CN101700855B - 超高层建筑顶层重物吊运方法及装置 - Google Patents
超高层建筑顶层重物吊运方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
超高层建筑顶层重物吊运方法及装置：包括：机座、定桅杆、动桅杆、球头节、缆风组合盘、起升滑车组、变幅滑车组、稳杆、缆风、预应力拉索；利用稳杆与机座、缆风组合盘、定桅杆四者构成稳定的支撑结构，同时，对所述缆风、预应力拉索施加预应力；在吊运重物时，稳杆处于受力很小或不受力的状态，产生足够的稳定性、安全保障；导向索抵抗横向风荷载；本发明工艺方法简单，装置结构合理，操作简单方便，整机重量小，移动灵活，安拆进出场方便，运行安全，成本低，工期短；可实现超高层建筑顶层超重物体的整体吊运，克服了现有施工电梯、塔吊、移动吊机无法完成的超高层建筑顶层超重物体整体吊装的困难，解决了长期以来一直困扰施工安装技术领域的难题；可实现标准化、批量化大规模生产。
Description
技术领域
本发明公开了一种重物吊运方法及装置，特别是指一种超高层建筑顶层重物吊运方法及装置；属于起重设备技术领域。
背景技术
超高层建筑物顶层(100m以上)一般需要安装如中央空调主机等附属设施，其整体重量一般达10～30吨；用于吊运施工建材(10吨以内)轻、散物料的自升式或内爬式塔式起重机、施工电梯等地面固定式常规吊装设备，由于额定承载能力的限制，无法吊运上述超重物体；由于超高层建筑物顶层附属设施，相对于整个高层建筑工程而言，属于量小质重的项目，如果因为需要吊运这一部分附属设施而增加自升式或内爬式塔式起重机的承载能力，则起重机的制安成本将呈几何级数上升，这相对于整个建筑工程而言是极不合算的。因此，目前一般是将超重附属设施进行解体，各部件吊装到位后，再进行组装，这种办法，仅仅适应于可以解体的附属设施，而对于不能解体的物体，则无法吊运；另外，对于可以解体的附属设施，采用这种施工方法，仍然存在以下问题：1、解体、组装过程时间长，影响施工工期；2、现场组装，往往造成整机性能的降低，影响使用效果。履带式、轮式起重机等移动式起重设备，虽然移动灵活，吊运高度可达50--80米，但同样存在着超高承载能力限制，其吊运重量一般在10吨以下；要加大其承载能力，一方面，制造成本呈几何级数上升；另一方面，随着吊装重量及吊装高度的增加，需要很大的回转空间才能施工，而高层建筑施工现场一般不具备大量的空地，因此，履带式、轮式起重机等移动式起重设备也不适应于超高层建筑顶层的三超物质(起高、超重、超窄)的整体吊装。因此，三超物质(起高、超重、超窄)的整体吊装，成为超高层建筑施工的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种整机重量小、结构合理、移动灵活、安拆进出场方便、操作简单、运行安全、成本低的超高层建筑顶层重物吊运方法及装置。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运装置：包括：机座、定桅杆、动桅杆、球头节、缆风组合盘、起升滑车组、变幅滑车组、稳杆、缆风、预应力拉索；所述机座上设有球头腔，所述球头节安装在所述球头腔中；所述定桅杆一端与所述球头节固定连接，另一端沿所述定桅杆轴线同轴安装所述缆风组合盘，所述定桅杆在所述机座与所述缆风组合盘之间回转；所述动桅杆一端铰装在所述球头节上，另一端一侧通过所述变幅滑车组与所述定桅杆连接，另一侧安装有起升滑车组；所述起升滑车组下端设有吊钩、吊装平衡梁；所述起升滑车组、变幅滑车组与外设卷扬设备连接提供动力；所述稳杆至少为两根，一端铰接在所述缆风组合盘上，另一端设有地锚；所述缆风至少为两根，一端连接在所述缆风组合盘上处于所述稳杆同侧，另一端设有地锚；所述预应力拉索一端连接在所述缆风组合盘上处于所述稳杆对侧，另一端设有地锚。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运装置中，所述球头节上设有与外设驱动设备连接的回转盘。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运装置中，所述缆风组合盘上连接有至少两根处于所述稳杆对侧的导向索。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运装置中，所述缆风组合盘通过其上设置的中心轴插装在所述定桅杆端部设置的中心孔中，通过设于所述定桅杆中心孔外壁上的定位销卡装在设于所述缆风组合盘中心轴圆周方向上的导向槽中连接定位。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运方法，包括下述步骤：
第一步、在超高层建筑物顶层楼面临边位置选择立柱节点作为支撑点，设置固定所述超高层建筑顶层重物吊运装置的设施；
第二步、利用设置的固定设施将所述超高层建筑顶层重物吊运装置固定，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的稳杆、缆风的另一端分别锚固在超高层建筑物顶层楼面上，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的预应力拉索的另一端锚固在所述机座下方的立柱上；
第三步、将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中设置于所述缆风组合盘上的导向索另一端穿过所述吊装平衡梁；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，驱动所述定桅杆绕所述机座轴线转动，联动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的动桅杆，使之处于超高层建筑物顶层楼面外侧；启动与所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的变幅滑车组相连的外设卷扬设备，根据被吊重物的重量及体积，调整所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆与定桅杆之间的夹角及所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆起升滑车组吊钩的回转半径；将所述导向索穿装在平衡梁的一端固定在地面上；
