CN104712083A - 大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，包括：建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿幕墙的长度方向对称布置于幕墙的两侧，对模型施加测试荷载，获得在测试荷载作用下的各个拉索的受力分析结果；施工现场测量放线，确定用于安装拉索的顶部支座与底部支座的定位点，将顶部支座与底部支座以一一对应的方式设计；根据定位点，在幕墙顶梁上沿幕墙的长度方向对称安装顶部支座并在对称设置于幕墙两侧的幕墙基础上安装底板支座；在相对应的顶部支座与底部支座之间安装拉索；根据受力分析结果，对拉索进行张拉。本发明通过模型受力分析，为施工过程控制提供依据，以满足工程的基本设计原则，保证张拉过程中结构的安全性。

Description

大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是指一种大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法。

背景技术

目前，新建的大型公共与民用建筑，特别是大空间、大跨度的建筑，都要进行大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉施工。但是由于幕墙跨度大，拉索数量多，常规的幕墙拉索张拉方式不适用于大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉施工。因此，有必要研发出一种新的适用于大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉施工。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供了一种大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，包括：

建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿幕墙的长度方向对称布置于幕墙的两侧，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下的各个拉索的受力分析结果；

施工现场测量放线，确定用于安装所述拉索的顶部支座与底部支座的定位点，将所述顶部支座与所述底部支座以一一对应的方式设计；

根据所述定位点，在幕墙顶梁上沿幕墙的长度方向对称安装所述顶部支座并在对称设置于幕墙两侧的幕墙基础上安装所述底板支座；

在相对应的所述顶部支座与所述底部支座之间安装所述拉索；

根据所述受力分析结果，对所述拉索进行张拉。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，通过模型受力分析，为施工过程控制提供依据，以满足工程的安全、经济、适用、合理的基本设计原则，保证张拉过程中结构的安全性，达到预期的受力状态。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，所述顶部支座包括顶板与设于所述顶板的顶部耳板，所述底部支座包括底板与设于所述底板的底部耳板。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，在幕墙基础上安装所述底部支座，包括：

根据所述定位点在所述幕墙基础上下放预埋钢板；

在所述幕墙基础的钢筋上设置锚筋；

在所述幕墙基础上浇筑混凝土，将所述锚筋埋设在混凝土内，并将所述预埋钢板的上表面暴露在混凝土外；

将所述底部支座中的所述底板焊接在所述预埋钢板上。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，根据所述定位点在所述幕墙基础上下放预埋钢板，包括：

定出所述预埋钢板的中心线；

对所述中心线进行测量，使所述底部支座的前后中心点与所述顶部支座的前后中心点处于同一垂直线上。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，在幕墙顶梁上安装所述顶部支座，包括：根据所述定位点，将所述顶部支座中的所述顶板焊接在所述幕墙顶梁上。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，在所述顶部支座与所述底部支座之间安装所述拉索，包括：

在施工现场安装放索盘；

将拉索预先缠绕成盘，吊装在所述放索盘上；

通过吊车将拉索安装在所述顶部支座；

采用电动葫芦，将所述拉索牵引到所述底部支座进行安装。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，将所述拉索分为复数个张拉组，每一所述张拉组包括对称设置于幕墙两侧的两个拉索组，每一所述拉索组包括两个所述拉索，将所述拉索组中的两个所述拉索通过双索夹具相互连接。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，对所述拉索进行张拉时，每次同步张拉所述张拉组中的四个所述拉索，且四个所述拉索的张拉高度相同。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，对所述拉索进行张拉时，先以第一级张拉将所述拉索张拉至设计张拉力的60％，再以第二级张拉将所述拉索张拉至设计张拉力的105％。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的进一步改进在于，将所述第一级张拉分为设计张拉力的10％、20％、30％、40％和60％五级，将所述第二级张拉分为70％、80％、90％、100％和105％五个级别。

附图说明

图1是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的流程图。

图2是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的幕墙张拉结构的示意图。

图3是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的拉索的安装示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的流程图。配合参看图1所示，本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，包括：

S101利用有限元软件建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿幕墙的长度方向对称布置于幕墙的两侧，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下的各个拉索的受力分析结果；

