CN101381058B - 内置式超高塔机抗扭软附着装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种内置式超高塔机抗扭软附着装置，由钢丝绳横向连接于塔身的软附着框架与圆筒形构筑物内壁的预埋墙板之间。所述软附着框架固定于塔身四周，其四角均固定有框架耳板，在框架耳板上连接有框架索具卸扣。所述预埋墙板共有四组，对称分布于附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁上，每组预埋墙板有四个矩形分布的预埋墙板，每个预埋墙板上固定有墙板耳板，墙板耳板上连接有墙板索具卸扣。所述钢丝绳包括抗倾翻钢丝绳和抗正向及逆向扭矩钢丝绳两种。本发明解决了超高塔机、超长跨度的附着不易实施安装的施工难题，满足了塔机使用过程中的强度和刚度要求。具有操作过程简单，运输、安装、维护、拆卸方便，安全可靠，制造和使用成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种起重塔机在圆筒形构筑物内起平衡稳定作用的附着装置及内置式超高塔机抗扭软附着装置的施工方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，对能源建设提出了更加紧迫的要求。为了缓解当前电力供应的紧张形势，全国各地火电和核电新建或扩建项目大量增加。在这些火电、核电厂建设过程中，超大、超高、筒体薄壁双曲线冷却塔的应用越来越频繁。作为电厂的重要配套设施枛双曲线冷却塔在火电和核电厂的施工建设中处于关键环节。由于冷却塔是筒体薄壁结构，且形状不规则，因而给施工起重设备的使用、安装及拆卸工作带来了较大困难。另一方面，为了适应更大发电机组的要求，冷却塔的高度越来越高(100米以上)，直径越来越大，因而更增加了施工起重设备的使用、维护、安装及拆卸工作难度。从目前工程实践情况来看，为了节约建设成本，一般都采用在冷却塔中央安装塔机的布置方案。当塔机使用高度超过设计的独立高度时，就必须安装附着装置。然而，目前在超大、超高、筒体薄壁结构建筑物的施工过程中，制定合理的塔机附着方案是施工实践中的一个技术难点。
塔机作为一种主要的起重运输机械，在我国的建筑施工领域得到广泛应用。附着装置是塔机在超过独立高度时确保其结构强度、刚度和使用性能的一种必备装置。附着装置的主要作用是承受塔机上部的水平力、塔身结构的弯矩和扭矩。
目前，塔机的附着形式通常为刚性附着，采用普通碳素结构钢制作而成。如专利CN2767572Y，其优点是附着撑杆既能承受拉力又能承受压力，还能很好的控制塔机的扭转力矩；缺点是这种刚性附着方式在附着撑杆超长的特殊情况下，难以满足施工要求，主要体现在三个方面：一是超长刚性附着制造成本和运输成本高，使用单位难以承受；二是安装、维护、拆卸难度较大，危险系数高，有严重的安全隐患；三是超长刚性撑杆因自重应力大，降低了撑杆的有效强度，因而其结构的截面尺寸较大，制作成本较高，在附着距离较长时刚性撑杆具有明显的局限性。因此，对于安装在超大、超高、筒体薄壁结构建筑物内部(如：火电和核电厂的大直径双曲线冷却塔)的内置式塔机，当附着撑杆超长时，刚性撑杆的附着方式就不能满足施工需要。目前，采用钢丝绳替代超长撑杆的软附着装置在超高塔机上，尚无使用软附着装置和有效控制塔机扭转力矩的先例。
发明内容
本发明提供一种内置式超高塔机抗扭软附着装置，要解决塔机刚性超长附着撑杆受偏心压力易失稳的力学难题，并解决超高塔机在超长跨度的使用过程中附着不易实施安装的施工难题，确保超高塔机在使用过程中有效地承受力水平、抵抗倾翻力矩和水平双向扭矩，确保塔机的正常使用和安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种内置式超高塔机抗扭软附着装置，由钢丝绳横向连接于塔身的软附着框架与圆筒形构筑物内壁的预埋墙板之间；
