裙楼相连处为固定支座，伞撑与主体连接处为三向固定铰支座，伞撑与钢屋盖连接处为弹性支座；支架附加约束条件为支撑胎架为结构在所有支撑点提供附加竖向约束，包括向上和向下约束。支座安装完成，连接检查无误后可进第一次张拉。

张拉时间顺序：第一次的张拉时间，应在临时支撑结构没有卸载的情况下完成，并且完成基本找形，主龙骨分段安装的同时，即进行索网区格的安装，但不加预应力，其安装应遵守“从下至上，从小格到大格，前后中轴对称同步协调” 原则，依次安装拉索，两层斜向拉索通过双向索固定环连接固定，形成索网的零状态。

预应力大小确定：经计算分析张拉索力比较小，每根索力约30KN，所以对整体结构变形影响不大。第一次张拉达到设计预应力值50%，第二次张拉达到设计预应力值100%；索网第一次分层张拉以15KN为张拉索力，从下至上逐层进行张拉,以区格为单位进行张拉，一共七层。15KN索力为索网全部张拉完成后的平均索力，在考虑索网和索夹自重后各层索网以及同一区格内索网索力存在一定的不均匀性。

总的来说，第一次张拉时以1/3～2/3倍的目标索力为张拉平均索力，以区格为单位，从下至上分层进行第一次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉，张拉过程中采用千斤顶张拉力控制的施工方法，并对部分拉索应力进行张拉过程全程监测。另外，张拉时监控拉索幕墙中控制点的变形，即时对斜向拉索进行调整，以确保其满足设计要求。张拉完毕后，全面测量拉索幕墙的形状，确保其形状满足设计要求，如不满足设计要求，应对斜向拉索的长度进行调整。

步骤十、临时支撑结构的拆除：在索网第一次张拉完成后进行支撑胎架的拆除，支撑分层分批进行拆除，先拆除后厅的三角支撑，再从上至下分层拆除前厅部分塔架。

步骤十一、索网的第二次张拉：以目标索力为第二次张拉的平均索力，以区格为单位，从下至上分层进行第一次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉，此时已拆除支撑胎架。本实施例索网第二次分层张拉以3t为张拉索力，使索网索力达到设计张拉索力。由于索网及索夹自重影响，3t索力为平均索力，各区格及区格内部上下部分均存在一定的索力不均匀现象。

步骤十二、索网的整体调整：整体调整检查整个索网结构，对于没有达到要求的局部拉索进行最后补张拉，使索网索力达到设计张拉索力，至此，索网施工完成。

索网安装张拉的整个施工过程主要分为第一次张拉、拆除临时支撑结构过程、拆除临时支撑结构后的第二次张拉过程共三步，控制这三个施工阶段的结构状况是整个施工过程分析的关键。下面，对施工过程中的索网是的张拉过程进行分析：

采用大型通用有限元软件ANSYS，考虑结构的几何非线性和材料非线性，以及几何大变形和应力刚化效应，基于ANSYS平台和相关规范，二次开发了钢构件和拉索的承载力验算程序。为：（1）自重：钢材密度为7.85×103kg/m3；索夹重量取150N；找力分析时不考虑索网及索夹自重作用，其它分析时再计入二者自重；（2）预张力：施工过程为分两次进行张拉，第一次张拉的预张力为1.5T，第二次张拉的预张力为3T；（3）支座约束条件：结构约束条件：幕墙底部与裙楼相连处为固定支座，伞撑与主体连接处为三向固定铰支座，伞撑与钢屋盖连接处为弹性支座，竖向刚度为40000N/mm；（4）支架附加约束条件：支撑胎架为结构在所有支撑点提供附加竖向约束，包括向上和向下约束；在钢构和索网安装、索网第一次张拉时存在支架附加约束，第一次张拉完成后完成支架拆除，之后不再存在支架附加约束。

1、第一次张拉过程分析

索网第一次分层张拉以1.5t为张拉索力，从下至上逐层进行张拉。1.5t索力为索网全部张拉完成后的平均索力，在考虑索网和索夹自重后各层索网以及同一区格内索网索力存在一定不均匀性。分层张拉后索网索力及钢构等效应力如下表所示：

2、拆除临时支撑结构过程分析

在索网第一次分层张拉完成后进行支撑胎架的拆除。支撑分层分批进行拆除，先拆除后厅支撑三角架，再从上至下共分五层拆除前厅部分塔架。

分层分批进行支撑胎架拆除，索网索力及钢结构等效应力变化如下表及下图所示。从图表中可以看出，拆除胎架对于索网索力及钢结构等效应力影响均较小。拆除临时支撑结构过程后索网索力及钢构应力情况如下表2所示：

3、 索网第二次分层张拉

索网第二次分层张拉以3t为张拉索力，张拉顺序为自上而下逐层张拉，此次张拉时已拆除支撑胎架，为最后补张拉阶段，使索网索力达到设计张拉索力，由于索网及索夹自重影响，3t索力为平均索力，各区格及区格内部上下部分均存在一定的索力不均匀现象。第二次分层张拉后索网索力及钢构应力情况如下表3所示：

此外，在张拉过程中，需要注意以下几点：

1、索网安装前，建立测量控制网，其规则为：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。

2、张拉过程中采用千斤顶张拉力控制的施工方法，并对部分拉索应力进行张拉过程全程监测，索力监测设备采用手提式的测力仪。

3、张拉完毕后，全面测量拉索幕墙的形状，确保其形状满足设计要求，如不满足设计要求，应对斜向拉索的长度进行调整。

4、在每次张拉和卸载前，应用有限元软件，考虑结构具有双重非线性--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。

