一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体而言，涉及一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法。

背景技术

幕墙结构指的是建筑物外或内自承重的围护或隔断，其对建筑能够起到装饰和美化作用，是现代建筑设计中不可或缺的一部分。幕墙结构一般由格构框架和幕墙玻璃组成，不同的幕墙结构，例如隐框幕墙和单元式幕墙中有着不同的幕墙固定方式。幕墙结构在安装后，随着使用年限的增加，存在老化和损坏的问题，可能会导致幕墙结构损坏甚至掉落。幕墙高空掉落已成为城市上空潜伏的“高空杀手”，幕墙的安全稳定性问题尤为重要。

马鞍式自平衡拉索幕墙由于其受力合理、结构轻巧、曲线流畅、构思新颖的优点，近年来被广泛应用。但是，目前的马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法并不全面，对安装幕墙的区域并设有一定的安全评估，对其安全系数难以把握；同时现有幕墙安装方法中并没有检测幕墙稳定性的操作，难以保证幕墙的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法，能够解决目前的马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法并不全面，对安装幕墙的区域并没有一定的安全评估，对其安全系数难以把握的问题；同时能够解决现有幕墙安装方法中并没有检测幕墙稳定性的操作，难以保证幕墙的稳定性的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法，其中，包括以下步骤：

S10：根据幕墙结构设计图纸构建幕墙结构虚拟模型，对幕墙的稳定性进行评估；

S20：同时在玻璃幕墙上安装稳定性检测系统，用于对玻璃幕墙的安全稳定性进行实时监测；

S30：加工所需材料，包括玻璃幕墙、固定玻璃幕墙的连接组件以及紧固件的加工，所述连接组件包括连接螺栓和夹紧件，所述连接螺栓和所述夹紧件均设置有支撑斜面，所述支撑斜面在安装状态下靠近所述玻璃幕墙的一侧；

S40：建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿待安装幕墙的长度方向对称布置于所述幕墙的两侧，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；

S50：施工现场测量放线，安装预埋件，对支撑结构构件进行安装，在相应的位置安装拉索组，根据上述受力分析结果对所述拉索进行张拉，在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封；

S60：清理玻璃幕墙表面，竣工验收。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法还可以做如下改进：

其中，所述S20的具体操作步骤包括：

S21：在所述幕墙安装倾斜位置的两侧和倾斜坡的上方不稳定的位置设置若干个数据采集站，所述数据采集站呈网格排列均匀分布，所述数据采集站包括检波器、数据采集仪、采集端数据传输设备和数据处理终端；

S22：设置数据采集站的初始参数，对玻璃幕墙安装位置的安全稳定性进行实时监测，并记录数据；

S23：所述检波器检测实时监测所述玻璃幕墙安装位置的波动信号，将数据传递给所述数据采集仪，所述数据采集仪对数据进行数字化处理并储存在数据采集仪的磁盘中；同时将采集到的信号通过放大和功率匹配后通过所述采集端数据传输设备传输到数据处理终端，数据处理终端对数据进行简单逻辑处理、分类后通过路由器传输给计算机工作站；

S24：计算机工作站的处理单元通过软件控制阵列磁盘的系统区，从原始数据存储区内提取数据之后进行分析并生成监测结果信息，监测结果信息通过移动网络传输到安全中心，并根据结果进行指示。

其中，所述S24中根据结果进行指示的具体步骤包括：

当幕墙安全系数低于安全阈值时，安全中心发出警报，并将信号通过WIFI传输给玻璃幕墙周围的安全警报，所述安全警报发出警告提醒周围人群远离玻璃幕墙，避免人员伤亡；当玻璃幕墙的安全述始终高于安全阈值时，安全中心指示灯始终亮绿灯，表示此安全幕墙安全。

其中，所述S24的具体操作步骤包括：

S241：计算机工作站的处理单元采集微震动波长和稳定性结果，建立稳定性神经网络模型，对采集的微震动波长进行去噪处理和波形分析，识别出信号波形，并分析出有效信号的幅度和相位特征；输入训练采集的波长幅度、相位、时差，斜坡稳定结果为训练输出进行训练；将S20中测得的数据输入到该神经网络模型中，得到稳定性结果；