所述软附着框架固定于塔身四周，其四角均固定有框架耳板，在框架耳板上连接有框架索具卸扣；
所述预埋墙板共有四组，对称分布于附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁上，每组预埋墙板有四个矩形分布的预埋墙板，每个预埋墙板上固定有墙板耳板，墙板耳板上连接有墙板索具卸扣；
所述钢丝绳包括抗倾翻钢丝绳和抗正向及逆向扭矩钢丝绳两种：
抗倾翻钢丝绳：每套软附着装置有四条抗倾翻钢丝绳，每根抗倾翻钢丝绳以塔身为回转中心，以四倍率方式分别径向穿绕圆筒形构筑物内壁对应的一组预埋墙板的墙板索具卸扣，其端部连接于软附着框架一角的框架索具卸扣；
抗正向及逆向扭矩钢丝绳：每套软附着装置有八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每根抗正向及逆向扭矩钢丝绳以塔身为回转中心，以二倍率方式对称穿绕圆筒形构筑物内壁对应的两个水平相邻的预埋墙板的墙板索具卸扣，其端部切向连接软附着框架一角的框架索具卸扣。
上述每组预埋墙板必须与筒壁钢筋连接，上左预埋墙板、上右预埋墙板、下左预埋墙板、下右预埋墙板可呈矩形分布。
上述钢丝绳上均固定有绳夹，每条钢丝绳上的绳夹的数量不少于四个。
上述抗倾翻钢丝绳在框架索具卸扣上可为横向穿绕，在墙板索具卸扣上为纵向穿绕。
上述抗正向及逆向扭矩钢丝绳在框架索具卸扣上可为横向穿绕，在墙板索具卸扣上为纵向穿绕。
上述软附着框架采用连杆件与塔身的标准节主弦杆用高强度螺栓连接。
这种内置式超高塔机抗扭软附着装置的施工方法，在塔机塔身与圆筒形构筑物内壁之间安装上述软附着装置，先将软附着框架的连杆件安装于塔身四周后再用高强度螺栓连接，根据塔身高度间隔布置，在软附着框架四角固定框架耳板，并连接框架索具卸扣；在软附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁上分别安装四组预埋墙板，每组预埋墙板间隔设置四个预埋墙板，在每个预埋墙板上固定墙板耳板，并连接墙板索具卸扣；然后，以塔身为回转中心穿绕抗倾翻钢丝绳，每套软附着装置共设置四条抗倾翻钢丝绳，四条抗倾翻钢丝绳径向均布于软附着框架四角与圆筒形构筑物内壁的预埋墙板之间，每条抗倾翻钢丝绳自附着框架每角以四倍率方式分别穿绕一组预埋墙板；每套软附着装置共设置八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每条抗正向及逆向扭矩钢丝绳以塔身为回转中心，以二倍率方式经圆筒形构筑物内壁两个水平相邻的预埋墙板对称穿绕，正向和逆向沿塔身切向连接附着框架的一角。
上述钢丝绳通过塔机起升吊钩或手动葫芦收紧，使之达到规定的预紧张力。
本发明利用钢丝绳能承受拉力的特点，采用对称布置的双多向钢丝绳将塔身固定于筒壁建筑上，其中抗倾翻钢丝绳能够承受塔机塔身上产生的水平拉力和弯矩，抗正向和逆向扭矩钢丝绳能够承受塔机上部旋转部件产生的作用在塔身上的正向和逆向扭矩，使塔机塔身上所承受的不同方向的弯矩、扭矩、水平力均全部通过钢丝绳转变为拉力，并使各个方向的受力平衡，达到有效抵抗塔机水平冲击力、弯矩和双向扭转力矩的作用，从而解决了塔机刚性超长附着撑杆受偏心压力易失稳的力学难题。
本发明的有益效果：
本发明提出了分组设立径向抗倾翻钢丝绳和切向抗水平扭矩钢丝绳的观点，满足了超高塔机在使用过程中的抗弯和抗扭的强度要求，解决了超高塔机、超长跨度的附着不易实施安装的施工难题，满足了塔机使用过程中的强度和刚度要求。具有操作过程简单，安装、维护、拆卸方便，安全可靠，制造和使用成本低的特点。在大直径、超高、筒体薄壁结构的双曲线冷却塔施工中，超高塔机抗扭软附着方案与刚性硬附着方案相比，其在撑杆允许长度、塔机的最大附着高度、制造成本、运输、安装及拆卸方便等方面的优势十分明显。