第四步、对所述缆风、预应力拉索同时施加相应的预应力，所述预应力小于等于被吊重物重量90％；
第五步、启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁沿导向索下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；
第六步、启动外设卷扬设备，沿所述导向索提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高以上；
第七步、启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼顶外侧进入楼面预定位置上方；
第八步、启动外设卷扬及外设回转驱动设备，使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，完成一次吊运。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运方法中，所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的缆风在水平面投影之间的夹角比所述稳杆在水平面投影之间的夹角大于10°。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运方法中，所述相邻缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角之差为±5°，所述相邻稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角的差为±5°。
本发明----超高层建筑顶层重物吊运方法中，所述缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角的平均值与所述稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角的平均值的差大于±15°。
本发明由于采用上述工艺方法及装置，具有如下优点：
1、整机结构简单，体积小，重量轻，可以方便的安装在建筑物楼顶面临边立柱节点位置，设备进出场方便，既不增加建筑物的施工成本，也不产生对建筑物结构的破坏，不受建筑物地面施工场地限制；具有安装使用方便，移动灵活的特点。
2、利用稳杆的一端锚固在楼面与机座、缆风组合盘、定桅杆四者构成稳定的定向支撑结构，使整机结合于楼顶临边安装，并产生最大的吊运起重能力与空间移动范围成为可能，使整机结构稳定，安全可靠。
3、对缆风、预应力拉索同时施加预应力，由于缆风、预应力拉索及其力点分别处于定桅杆两侧对称分布，因此，当施加在缆风与预应力拉索上的预应力达到一定的弹性平衡时，稳杆处于受压的状态；当起吊重物时，由于施加的预应力小于等于重物重量的90％，因此，整机将向重物一侧发生微小的应变，使预应力拉索上所加载的预应力释放；此时，稳杆从压杆变为微小应力的压杆或零杆或微小应力的拉杆，所吊重物的重力与施加在缆风上的预应力达到平衡，实现超高层建筑物安全吊运超重物体的目的。
4、由于吊运重物时，所吊重物的重力应力与施加在缆风上的预应力达到平衡，稳杆处于受力很小或不受力的状态；因此，在吊运重物时，稳杆实际上对整机构成富余支撑；由于稳杆与机座、缆风组合盘、定桅杆四者已构成稳定的刚性连接支撑结构，其本身的刚性支撑能力是客观存在的；因此，隐存在稳杆与机座、缆风组合盘、定桅杆四者构成的刚性连接支撑结构内的支撑能力，将产生足够的稳定性、安全保障，大大提高吊运重物时的安全系数；当吊运过程出现意想不到的情况时，稳杆的支撑作用将即刻发挥作用，最大限度的保证整机吊运时的安全性。特别需要说明的是，由于稳杆是刚性结构的刚体，其应变支撑能力往往比缆风的应变支撑能力上升强而快。
5、由于定桅杆与机座之间采用球头连接并设置有与外接驱动设备连接的回转盘，当重物起吊至高层建筑楼面以上时，可以方便的驱动定桅杆绕机座转动，将重物移至楼面内落位；同时，可以根据被吊重物的轮廓尺寸，通过变幅滑车组调整动桅杆与定桅杆之间的夹角，以提供足够的转运空间，保证被吊重物安全落位。
6、由于采用导向索为吊钩导向，可以有效的防止起升滑车组钢丝绳自旋结卡及抵抗高空横向风荷载并克服重物吊运过程冲击碰撞。
综上所述，本发明工艺方法简单，装置结构合理，操作简单方便，整机重量小，移动灵活，安拆进出场方便，运行安全，成本低，工期短；可实现超高层建筑顶层超重物体的整体吊运，克服了现有施工电梯、塔吊无法完成的超高层建筑顶层超重物体整体吊装的困难，解决了长期以来一直困扰施工安装技术领域的难题；可实现标准化、批量化大规模生产。
附图说明
附图为本发明---超高层建筑顶层重物吊运装置结构示意图。
图中：1---机座、2---定桅杆、3---动桅杆、4---球头节、5---缆风组合盘、6---起升滑车组、7---变幅滑车组、8---稳杆、9----缆风、10---预应力拉索。
具体实施方式
参见附图，本发明---超高层建筑顶层重物吊运装置，包括：机座1、定桅杆2、动桅杆3、球头节4、缆风组合盘5、起升滑车组6、变幅滑车组7、稳杆8、缆风9、预应力拉索10；所述机座1上设有球头腔11，所述球头节4安装在所述球头腔11中；所述定桅杆2一端与所述球头节4固定连接，另一端沿所述定桅杆2轴线同轴安装所述缆风组合盘5，所述缆风组合盘5通过其上设置的中心轴19插装在所述定桅杆2端部设置的中心孔中，通过设于所述定桅杆2中心孔外壁上的定位销20卡装在设于所述缆风组合盘5中心轴19圆周方向上的导向槽21中连接定位；所述定桅杆2在所述机座1与所述缆风组合盘5之间回转；所述动桅杆3一端铰装在所述球头节4上，另一端一侧通过所述变幅滑车组7与所述定桅杆2连接，另一侧安装有起升滑车组6；所述起升滑车组6下端设有吊钩12、吊装平衡梁13；所述起升滑车组6、变幅滑车组7与外设卷扬设备连接提供动力；所述稳杆8至少为两根，一端铰接在所述缆风组合盘5上，另一端设有地锚14；所述缆风9至少为两根，一端连接在所述缆风组合盘5上处于所述稳杆8同侧，另一端设有地锚15；所述预应力拉索10一端连接在所述缆风组合盘5上处于所述稳杆8对侧，另一端设有地锚16；所述球头节4上设有与外设驱动设备连接的回转盘17；所述缆风组合盘5上连接有至少两根处于所述稳杆8对侧的导向索18。