请参阅图2，图2是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的幕墙张拉结构的示意图。配合图2所示，大跨度拉索玻璃幕墙的幕墙顶梁10的下方设置有支撑柱20以及张拉有拉索30。按照设计院提供的相关设计文件建立三维模型，用大型通用有限元软件SAP2000建立幕墙的力学分析模型，分别对模型施加预应力、自重、风、地震、温度等测试荷载，并对各测试荷载作用下幕墙上的全部拉索的受力进行分析，通过模型受力分析，得出各拉索的挠度、轴力、支座反力的受力分析结果。

S102根据施工现场的复杂性和精度控制的技术难度，决定采用先整体控制后局部控制的总体思路，依靠坐标系统进行施工现场测量放线和定位控制的测量工艺，确定用于安装拉索30的顶部支座与底部支座的定位点，将所述顶部支座与所述底部支座以一一对应的方式设计；

S103请参阅图3，图3是本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法的拉索的安装示意图。配合参看图3所示，根据所述定位点，在幕墙顶梁10上沿幕墙的长度方向对称安装顶部支座并在对称设置于幕墙两侧的幕墙基础上安装底板支座，其中，顶部支座包括顶板40与焊接于顶板40的顶部耳板60，底部支座包括底板50与焊接于底板50的底部耳板70；

3.1施工底部支座时：

依据放出的定位点在所述幕墙基础上准确下放预埋钢板；在所述幕墙基础的钢筋上设置锚筋，锚筋与混凝土梁钢筋焊接牢固；在所述幕墙基础上浇筑混凝土，混凝土浇筑过程中，派专人监督检查，确保振捣埋件不移位，要求预埋件标高偏差±5mm，埋件的位置与设计位置偏差≯10mm，将所述锚筋埋设在混凝土内，并将所述预埋钢板的上表面暴露在混凝土外，然后将所述底部支座的底板50焊接在所述预埋钢板上。进一步地，下放预埋钢板时，根据幕墙特征，按照图纸找出四个边控制点，定出预埋钢板的中心线，对所述中心线进行逐一测量，减少测量偶然误差，使待安装的底部支座的前后中心点与顶部支座的前后中心点在同一垂直线上，以保证安装预张拉钢丝绳时不会发生倾斜。

3.2安装顶部支座时：

1)采用电动吊篮进行顶部支座的焊接施工。使用前对吊篮进行全面的检查，并通电进行调试。吊篮使用过程中，吊篮维护人员应定时对钢丝绳锁扣进行检查。2)精确定位顶部支座、底部支座的中心位置，弹出十字交叉线，误差在±3mm。3)焊缝要求为一级焊缝，所有焊工必须进行焊接考试，合格后方可进行焊接操作。4)顶部支座及底部支座焊接完成后，对焊缝进行磁粉探伤检测，确保所有焊缝质量达到一级焊缝的要求，方可进行下一步的工序。

S104配合图3所示，在相对应的顶部支座的顶部耳板60与底部支座的底部耳板70之间安装拉索30；

4.1索具选用

安装拉索时，按正常的拉索幕墙施工工艺，索具的下料长度测量必须在主体结构变形稳定后才能开始，否则会影响到拉索长度，进而影响张拉工艺和结构的安全性。标准的索具最大调节量为+170mm～-50mm。本发明根据现场的测量误差值、索具加工误差、主体结构荷载下的理论变形值、张拉引起的结构变形值，选用非标准工艺加工索具，调节长度达+150mm～-270mm。

4.2拉索安装及预紧

1)在施工现场安装放索盘，为了现场施工方便，在加工厂内将索体缠绕成盘，到现场后吊装到预先加工好的放索盘上。

2)拉索按照先装上锚点(即顶部支座位置)再装下锚点(即底部支座位置)的顺序，依次安装，上锚点采用两台25t汽车吊，其中一台负责起吊，另外一台负责辅助。上锚点安装完毕后，在吊车上固定电动葫芦，用钢丝绳牵引下锚点进行安装。利用吊车结合电动葫芦以及钢丝绳的方式进行大跨度的穿索施工，简单方便，施工高效。

安装时，将所述拉索分为复数个张拉组，每一所述张拉组包括对称设置于幕墙两侧的两个拉索组，每一所述拉索组包括两个所述拉索，将所述拉索组中的两个所述拉索通过双索夹具相互连接。