本发明大跨度、远距离的撑杆是采用对称布置的双多向钢丝绳穿绕制作，而刚性附着装置是采用的桁架式钢结构撑杆。因此，本发明与刚性附着比较体积更小、重量更轻、生产制作成本更低、运输更方便、塔机下部压应力更小、塔机的附着高度更高、塔机与建筑物之间适用的跨度更大、距离更远，也更适合于选择和布置建筑物的附着点。
本发明提出了分散多点受力的方法，统筹解决了薄壁结构受力限制，将塔机各合力、弯矩和扭矩通过多组预埋墙板承受，分散了筒体薄壁建筑物的集中受力，起到减小塔机冲击力、保护薄壁建筑物的作用。
本发明提出了对称布置的双多向钢丝绳穿绕工艺，解决了钢丝绳穿绕与固定、钢丝绳乱绳与绞绳、钢丝绳预张紧与工作受力、索具卸扣安装困难等矛盾。
本发明还具有以下优点：
1、采用本发明修建筒体结构建筑或多边形框架结构建筑时，由于塔机内置于建筑物内部，增加了塔机的有效覆盖范围，仅用一台塔机就能旋转覆盖筒体建筑结构每个施工点，替代多台塔机的使用功能，减少了塔机的使用数量，大大节约了施工的机具成本。
2、生产制作工艺简单，生产周期短，运输方便。
3、与刚性附着比较，软附着装置适用的高度和跨度大，距离远，也便于选择和布置附着点。
4、软附着装置大跨度、远距离的撑杆是采用对称布置的双多向钢丝绳穿绕制作，而刚性附着装置是采用的桁架式钢结构撑杆。因此，软附着装置与刚性附着比较体积更小、重量更轻、生产制作成本更低、运输更方便、塔机下部压应力更小、塔机的附着高度更高。
5、所用材料为附着框架、钢丝绳、绳夹、绳扣等，具有选用材料及标准件广泛、生产制作简单、安装及拆卸过程快捷、操作简便、安全可靠等特点。
6、软附着装置设置有抗倾翻钢丝绳、抗正向和逆向扭矩钢丝绳，能确保超高塔机在使用过程中有效地抵抗水平力、倾翻力矩和水平双向扭矩，保证塔机的正常使用和安全。
7、软附着装置安装及拆除工艺简单，操作时间短，穿插于正常建筑施工过程中，不影响塔机的使用时间。
软附着装置利用钢丝绳仅能承受拉力的特点，采用对称布置的双多向钢丝绳将塔身固定于筒壁建筑上，塔机塔身上所承受的不同方向的弯矩、扭矩、水平力均全部通过钢丝绳转变为拉力，有效的克服了塔机刚性超长硬附着撑杆受偏心压力易失稳的力学难题。
提出了在薄壁结构表面预埋联接墙板的完整技术方案；统筹解决了薄壁结构受力限制、钢丝绳穿绕与固定、钢丝绳乱绳与绞绳、钢丝绳预张紧与工作受力、索具卸扣安装等矛盾。而国内其他使用软附着装置的塔机，尚无在高空作业情况下，安装和拆卸钢丝绳时有效控制乱绳及绞绳现象的办法。
本发明配合超过独立设计高度的塔机使用，可适用于超大、超高、筒体薄壁结构及高大多边形框架建筑结构的施工。使用本发明时，应根据建筑物的高度及覆盖面积的大小来选用不同型号的适用于本工程施工的塔机、软附着框架、预埋件、钢丝绳、绳夹、绳扣等。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中B处的放大图。
图3是图1中A处的放大图。
图4是一组预埋墙板的分布示意图。
图5是一个预埋墙板的放大图。
图6是附着框架的结构示意图。
图7是框架耳板的结构示意图。
图8是多套软附着装置在冷却塔内壁的分布示意图。
图9是标准节主弦杆的放大图。
附图标记：1-塔身、2-圆筒形构筑物内壁、3-软附着框架、4-框架耳板、5-框架索具卸扣、6-预埋墙板、61-上左预埋墙板、62-上右预埋墙板、63-下左预埋墙板、64-下右预埋墙板、7-墙板耳板、8-墙板索具卸扣、9-抗倾翻钢丝绳、10-抗正向及逆向扭矩钢丝绳、11-绳夹、12-软附着装置、13-标准节主弦杆。
具体实施方式
实施案例参见图1-3所示，这种内置式超高塔机抗扭软附着装置，由钢丝绳横向连接于塔身1的软附着框架3与圆筒形构筑物内壁2的预埋墙板6之间。软附着框架3的四件L形连杆件与塔身1的标准节主弦杆用高强度螺栓连接，其四角均固定有框架耳板4，在框架耳板上连接有框架索具卸扣5。预埋墙板6共有四组，对称分布于附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁2上，每组预埋墙板有四个矩形分布的预埋墙板，每个预埋墙板上固定有墙板耳板7，墙板耳板7上连接有墙板索具卸扣8，每组预埋墙板必须与筒壁钢筋连接，上左预埋墙板61、上右预埋墙板62、下左预埋墙板63、下右预埋墙板64呈矩形分布。钢丝绳包括抗倾翻钢丝绳9和抗正向及逆向扭矩钢丝绳10两种，在钢丝绳上均固定有绳夹11，每条钢丝绳上的绳夹的数量不少于四个。
