智能自适应式既有建筑幕墙悬挂安装方法和系统与流程

本技术涉及自动控制，尤其涉及一种智能自适应式既有建筑幕墙悬挂安装方法和系统。

背景技术：

1、在城市更新及既有大型公共建筑的改造项目中，常需在保留内部商户运营及不破坏原主体结构的前提下进行外立面幕墙翻新。

2、传统方法在幕墙翻新安装中，传统施工方法通常采用固定化的悬挂安装方式，通过预设的连接件将幕墙组件与建筑主体结构直接连接，进而建立起一条从幕墙到主体结构的静态、不可变的力学传递路径，以此实现幕墙的固定与承载，保障幕墙基本的安装稳定性。

3、然而，既有建筑本身可能存在结构老化、基础沉降等固有问题，同时风压波动、温度变形等动态因素也会引发应力变化，而传统固定化的安装方式无法根据这些固有问题及动态应力变化做出适应性调整，最终可能损害幕墙系统与既有建筑的协同工作性能，影响幕墙安装的安全性与长效适配性。

技术实现思路

1、本技术提供了一种智能自适应式既有建筑幕墙悬挂安装方法和系统，用于幕墙悬挂安装的自适应调节，保障幕墙系统与既有建筑主体协同受力稳定。

2、第一方面，本技术提供了一种智能自适应式既有建筑幕墙悬挂安装方法，应用于幕墙悬挂安装系统，该方法包括：在无幕墙荷载状态下，通过设置在既有建筑主体结构的多个预设锚固点区域的多个分布式力传感器确定基准应力数据，该基准应力数据与待安装幕墙单元相关联；获取待安装幕墙单元的重量数据后，结合从外部气象服务系统获取的本地风力数据与该基准应力数据，通过预置的结构仿真算法，生成适配悬挂组件中智能调节模块的多点协同预应力加载参数，该多点协同预应力加载参数用于以基准应力数据为基础均衡分配各锚固点受力，并平衡待安装幕墙单元的自重及基础风荷载产生的附加应力；在悬挂并固定该待安装幕墙单元过程中，通过分布式力传感器获取实时安装荷载；针对同一位置的锚固点，从该多点协同预应力加载参数中确定与实时安装荷载相对应的子预应力加载参数；将该实时安装荷载与该子预应力加载参数比对，计算得到荷载补偿值；根据荷载补偿值，向对应的智能调节模块下发微调指令调节预应力。

3、通过采用上述技术方案，先以无荷载状态下的基准应力数据为基础，明确各锚固点初始受力基准，再结合幕墙自重、本地风力数据，通过结构仿真算法生成多点协同预应力加载参数，实现各锚固点受力均衡分配。在安装过程中，分布式力传感器实时采集荷载，与对应子预应力参数比对得出补偿值，驱动智能调节模块微调预应力，形成“基准标定—参数预设—实时监测—动态补偿”的闭环控制，有效化解既有建筑结构老化、基础沉降及风压、温度变形带来的应力波动，避免固定安装方式的刚性约束缺陷，保障幕墙与建筑主体协同受力，提升安装安全性与长效适配性。

4、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，该智能调节模块设置在既有建筑主体结构的预设锚固点与待安装幕墙单元的挂接组件之间，作为连接二者的承力构件；该智能调节模块包括与该幕墙悬挂安装系统通信连接的微处理器、驱动单元以及机械传动执行机构；该智能调节模块用于接收该微调指令，并通过该微处理器控制该驱动单元驱动该机械传动执行机构产生沿受力轴向的伸缩位移，通过改变锚固点与幕墙单元之间的连接长度来物理调节连接张力，从而实现预应力的动态加载与补偿。

5、通过采用上述技术方案，这种结构设计使预应力调节具备可操作性和精准性，无需拆解幕墙组件即可实现张力动态调整，解决了传统固定连接件无法适配应力变化的难题，同时作为承力构件可保障连接强度，兼顾调节灵活性与结构稳定性，确保预应力补偿及时、精准，进一步提升幕墙悬挂系统的自适应能力。

6、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，获取待安装幕墙单元的重量数据后，结合从外部气象服务系统获取的本地风力数据与该基准应力数据，通过预置的结构仿真算法，生成适配悬挂组件中智能调节模块的多点协同预应力加载参数的步骤之前，还包括：控制该智能调节模块沿垂直承重方向执行预检测试力；记录智能调节模块施加预检测试力过程中的驱动行程，将该驱动行程作为锚固点在预检测试力作用下的实测位移量；计算该预检测试力与实测位移量的比值，得到各锚固点区域的实测刚度值；将该实测刚度值与预置的结构仿真算法中的理论刚度值进行比对，计算得到刚度修正量；利用该刚度修正量对预置的结构仿真算法修正。