S242：根据稳定性结构判断不稳定的位置，并且将波长幅度、相位、时差采用反演计算幕墙底部不稳定的区域空间位置、岩石起裂时间和破裂能量；

S243：将上述稳定性结果与幕墙底部区域的区域空间位置、岩石起裂时间和破裂能量通过长短期记忆模型RD-LSTM收敛判断幕墙的安全系数；

S244：循环训练不同的历史训练样本，给训练数据赋予不同的权重因子，迭代调整RD-LSTM模型和权重系数，进行误差收敛。

其中，所述S10中对幕墙稳定性进行评估的具体操作步骤包括：

S11：获取幕墙结构设计图纸和目前安装周围环境信息，根据所述幕墙结构设计图纸信息构建幕墙结构虚拟模型；

S12：基于幕墙周围环境信息以及幕墙结构虚拟模型，对幕墙安装区域进行登记结果分析；

S13：基于幕墙施工材料以及幕墙结构虚拟模型，对幕墙的老化程度进行分析，获得结构材料老化评估结果；

S14：对上述分析结果进行加权计算，得到幕墙结构稳定性评估结果。

其中，S13中对幕墙老化程度分析评估的过程包括：

S131：对基材框架信息进行检测分析，获得基材框架分析结果；

S132：对幕墙玻璃信息进行检测分析，获得幕墙玻璃分析结果；

S133：对结构胶信息进行检测分析，获得结构胶分析结果；

S134：将所述基材框架分析结果、幕墙玻璃分析结果和所述结构胶分析结果输入幕墙结构老化评估模型，获得输出结果；

S135：基于所述输出结果，获得所述结构材料老化评估结果。

进一步的，其中，S14中对幕墙稳定性加权评估过程包括：

S141：基于所述幕墙承重区域等级分析结果，获得第一权重分配结果；

S142：基于所述幕墙安装周围环境信息，获得第二权重分配结果；

S143：基于所述幕墙安装区域等级分析结果，获得第三权重分配结果；

S144：根据所述第一权重分配结果、第二权重分配结果和所述第三权重分配结果，对所述结构材料老化评估结果进行逐次的加权计算，获得所述格幕墙结构稳定性评估结果。

其中，所述S50的具体操作步骤包括：

S51：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；

S52：根据定位点将钢板和锚筋进行预埋安装，并在幕墙拱梁上沿所述幕墙拱梁的长度方向对称安装所述顶部支座并在对称设置于所述幕墙两侧的钢板上安装所述底部支座；

S53：在对应的所述顶部支座和所述底部支座之间固定安装拉索；

S54：根据所述受力分析结果，对所述拉索进行张拉；

S55：在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封。

其中，所述S53中安装拉索的具体操作步骤包括：在施工现场安装方索盘，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座支座位置进行安装；

所述S55中对玻璃幕墙的安装步骤包括：将套有所述紧固件的连接螺栓一起插入到玻璃幕墙的固定孔中，在连接螺栓上套上夹紧件，玻璃幕墙连接在所述连接螺栓的端部和所述夹紧件之间，将所述连接螺栓和所述支撑结构锁紧，将紧固件的外壁与所述固定孔的内壁抵接。

其中，S21中所述数据采集站的安装方法包括：通过钻孔方式将所述检波器放置在确定的埋放数据采集站的位置，设置在距表面2-5m的孔内，上部用土回填，将所述检波器通过线缆与所述数据采集仪连接。

与现有技术相比较，本发明提供的一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法的有益效果是：根据幕墙结构设计图纸构建幕墙结构虚拟模型，对幕墙的稳定性进行评估，能够解决目前的马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法并不全面，对安装幕墙的区域并没有一定的安全评估，对其安全系数难以把握的问题；在玻璃幕墙上安装稳定性检测系统，用于对玻璃幕墙的安全稳定性进行实时监测，能够解决现有幕墙安装方法中并没有检测幕墙稳定性的操作，难以保证幕墙的稳定性的问题；加工所需材料，包括玻璃幕墙、固定玻璃幕墙的连接组件以及紧固件的加工，连接组件包括连接螺栓和夹紧件，连接螺栓夹紧件均设置有支撑斜面，支撑斜面在安装状态下靠近玻璃幕墙的一侧，方便幕墙的施工；建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿待安装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，安装预埋件，对支撑结构构件进行安装，在相应的位置安装拉索组，根据上述受力分析结果对拉索进行张拉，在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封，实现了马鞍式幕墙的施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法的操作流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，是本发明提供的一种马鞍式自平衡拉索幕墙施工方法的第一实施例，在本实施例中，包括以下步骤：