抗倾翻钢丝绳9：每套软附着装置有四条抗倾翻钢丝绳，每根抗倾翻钢丝绳以塔身为回转中心，以四倍率方式分别径向穿绕圆筒形构筑物内壁对应的一组预埋墙板6的墙板索具卸扣8，其端部连接于软附着框架3一角的框架索具卸扣5；上述抗倾翻钢丝绳9在框架索具卸扣5上为横向穿绕，在墙板索具卸扣8上为纵向穿绕。
抗正向及逆向扭矩钢丝绳10：每套软附着装置有八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每根抗正向及逆向扭矩钢丝绳以塔身为回转中心，以二倍率方式对称穿绕圆筒形构筑物内壁对应的两个水平相邻的预埋墙板6的墙板索具卸扣8，其端部切向连接软附着框架3一角的框架索具卸扣5。上述抗正向及逆向扭矩钢丝绳在框架索具卸扣5上为横向穿绕，在墙板索具卸扣8上为纵向穿绕。
参见图4-5所示，在每套软附着装置中，预埋墙板分为四组，对称分布在塔身对角线方向的筒体内壁上。每组预埋墙板又按1.5米×1.5米的间距设置四个预埋点，通过索具卸扣与径向、切向钢丝绳相连接。要求预埋墙板必须与筒壁钢筋联网，确保焊接牢固，各预埋墙板的高度、位置必须准确。
本发明的施工方法如下：
安装前、后校正塔身垂直度，使塔机软附着框架以上的自由端尺寸与塔身长度的比例不大于4/1000。
将软附着框架安装于塔身四周，根据塔身高度间隔布置，在软附着框架四角固定框架耳板，并连接框架索具卸扣。
在软附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁上分别安装四组预埋墙板，每组预埋墙板间隔设置四个预埋墙板，在每个预埋墙板上固定墙板耳板，并连接墙板索具卸扣。
按规定的顺序分别穿绕每条钢丝绳。以塔身为回转中心穿绕抗倾翻钢丝绳，每套软附着装置共设置四条抗倾翻钢丝绳，四条抗倾翻钢丝绳径向均布于软附着框架四角与圆筒形构筑物内壁的预埋墙板之间，每条抗倾翻钢丝绳自附着框架每角以四倍率方式分别穿绕一组预埋墙板；每套软附着装置共设置八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每条抗正向及逆向扭矩钢丝绳以塔身为回转中心，以二倍率方式经圆筒形构筑物内壁两个水平相邻的预埋墙板对称穿绕，正向和逆向沿塔身切向连接附着框架的一角。
通过塔机起升吊钩或手动葫芦收紧每根钢丝绳，使之达到规定的预紧张力，并保证每条钢丝绳的受力均匀；
固定每条钢丝绳的绳夹数量应不少于4颗。软附着装置沿塔身自下而上多套分层分布。
本发明的原理如下：
1、借助于塔机软附着设置的抗倾翻钢丝绳、抗正向和逆向扭矩钢丝绳将塔机塔身上所承受的不同方向的弯矩、扭矩、水平力全部转变为拉力，通过钢丝绳上各个方向的力平衡达到固定塔身、抵抗塔机水平冲击力、弯矩和双向扭转力矩的作用。
2、预埋墙板分为四组，对称分布在塔身对角线方向的圆筒形构筑物内壁上。每组预埋墙板又按一定的间距设置四个预埋点，分散了筒体薄壁建筑物的集中受力。
3、利用分散多点受力的方法和钢丝绳柔软的特点，起到减小塔机冲击力、保护筒体薄壁建筑物的作用。
Claims (8)
1.一种内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：由钢丝绳横向连接于塔身(1)的软附着框架(3)与圆筒形构筑物内壁(2)的预埋墙板(6)之间；
所述软附着框架(3)固定于塔身(1)四周，其四角均固定有框架耳板(4)，在框架耳板上连接有框架索具卸扣(5)；
