一种曲面网壳结构整体提升的拉索辅助支撑系统的制作方法

本发明涉及建筑钢结构，尤其涉及一种曲面网壳结构整体提升的拉索辅助支撑系统。

背景技术：

1、随着科技的进步和人们对建筑美学要求的提升，建筑师们开始寻求更加独特、更具表现力的结构设计。单层网壳结构以其简洁的线条、流畅的曲面和高效的受力性能，在众多大型体育场馆、会议中心、展览中心等公共建筑领域得到了广泛的应用。网壳钢结构跨度大，在整体提升施工过程中，其刚度较小、厚度较薄，尤其是单层网壳结构，往往需要设置多个提升吊点以确保结构的稳定性和安全性，导致施工同步性控制的复杂性和难度提高、设备与人工投入增加，还可能因为吊点分布不均导致局部应力集中；而且不同网壳结构的规格尺寸和重量并不相同，常规的提升方式难以做到针对不同网壳结构进行相适宜的提升。

2、因此，如何能够开发一种能有效减少提升吊点数量，同时确保不同网壳结构在提升阶段能保持稳定的提升辅助结构对本领域技术人员来讲是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种曲面网壳结构整体提升的拉索辅助支撑系统，本发明通过柔性拉索和可调节支撑杆的配合，大大提高曲面网壳杆件的刚度；可调节支撑杆对曲面网壳杆件提供弹性支撑，能够有效改善曲面网壳杆件的受力性能；本发明能够针对不同规格的曲面网壳杆件进行相适宜的提升，主要通过提升形变算法给出相适宜的控制信息，使得可调节支撑杆推动柔性拉索，使得曲面网壳杆件形变处于可控合理范围内，进而有效保障提升施工的安全性，推广价值大。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种曲面网壳结构整体提升的拉索辅助支撑系统，用于提升预制的曲面网壳杆件，包括柔性拉索和可调节支撑杆，所述曲面网壳杆件是预先拼接连接的对称的圆弧杆状结构，所述曲面网壳杆件上对称设有两组耳板连接件，所述柔性拉索的两端分别与两组耳板连接件绑扎固定连接，所述曲面网壳杆件竖向正对耳板连接件的上侧设有提升吊点，提升绳的下端与提升吊点相连接，所述可调节支撑杆的一端通过连接组件与曲面网壳杆件的正中间固定连接，所述可调节支撑杆的另一端抵住柔性拉索的正中间，所述可调节支撑杆通过撑紧柔性拉索控制曲面网壳杆件的形变。

4、可以看出，上述技术方案中，本发明能够有效减少提升吊点数量，通过在提升吊点处合理设置柔性拉索，提供额外的支撑和约束，减少对提升吊点的依赖，本发明的柔性拉索可以有效地分散和调节提升结构上部荷载，从而减少每个吊点的受力，进而减少吊点的数量；本发明能够有效增强提升结构稳定性，通过柔性拉索和可调节支撑杆的配合，大大提高曲面网壳杆件的刚度；柔性拉索中施加预应力，使曲面网壳杆件产生反挠度，从而减少提升过程曲面网壳杆件在荷载作用下的最终变形，可调节支撑杆对曲面网壳杆件提供弹性支撑，能够有效改善曲面网壳杆件的受力性能；本发明能够有效优化提升施工效率，通过减少提升点的数量，减少设备成本，减少施工准备和操作的时间，提高施工效率，便于同步性控制。

5、根据上述技术方案，优选地，还包括智能控制模块，所述智能控制模块与可调节支撑杆信号连接，所述智能控制模块内嵌提升形变算法，所述智能控制模块根据提升形变算法输出可调节支撑杆的调节信息，使得曲面网壳杆件形变处于可控合理范围内。