3)拉索向上拉升的过程中，密切注意锁头穿过主体结构固定点位置，速度要慢，防止锁头卡在接管内。

4)拉索拉至顶部，松掉锁头处绑绳，将锁头与顶部支座栓接，再将坚固件松开，完成拉索吊装。

5)拉索安装后进行预紧，即对赋予拉索一定的张拉力，以克服拉索自身的重量产生的挠度，使拉索处于张拉准备阶段。

S105根据所述受力分析结果，对所述拉索进行张拉。

5.1张拉准备

1)拉索安装前呈自由状态，长度比设计值大1mm～3mm。对每根拉索进行编号，提前做好目标索力表。

2)张拉前对顶部耳板的孔距和间距进行复测。根据实测误差与下料时的运行误差进行对比，如果满足运行误差要求则不用调整，如果不满足，则重新调整顶部耳板的位置。顶部耳板的间距则需考虑玻璃安装的允许误差，一般为6mm。

3)张拉前，做好张拉力表及目标索力表，张拉力根据最终索力利用倒拆法计算出来的。张拉完成时刻的设计索力，即目标索力，同时也是张拉验收的验收索力。

5.2张拉顺序

张拉顺序以张拉引起主体结构变形值最小为原则，施工时，遵循计算机模拟仿真的张拉顺序进行。具体地，每次同步张拉所述张拉组中的四个所述拉索，且四个所述拉索的张拉高度相同。采用对称的张拉方式，可以防止张拉的过程中幕墙由于受力不均而发生变形。

5.3张拉力分级：

1)张拉分为两级，第一级张拉至设计张拉力的60％，第二级张拉至设计张力的105％。根据索力实测结果，对不满足要求索力进行微调。

2)每级张拉再细分小级，第一级张拉细分为5个小级，分别为设计张拉力的10％、20％、30％、40％、60％；第二级张拉细分为5个小级，分别为设计张拉力的70％、80％、90％、100％、105％，每两级中间做一下短暂的停顿(30秒)，测量拉索的伸长值，监测到幕墙发生变形，及时调整张拉程度，防止由于一次性张拉程度过大而导致幕墙发生变形。

5.4张拉操作要点

1)张拉设备安装，由于张拉设备组件较多，因此在进行安装时必须小心安放，使张拉设备形心与拉索形心重合，以保证预应力钢索在进行张拉时不产生偏心。

2)预应力钢索张拉：利用分小级的方法达到逐步同步，每一小级结束统一调整，张拉比较快的放慢速度，张拉慢的加快速度，最终达到同步张拉。

3)温度修正：张拉完成索力值及张拉力值均需和设计基准温度相同，当张拉时温度差别较大时，应当计算温度修正值。根据当时平均日温度，张拉力计算值与修正值叠加即为实际张拉力数值。

4)张拉过程安全性控制

①张拉工装安装合格才能加压，张拉过程严格控制加压速度，控制实际施加拉力不超过计算张拉力的10％。

②选择合理的张拉顺序，尽量使结构对称受力，控制平面桁架的平面外扭矩。采用双控的方法进行张拉，张拉力作为主控项目，伸长值作为校核。

③张拉过程中加强索力和变形的监控，力求测量的准确性，监控数据误差较大时，应暂停张拉，分析误差原因。

5)张拉测量记录：首先记录拉索原始长度，每张拉一级，则记录压力传感器测得压力和全站仪测得主体结构变形值，张拉完成后，再次测量记录拉索自由长度，记录总体伸长值，以便对拉索结构和主体结构进行全过程监测。

6)拉力监测、校核：拉索张拉完毕后由于金属材料自身特性在长度上会产生一定量的徐变，拉力值也会随之下降，因此拉索拉力需在5天后进行检测校核，若所测数值超出设计范围的应及时予以张拉调整，拉力值小于设计值的进行张紧，超出设计值的进行卸力，使得同一对拉索的拉力值均等且差值不超过5kN。