所述预埋墙板(6)共有四组，对称分布于附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁(2)上，每组预埋墙板有四个矩形分布的预埋墙板，每个预埋墙板上固定有墙板耳板(7)，墙板耳板(7)上连接有墙板索具卸扣(8)；
所述钢丝绳包括抗倾翻钢丝绳(9)和抗正向及逆向扭矩钢丝绳(10)两种：
抗倾翻钢丝绳(9)：每套软附着装置有四条抗倾翻钢丝绳，每根抗倾翻钢丝绳以塔身为回转中心，以四倍率方式分别径向穿绕圆筒形构筑物内壁对应的一组预埋墙板(6)的墙板索具卸扣(8)，其端部连接于软附着框架(3)一角的框架索具卸扣(5)；
抗正向及逆向扭矩钢丝绳(10)：每套软附着装置有八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每根抗正向及逆向扭矩钢丝绳以塔身为回转中心，以二倍率方式对称穿绕圆筒形构筑物内壁对应的两个水平相邻的预埋墙板(6)的墙板索具卸扣(8)，其端部切向连接软附着框架(3)一角的框架索具卸扣(5)。
2.根据权利要求1所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：上述每组预埋墙板必须与筒壁钢筋连接，上左预埋墙板(61)、上右预埋墙板(62)、下左预埋墙板(63)、下右预埋墙板(64)呈矩形分布。
3.根据权利要求1所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：上述钢丝绳上均固定有绳夹(11)，每条钢丝绳上的绳夹的数量不少于四个。
4.根据权利要求1所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：上述抗倾翻钢丝绳(9)在框架索具卸扣(5)上为横向穿绕，在墙板索具卸扣(8)上为纵向穿绕。
5.根据权利要求1所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：上述抗正向及逆向扭矩钢丝绳在框架索具卸扣(5)上为横向穿绕，在墙板索具卸扣(8)上为纵向穿绕。
6.根据权利要求1所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置，其特征在于：上述软附着框架(3)采用连杆件与塔身(1)的标准节主弦杆用高强度螺栓连接。
7.一种内置式超高塔机抗扭软附着装置的施工方法，其特征在于：在塔机塔身与圆筒形构筑物内壁之间安装上述软附着装置，先将软附着框架的四件L型连杆件安装于塔身(1)四周后再用高强度螺栓连接，根据塔身高度间隔布置，在软附着框架四角固定框架耳板(4)，并连接框架索具卸扣(5)；在软附着框架对角线方向的圆筒形构筑物内壁上分别安装四组预埋墙板，每组预埋墙板间隔设置四个预埋墙板，在每个预埋墙板上固定墙板耳板(7)，并连接墙板索具卸扣(8)；然后，以塔身为回转中心穿绕抗倾翻钢丝绳(9)，每套软附着装置共设置四条抗倾翻钢丝绳，四条抗倾翻钢丝绳径向均布于软附着框架四角与圆筒形构筑物内壁的预埋墙板之间，每条抗倾翻钢丝绳自附着框架每角以四倍率方式分别穿绕一组预埋墙板；每套软附着装置共设置八条抗正向及逆向扭矩钢丝绳，每条抗正向及逆向扭矩钢丝绳(10)以塔身为回转中心，以二倍率方式经圆筒形构筑物内壁两个水平相邻的预埋墙板对称穿绕，正向和逆向沿塔身切向连接附着框架的一角。
8.根据权利要求7所述的内置式超高塔机抗扭软附着装置的施工方法，其特征在于：上述钢丝绳通过塔机起升吊钩或手动葫芦收紧，使之达到规定的预紧张力。
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- 2008-11-04 CN CN 200810305377 patent/CN101381058B/zh not_active Expired - Fee Related
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