S10：根据幕墙结构设计图纸构建幕墙结构虚拟模型，对幕墙的稳定性进行评估；

S20：同时在玻璃幕墙上安装稳定性检测系统，用于对玻璃幕墙的安全稳定性进行实时监测；

S30：加工所需材料，包括玻璃幕墙、固定玻璃幕墙的连接组件以及紧固件的加工，连接组件包括连接螺栓和夹紧件，连接螺栓和夹紧件均设置有支撑斜面，支撑斜面在安装状态下靠近玻璃幕墙的一侧；

S40：建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿待安装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；

S50：施工现场测量放线，安装预埋件，对支撑结构构件进行安装，在相应的位置安装拉索组，根据上述受力分析结果对拉索进行张拉，在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封；

S60：清理玻璃幕墙表面，竣工验收。

其中，紧固件的毛坯呈管状，长度与玻璃幕墙上固定孔的深度相同，管状毛坯两端的内侧加工有与支撑斜面相配合的抵接斜面，沿管状毛坯的长度方向还设置有扩张缺口；对拉索进行张拉时，先以第一级张拉将拉索张拉至设计张拉力的60％，再以第二级张拉将拉索张拉至设计张拉力的105％；将第一级张拉分为设计张拉力的10％、20％、30％、40％和60％五级，将第二级张拉分为70％、80％、90％、100％和105％五个级别。

其中，S20的具体操作步骤包括：

S21：在幕墙安装倾斜位置的两侧和倾斜坡的上方不稳定的位置设置若干个数据采集站，数据采集站呈网格排列均匀分布，数据采集站包括检波器、数据采集仪、采集端数据传输设备和数据处理终端；

S22：设置数据采集站的初始参数，对玻璃幕墙安装位置的安全稳定性进行实时监测，并记录数据；

S23：检波器检测实时监测玻璃幕墙安装位置的波动信号，将数据传递给数据采集仪，数据采集仪对数据进行数字化处理并储存在数据采集仪的磁盘中；同时将采集到的信号通过放大和功率匹配后通过采集端数据传输设备传输到数据处理终端，数据处理终端对数据进行简单逻辑处理、分类后通过路由器传输给计算机工作站；

S24：计算机工作站的处理单元通过软件控制阵列磁盘的系统区，从原始数据存储区内提取数据之后进行分析并生成监测结果信息，监测结果信息通过移动网络传输到安全中心，并根据结果进行指示。

其中，数据采集仪用于将检波器采集到的信号进行数字化处理并储存，采集端数据传输设备用于数据采集仪中储存的数据传输给数据处理终端，数据处理终端用于处理分析采集到的数据；数据采集站通过太阳能电池板分别给检波器、数据采集仪和数据传输设备供电，太阳能电池板由多片多晶体太阳能光伏电池构成，最大功率120W，输出电压为12V和24V可调节；检波器采用三分量检波器，三分量检波器采用三通道加速度传感器，灵敏度为250V/m/s，动态范围110dB，采样频率可设置为200Hz或500Hz，频带范围0.03Hz-100Hz；采集端数据传输设备包括局域网网桥设备，局域网网桥设备的天线为定向天线，且该定向天线采用蝶形天线，定向天线的最远通讯距离为1000m，采用5GHz通讯频率，天线增益30dBi，最大功耗为50W，通信协议采用802.11ac。

其中，S24中根据结果进行指示的具体步骤包括：

当幕墙安全系数低于安全阈值时，安全中心发出警报，并将信号通过WIFI传输给玻璃幕墙周围的安全警报，安全警报发出警告提醒周围人群远离玻璃幕墙，避免人员伤亡；当玻璃幕墙的安全述始终高于安全阈值时，安全中心指示灯始终亮绿灯，表示此安全幕墙安全。

其中，安全系数用F进行表示，安全系数F≤1.00评价为不稳定，安全系数1.00≤F≤1.05评价为欠稳定，安全系数1.05≤F≤1.2评价为基本稳定，F≥1.2评价为稳定。

其中，S24的具体操作步骤包括：

S241：计算机工作站的处理单元采集微震动波长和稳定性结果，建立稳定性神经网络模型，对采集的微震动波长进行去噪处理和波形分析，识别出信号波形，并分析出有效信号的幅度和相位特征；输入训练采集的波长幅度、相位、时差，斜坡稳定结果为训练输出进行训练；将S20中测得的数据输入到该神经网络模型中，得到稳定性结果；