5.5注意事项

1)应详细计算每一个张拉步骤的结构受力情况和索力变化情况，保证结构构件和拉索受力不超过极限状态设计值，有足够的安全储备。

2)为保证结构和张拉工装的安全，张拉操作应严格控制张拉力，张拉力不得超出理论值10％，拉索伸长值列于目标索力表中。

3)拉索张拉完成，进行索力实测，调整力学模型，对拉索结构在各种荷载工况下的安全性进行验算，确保结构安全性。

最后，对张拉施工进行监测及验收

1)变形监测

在预应力钢索张拉的过程中，结合施工仿真计算结果，对结构的变形进行监测可以保证预应力施工期间结构的安全以及预应力施加的质量，变形监测采用全站仪。

在张拉过程中将测量的变形与计算的理论变形进行比较，如果差别较大(超过20％)时停止张拉，找到原因并确定解决方案后再继续张拉。

2)索力监测

索力的监测可以通过油压传感器和动测仪进行监测，索力动测仪采用监测振动频率测定索力的仪器。

油压传感器安装于液压千斤顶油泵上，在钢索张拉过程中通过专用传感器读数仪可随时监测到预应力钢索的拉力。

3)验收

索力监测7天后，变形值在设计允许范围内，组织监理验收，并进行下一道工序施工。

本发明大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，通过模型受力分析，为施工过程控制提供依据，以满足工程的安全、经济、适用、合理的基本设计原则，保证张拉过程中结构的安全性，达到预期的受力状态。按照工程的特点和现场的实际情况，以设计要求的索力分布为目标值，选择合理的张拉顺序和分级方法，通过仿真计算，得出每步每根索的张拉力，保证张拉过程中结构的安全性，达到预期的受力状态。以指导方案设计，选择最优设计方案，为施工过程控制提供依据，以满足工程的安全、经济、适用、合理的基本设计原则，达到简单方便，施工高效的有益效果。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，包括：

建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿幕墙的长度方向对称布置于幕墙的两侧，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下的各个拉索的受力分析结果；

施工现场测量放线，确定用于安装所述拉索的顶部支座与底部支座的定位点，将所述顶部支座与所述底部支座以一一对应的方式设计；

根据所述定位点，在幕墙顶梁上沿幕墙的长度方向对称安装所述顶部支座并在对称设置于幕墙两侧的幕墙基础上安装所述底板支座；

在相对应的所述顶部支座与所述底部支座之间安装所述拉索；

根据所述受力分析结果，对所述拉索进行张拉。

2.如权利要求1所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，所述顶部支座包括顶板与设于所述顶板的顶部耳板，所述底部支座包括底板与设于所述底板的底部耳板。

3.如权利要求2所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，在幕墙基础上安装所述底部支座，包括：

根据所述定位点在所述幕墙基础上下放预埋钢板；

在所述幕墙基础的钢筋上设置锚筋；

在所述幕墙基础上浇筑混凝土，将所述锚筋埋设在混凝土内，并将所述预埋钢板的上表面暴露在混凝土外；

将所述底部支座中的所述底板焊接在所述预埋钢板上。

4.如权利要求3所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，根据所述定位点在所述幕墙基础上下放预埋钢板，包括：

定出所述预埋钢板的中心线；

对所述中心线进行测量，使所述底部支座的前后中心点与所述顶部支座的前后中心点处于同一垂直线上。

5.如权利要求2所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，在幕墙顶梁上安装所述顶部支座，包括：根据所述定位点，将所述顶部支座中的所述顶板焊接在所述幕墙顶梁上。

6.如权利要求1所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，在所述顶部支座与所述底部支座之间安装所述拉索，包括：

在施工现场安装放索盘；

将拉索预先缠绕成盘，吊装在所述放索盘上；

通过吊车将拉索安装在所述顶部支座；

采用电动葫芦，将所述拉索牵引到所述底部支座进行安装。

7.如权利要求1所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，将所述拉索分为复数个张拉组，每一所述张拉组包括对称设置于幕墙两侧的两个拉索组，每一所述拉索组包括两个所述拉索，将所述拉索组中的两个所述拉索通过双索夹具相互连接。

8.如权利要求7所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，对所述拉索进行张拉时，每次同步张拉所述张拉组中的四个所述拉索，且四个所述拉索的张拉高度相同。

9.如权利要求1所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，对所述拉索进行张拉时，先以第一级张拉将所述拉索张拉至设计张拉力的60％，再以第二级张拉将所述拉索张拉至设计张拉力的105％。

10.如权利要求9所述的大跨度拉索玻璃幕墙的拉索张拉方法，其特征在于，将所述第一级张拉分为设计张拉力的10％、20％、30％、40％和60％五级，将所述第二级张拉分为70％、80％、90％、100％和105％五个级别。