7、通过采用上述技术方案，先控制智能调节模块施加预检测试力，记录驱动行程得到实测位移量，计算得出各锚固点实测刚度值，再与理论刚度值比对得到修正量，进而修正结构仿真算法。实测刚度值可真实反映既有建筑锚固点的实际承载特性，避免因理论值与实际值偏差导致的预应力参数不准，使后续生成的多点协同预应力加载参数更贴合工程实际，减少因刚度估算偏差引发的受力不均、应力集中问题，为后续预应力精准调节奠定基础，提升整个安装方法的可靠性与适配性。

8、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，获取待安装幕墙单元的重量数据后，结合从外部气象服务系统获取的本地风力数据与该基准应力数据，通过预置的结构仿真算法，生成适配悬挂组件中智能调节模块的多点协同预应力加载参数的步骤，具体包括：按各锚固点在待安装幕墙单元悬挂区域的布设位置，将该重量数据按锚固点承重占比拆解为各锚固点的自重分配荷载，该锚固点承重占比根据锚固点与幕墙单元重心的相对位置、既有建筑主体结构的承载特性预先标定；结合待安装幕墙单元的外立面迎风面积，通过结构仿真算法计算该本地风力数据作用下待安装幕墙单元的总风荷载值，并按各锚固点的布设位置、迎风侧位序拆解为各锚固点的风荷载分配值；将各该基准应力数据换算为各锚固点可承受的附加荷载阈值，作为待安装幕墙单元的自重分配荷载与风荷载分配值的叠加上限；将各锚固点的该自重分配荷载与该风荷载分配值叠加，得到各锚固点的初始综合附加荷载；若该初始综合附加荷载不超过对应的附加荷载阈值，则结合结构仿真算法中预设的预应力补偿系数，分别计算各锚固点悬挂组件智能调节模块的预应力加载初始值；整合所有锚固点的预应力加载初始值，得到初始的多点协同预应力加载参数。

9、通过采用上述技术方案，按锚固点布设位置、承重占比拆解幕墙自重，结合迎风面积拆解风荷载，明确各锚固点的自重与风荷载分配值，同时将基准应力换算为附加荷载阈值，限定受力上限。通过叠加计算初始综合附加荷载，结合预应力补偿系数确定各锚固点初始预应力，整合形成加载参数，实现了荷载的精准分配与预应力的科学预设。该过程可避免单个锚固点超载，确保各锚固点受力均衡，契合既有建筑主体结构的承载特性，有效规避传统安装中荷载分配不均导致的幕墙松动、结构损伤等问题。

10、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，将各锚固点的该自重分配荷载与该风荷载分配值叠加，得到各锚固点的初始综合附加荷载的步骤之后，还包括：若初始综合附加荷载超过附加荷载阈值，则确定超标部分荷载；计算各锚固点的剩余承载余量；将存在剩余承载余量锚固点的确定为目标分配点；按各目标分配点的剩余承载余量占比，将超标部分荷载等比例分配至目标分配点，以使各锚固点最终的综合附加荷载均不超过对应附加荷载阈值。

11、通过采用上述技术方案，当初始综合附加荷载超标时，先确定超标荷载与各锚固点剩余承载余量，筛选出目标分配点，按余量占比等比例分配超标荷载。该设计可充分利用剩余承载能力的锚固点，实现荷载的合理转移，避免因单个锚固点超载破坏建筑主体结构或幕墙系统，同时确保所有锚固点最终受力均不超过阈值，兼顾了荷载分配的合理性与结构安全性，解决了既有建筑锚固点承载能力不均衡情况下的荷载适配问题，提升了安装方法的适用性与安全性。

12、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，整合所有锚固点的预应力加载初始值，得到初始的多点协同预应力加载参数的步骤之后，还包括：在预置的结构仿真算法中建立各锚固点之间的受力关联表，该受力关联表通过在更新后的结构计算模型上模拟施加虚拟载荷，记录各个锚固点之间的受力传递关系而获得；获取当前安装步骤中所有锚固点的实时安装荷载以及相对位置，并结合该受力关联表，计算剔除了相邻锚固点受力干扰后的各锚固点的净荷载需求；基于该净荷载需求，对初始的多点协同预应力加载参数进行动态修正，获得适配当前所有锚固点实际受力状态的多点协同预应力加载参数。

13、通过采用上述技术方案，在结构仿真算法中建立锚固点受力关联表，明确各锚固点间的受力传递关系，再结合当前实时安装荷载与相对位置，计算剔除干扰后的净荷载需求，修正初始预应力加载参数。该过程可消除相邻锚固点受力干扰带来的参数偏差，使预应力加载参数更贴合各锚固点实际受力状态，实现多点协同调节的精准性，避免因受力干扰导致的局部应力集中，进一步优化幕墙与建筑主体的协同受力性能，提升安装系统的稳定性与长效性。