S242：根据稳定性结构判断不稳定的位置，并且将波长幅度、相位、时差采用反演计算幕墙底部不稳定的区域空间位置、岩石起裂时间和破裂能量；

S243：将上述稳定性结果与幕墙底部区域的区域空间位置、岩石起裂时间和破裂能量通过长短期记忆模型RD-LSTM收敛判断幕墙的安全系数；

S244：循环训练不同的历史训练样本，给训练数据赋予不同的权重因子，迭代调整RD-LSTM模型和权重系数，进行误差收敛。

其中，在RD-LSTM模型中加入正则化退出机制，在输入门、遗忘门、输出门、外部输出单元增加正则化函数，正则化函数由不同单元的概率密度几何平均值确定，当正则化函数的值为零时，将发生退出机制，单元状态将参与下一个子网络运算；权重因子包括自循环、迭代计算破裂信号幅度、破裂信号能量、事件频数、位移形变、水位变化、降雨量影响因素的权重。

其中，S10中对幕墙稳定性进行评估的具体操作步骤包括：

S11：获取幕墙结构设计图纸和目前安装周围环境信息，根据幕墙结构设计图纸信息构建幕墙结构虚拟模型；

S12：基于幕墙周围环境信息以及幕墙结构虚拟模型，对幕墙安装区域进行登记结果分析；

S13：基于幕墙施工材料以及幕墙结构虚拟模型，对幕墙的老化程度进行分析，获得结构材料老化评估结果；

S14：对上述分析结果进行加权计算，得到幕墙结构稳定性评估结果。

其中，S13中对幕墙老化程度分析评估的过程包括：

S131：对基材框架信息进行检测分析，获得基材框架分析结果；

S132：对幕墙玻璃信息进行检测分析，获得幕墙玻璃分析结果；

S133：对结构胶信息进行检测分析，获得结构胶分析结果；

S134：将基材框架分析结果、幕墙玻璃分析结果和结构胶分析结果输入幕墙结构老化评估模型，获得输出结果；

S135：基于输出结果，获得结构材料老化评估结果。

其中，S14中对幕墙稳定性加权评估过程包括：

S141：基于幕墙承重区域等级分析结果，获得第一权重分配结果；

S142：基于幕墙安装周围环境信息，获得第二权重分配结果；

S143：基于幕墙安装区域等级分析结果，获得第三权重分配结果；

S144：根据第一权重分配结果、第二权重分配结果和第三权重分配结果，对结构材料老化评估结果进行逐次的加权计算，获得格幕墙结构稳定性评估结果。

其中，S50的具体操作步骤包括：

S5 1：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；

S52：根据定位点将钢板和锚筋进行预埋安装，并在幕墙拱梁上沿幕墙拱梁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钢板上安装底部支座；

S53：在对应的顶部支座和底部支座之间固定安装拉索；

S54：根据受力分析结果，对拉索进行张拉；

S55：在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封。

其中，S53中安装拉索的具体操作步骤包括：在施工现场安装方索盘，将拉索预先缠绕成盘，吊装在放索盘上，通过吊车将拉索安装在顶部支座，采用电动葫芦，将拉索牵引到底座支座位置进行安装；

S55中对玻璃幕墙的安装步骤包括：将套有紧固件的连接螺栓一起插入到玻璃幕墙的固定孔中，在连接螺栓上套上夹紧件，玻璃幕墙连接在连接螺栓的端部和夹紧件之间，将连接螺栓和支撑结构锁紧，将紧固件的外壁与固定孔的内壁抵接。

其中，S21中数据采集站的安装方法包括：通过钻孔方式将检波器放置在确定的埋放数据采集站的位置，设置在距表面2-5m的孔内，上部用土回填，将检波器通过线缆与数据采集仪连接。

具体的，本发明的原理是：根据幕墙结构设计图纸构建幕墙结构虚拟模型，对幕墙的稳定性进行评估；在玻璃幕墙上安装稳定性检测系统，用于对玻璃幕墙的安全稳定性进行实时监测；加工所需材料，包括玻璃幕墙、固定玻璃幕墙的连接组件以及紧固件的加工，连接组件包括连接螺栓和夹紧件，连接螺栓和夹紧件均设置有支撑斜面，支撑斜面在安装状态下靠近玻璃幕墙的一侧；建立幕墙的力学分析模型，将待张拉的拉索设计为沿待安装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，安装预埋件，对支撑结构构件进行安装，在相应的位置安装拉索组，根据上述受力分析结果对拉索进行张拉，在相邻两个组之间安装玻璃幕墙，对玻璃幕墙之间进行打胶密封；清理玻璃幕墙表面，竣工验收。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。