6、根据上述技术方案，优选地，所述控制模块内嵌的提升形变算法，具体包括如下步骤：

7、步骤1、首先通过有限元分析计算出曲面网壳杆件的自重荷载下的提升吊点处的提升拉力f拉；

8、步骤2、取隔离体进行力学分析，以耳板连接件的中心r为旋转中心取矩，根据力矩平衡条件得到：

9、g×l1＝n2×l2；

10、计算获得曲面网壳杆件的轴力水平分量：

11、

12、其中g为曲面网壳杆件的自重；

13、n2为曲面网壳杆件正中间的轴力水平分量；

14、l1为耳板连接件的旋转中心与曲面网壳杆件正中间的水平距离；

15、l2为耳板连接件的旋转中心与曲面网壳杆件正中间的竖向距离；

16、步骤3、再由轴力水平分量n2、拉索内力值f、自重重力g、提升拉力f拉受力平衡,得到方程组：

17、

18、解步骤3的方程组获得柔性拉索的内力值f及柔性拉索与水平线的角度值θ；

19、步骤4、计算获得柔性拉索的伸长量：

20、δl＝fl/ea；

21、其中e为柔性拉索的弹性模量；

22、a为柔性拉索的截面面积；

23、l为柔性拉索的长度；

24、步骤5、计算可调节支撑杆的伸缩量w：

25、

26、其中d为柔性拉索的两端耳板连接件之间的水平距离；

27、l0为柔性拉索初始长度的二分之一。

28、可以看出，上述技术方案中，本发明的辅助支撑系统能够针对不同规格的曲面网壳杆件进行相适宜的提升，主要通过提升形变算法给出相适宜的控制信息，使得可调节支撑杆推动柔性拉索，使得曲面网壳杆件形变处于可控合理范围内，进而有效保障提升施工的安全性。

29、根据上述技术方案，优选地，所述可调节支撑杆是电动伸缩杆或液压伸缩杆。

30、可以看出，上述技术方案中，电动伸缩杆或液压伸缩杆能够根据提升形变算法输出的控制信号精准控制，保障调控精度。

31、根据上述技术方案，优选地，所述连接组件包括可拆卸连接的上箍环和下箍环，所述上箍环和下箍环配合锁定在曲面网壳杆件的正中间，所述上箍环的下侧中部固定连接有用于锁定可调节支撑杆端部的固定耳板。

32、可以看出，上述技术方案中，可拆卸连接的上箍环和下箍环通过多组螺栓与曲面网壳杆件的正中间固定连接，组装简单快捷。

33、根据上述技术方案，优选地，所述曲面网壳杆件包括多组串联固定连接的连杆，所述连杆的横截面是圆形或方形。

34、根据上述技术方案，优选地，所述上箍环和下箍环与连杆的外圆周相适配，所述上箍环和下箍环与连杆的外圆周紧密贴合。

35、本发明的有益效果是：

36、(1)本发明的辅助支撑系统能够有效减少提升吊点数量，本发明通过在提升吊点处合理设置柔性拉索，提供额外的支撑和约束，减少对提升吊点的依赖，本发明的柔性拉索可以有效地分散和调节提升结构上部荷载，从而减少每个吊点的受力，进而减少吊点的数量；

37、(2)本发明的辅助支撑系统能够有效增强提升结构稳定性，本发明通过柔性拉索和可调节支撑杆的配合，大大提高曲面网壳杆件的刚度；柔性拉索中施加预应力，使曲面网壳杆件产生反挠度，从而减少提升过程曲面网壳杆件在荷载作用下的最终变形，可调节支撑杆对曲面网壳杆件提供弹性支撑，能够有效改善曲面网壳杆件的受力性能；

38、(3)本发明的辅助支撑系统能够有效优化提升施工效率，通过减少提升点的数量，减少设备成本，减少施工准备和操作的时间，提高施工效率，便于同步性控制；

39、(4)本发明的辅助支撑系统能够针对不同规格的曲面网壳杆件进行相适宜的提升，主要通过提升形变算法给出相适宜的控制信息，使得可调节支撑杆推动柔性拉索，使得曲面网壳杆件形变处于可控合理范围内，进而有效保障提升施工的安全性。