综上，本发明圆满完成了整个索网幕墙的安装工作，也为以后遇到类似工程提供了很好的借鉴作用。

Claims (8)

1.一种大型装饰性幕墙的索网，连接在装饰性造型幕墙龙骨（1）上，所述装饰性造型幕墙龙骨（1）是由多个斜向相互交叉的椭圆形钢管（11）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（3），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（11）斜向交叉形成一个一个的马鞍形区格（12），其特征在于：所述大型装饰性幕墙的索网包括一个一个安装在马鞍形区格（12）内的单元索网（2），所述单元索网（2）的拉索两端的索头（24）分别连接一个转向耳板（22），所述转向耳板（22）与围成马鞍形区格的椭圆形钢管（11）焊接固定；所述单元索网（2）为双向单索索网，包括内层斜索（211）和外层斜索（212），内层斜索（211）和外层斜索（212）分别穿过双向索固定环（23）进行可抽拉连接；所述双向索固定环（23）的圆面平行于单元索网（2）的网面设置，其自外向内包括外侧环（231）、芯环（232）和内侧环（233），所述外侧环（231）与芯环（232）、芯环（232）与内侧环（233）之间分别进行螺栓固定，其中外侧环（231）与芯环（232）扣合的一面上开有供外层斜索的外层斜索槽（25）；内侧环（233）与芯环（232）接触的一面上开有供内层斜索通过的内层斜索槽（26）；所述双向索固定环（23）的外侧还安装有装饰结构（27）。

2.根据权利要求1所述的一种大型装饰性幕墙的索网，其特征在于：所述装饰结构（27）为碟底固定在双向索固定环外侧的圆形装饰碟片。

3.如权利要求1或2所述的大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，是基于施工完成的装饰性造型幕墙龙骨（1）进行的索网安装方法，其特征在于，所述大型装饰性幕墙的索网为双向单索幕墙系统，包括一个一个安装在马鞍形区格（12）内的单元索网（2），配合椭圆形钢管（11）的分段分层安装，待本层椭圆形钢管（11）安装完成后，即可进行该层单元索网（2）的安装，从下至上逐层分级安装，安装的具体施工步骤如下：

步骤一、施工准备：对安装就位的临时支撑结构（4）和自下而上第一层的椭圆形钢管（11）进行质检，确认临时支撑结构的设置也符合要求，同时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；

步骤二、选择施工的马鞍形区格：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；

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；

步骤四、安装零预应力的外层斜索（212）：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，外层斜索上无预应力，相邻外层斜索严格平行设置且相邻内层斜索之间的距离控制合理；

步骤五、安装零预应力的内层斜索（211）：按照步骤四的方法安装内层斜索（211），与之前一个方向的拉索交叉形成规则的索网；

步骤六、在内层斜索（211）和外层斜索（212）的交叉点处固定双向索固定环（23）：在内层斜索（211）和外层斜索（212）的交点处用双向索固定环（23）进行夹持，将两个方向的拉索夹持在一起，内层斜索（211）和外层斜索（212）分别放置在内层斜索槽（26）和外层斜索槽（25）内，使双向索固定环对夹持部分的拉索不施加力，拉索可自由张拉；

步骤七、进行第一层其他马鞍形区格（12）内单元索网（2）的安装：安装方法参照步骤一至步骤六，至本层单元索网全部施工完毕；

步骤八、待第二层椭圆形钢管（11）的分段安装完成后，进行第二层单元索网（2）的安装，待第三层椭圆形钢管（11）的分段安装完成后，进行第三层单元索网（2）的安装，安装方法参照步骤一至步骤六，自上而下逐层进行，借助临时支撑结构进行较高位置的施工，至所有马鞍形区格内的单元索网都全部施工完毕；

步骤九、索网的第一次张拉：以1/3～2/3倍的目标索力为第一次张拉的平均索力，以一个马鞍形区格为单位，从下至上分层进行第一次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉；

步骤十、临时支撑结构的拆除：在索网第一次张拉完成后进行，拆除临时结构支撑；

步骤十一、索网的第二次张拉：以目标索力为第二次张拉的平均索力，以一个马鞍形区格为单位，自上而下分层进行第二次张拉，且对两个方向的拉索分别进行张拉；

步骤十二、索网的整体调整：整体调整检查整个索网结构，对于没有达到要求的局部拉索进行最后补张拉，使索网索力达到设计张拉索力，至此，索网施工完成。

4.根据权利要求3所述的一种大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，其特征在于：所述椭圆形钢管（11）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。

5.根据权利要求3所述的一种大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，其特征在于：所述步骤四和步骤五中，拉索的具体安装包括以下步骤：

（1）测量定位：利用全站仪将预先计算好的转向耳板（22）的位置投射到椭圆形钢管（11）上；

（2）在椭圆形钢管（11）上用油漆标识拉索一端的转向耳板（22）的焊接部位；

（3）对应已经标记好的转向耳板位置标记拉索另一端的转向耳板（22）锚固部位；

（4）在椭圆形钢管上用油漆标识的对应位置固定焊接转向耳板（22）；

（5）拉索安装：将拉索穿过转向耳板（22）上的连接孔，使拉索的索头（24）与转向耳板（22）连接。

6.根据权利要求3所述的一种大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，其特征在于：所述步骤一、步骤八和步骤十中的临时支撑结构（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）。

7.根据权利要求3所述的一种大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，其特征在于：在所述步骤六中，在双向索固定环（23）的最外侧外侧环的外侧安装装饰结构（27）。

8.根据权利要求7所述的一种大型装饰性幕墙的索网的安装张拉成型的方法，其特征在于：所述装饰结构（27）为碟底固定在双向索固定环外侧的圆形装饰碟片。