14、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，将超标部分荷载等比例分配至目标分配点的步骤之后，还包括：基于各锚固点的实测刚度值，反向推算实现超标荷载物理转移所需的目标差动行程，该目标差动行程包含超载锚固点对应智能调节模块的释放行程量、目标分配点对应智能调节模块的预紧行程量，该超载锚固点是指初始综合附加荷载超出对应附加荷载阈值的锚固点；生成多轴联动的梯度调节指令，以驱动有参与荷载转移的智能调节模块按预设微小步距同步，控制超载锚固点的智能调节模块执行释放动作，目标分配点的智能调节模块执行预紧动作；在梯度调节指令执行过程中，实时计算各锚固点的应力变化率；若任一锚固点的应力变化率突变值超出预设的结构平稳性指标，立即暂停所有智能调节模块的步进调节动作并锁定当前调节位置；重新校核各锚固点的实测刚度值，结合校核后的实测刚度值修正调节行程，再基于修正后的调节行程继续执行荷载转移的步进调节动作。

15、通过采用上述技术方案，在结构仿真算法中建立锚固点受力关联表，明确各锚固点间的受力传递关系，再结合当前实时安装荷载与相对位置，计算剔除干扰后的净荷载需求，修正初始预应力加载参数。该过程可消除相邻锚固点受力干扰带来的参数偏差，使预应力加载参数更贴合各锚固点实际受力状态，实现多点协同调节的精准性，避免因受力干扰导致的局部应力集中，进一步优化幕墙与建筑主体的协同受力性能，提升安装系统的稳定性与长效性。

16、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，根据荷载补偿值，向对应的智能调节模块下发微调指令调节预应力的步骤，具体包括：将该荷载补偿值转换为各智能调节模块的目标调节行程，并将该目标调节行程拆分为多个等分的工作步距；控制所有相关的智能调节模块按该工作步距执行同步脉冲式调节，在每一个工作步距执行完毕后的停顿间隙，实时采集各锚固点的当前受力值；计算相邻两个锚固点之间的受力互差值，并判断该受力互差值是否满足预设的协同一致性指标；若不满足，则实时调整下一个工作步距中各智能调节模块的驱动速率，直至所有锚固点的实时受力不超过预设的许用应力阈值，且相邻点间的受力互差值在预设受力均衡阈值内。

17、通过采用上述技术方案，可避免一次性调节过大导致的受力失衡，同步脉冲式调节确保各锚固点协同动作，受力互差值校验可保障各点受力均衡，最终实现所有锚固点受力不超许用阈值、受力均衡，有效提升预应力调节的精准性与协同性，进一步保障幕墙悬挂系统的稳定性与安全性。

18、第二方面，本技术提供了一种幕墙悬挂安装系统，该幕墙悬挂安装系统包括：一个或多个处理器和存储器；该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该幕墙悬挂安装系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

19、第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当该指令在幕墙悬挂安装系统上运行时，使得该幕墙悬挂安装系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

20、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

21、1、由于采用了分布式力传感器标定基准应力、结合幕墙自重与风力数据通过结构仿真算法生成多点协同预应力加载参数，并通过实时荷载监测与智能调节模块动态微调预应力的核心技术手段，所以，有效解决了现有技术中固定化悬挂安装方式无法适配既有建筑结构老化、基础沉降及风压、温度变形引发的应力变化，导致幕墙与建筑主体协同性能差、安装安全性和长效适配性不足的技术问题，进而实现了幕墙与建筑主体协同受力稳定，大幅提升幕墙安装安全性与长效适配性的技术效果。

22、2、由于采用了按锚固点布设位置与承重占比拆解幕墙自重、结合迎风面积拆解风荷载，将基准应力换算为附加荷载阈值，并通过叠加计算与预应力补偿系数确定各锚固点初始预应力的技术手段，所以，有效解决了现有技术中幕墙安装荷载分配不均、单个锚固点易超载，导致幕墙松动、建筑主体结构受损的技术问题，进而实现了各锚固点荷载精准分配、受力均衡，契合既有建筑主体承载特性，规避幕墙松动与结构损伤风险的技术效果。

23、3、由于采用了在结构仿真算法中建立锚固点受力关联表，结合实时安装荷载与相对位置计算剔除干扰后的净荷载需求，并对初始预应力加载参数进行动态修正的技术手段，所以，有效解决了现有技术中相邻锚固点受力干扰导致预应力参数偏差、局部应力集中，影响幕墙与建筑主体协同受力性能的技术问题，进而实现了预应力加载参数与各锚固点实际受力状态精准适配，消除应力集中，优化协同受力性能，提升幕墙悬挂系统稳定性与长效性的技术效果。