本发明---超高层建筑顶层重物吊运方法的具体实施方式，按下述步骤将本发明---超高层建筑顶层重物吊运装置安装在高层建筑楼面上：
1、在超高层建筑物顶层楼面临边位置选择立柱节点作为支撑点，设置固定所述超高层建筑顶层重物吊运装置的设施；
2、利用设置的固定设施将所述超高层建筑顶层重物吊运装置固定，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的稳杆、缆风的另一端分别锚固在超高层建筑物顶层楼面上，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的预应力拉索的另一端锚固在所述机座下方的立柱上；
3、将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中设置于所述缆风组合盘上的导向索另一端穿过所述吊装平衡梁；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，驱动所述定桅杆绕所述机座轴线转动，联动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的动桅杆，使之处于超高层建筑物顶层楼面外侧；启动与所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的变幅滑车组相连的外设卷扬设备，根据被吊重物的重量及体积，调整所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆与定桅杆之间的夹角及所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆起升滑车组吊钩的回转半径；将所述导向索穿装在平衡梁的一端固定在地面；根据吊装现场的具体情况，提供以下五个实施例：
实施例1
某工程楼高204m，被吊物体可拆最小单元重：8吨，吊运高差214m，使用30t级超高层建筑顶层重物吊运装置，使用稳杆3杆，对所述缆风、预应力拉索同时施加7吨的预应力；使稳杆在水平面投影之间的夹角为：2*40°，稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角为：45°；使用缆风6根，使缆风在水平面投影之间的夹角为：5*20°，缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角为：30°；启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡梁上；然后，将重物提升至超高层建筑顶层楼面水平面标高50cm以上；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼面移到楼顶外侧预定位置上方；沿所述导向索，使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落地到位，
实施例2
某工程楼高125m，被吊物体可拆最小单元重：15吨，吊运高差135m，使用30t级超高层建筑顶层重物吊运装置，使用稳杆2杆，对所述缆风、预应力拉索同时施加10吨的预应力；使稳杆在水平面投影之间的夹角为：90°，稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角为：60°；使用缆风6根，使缆风在水平面投影之间的夹角为：5*22°，缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角为：40°；启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；然后，提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高以上；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼面移到楼顶外侧预定位置上空；沿所述导向索，使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，拆卸件多循环吊运成功。
实施例3
某工程楼高70m，被吊物体可拆最小单元重：14吨，吊运高差80m，使用20t级超高层建筑顶层重物吊运装置，使用稳杆2杆，对所述缆风、预应力拉索同时施加7吨的预应力；使稳杆在水平面投影之间的夹角为：90°，稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角为：30°；使用缆风6根，使缆风在水平面投影之间的夹角为：5*24°，缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角为：13°；启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁沿导向索下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；然后，沿所述导向索提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高-10米，释放导向索地锚；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼顶外侧进入楼面预定位置上方；使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，一次吊运成功。
实施例4
某工程楼高80m，被吊物体可拆最小单元重：8吨，吊运高差90m，使用20t级超高层建筑顶层重物吊运装置，使用稳杆2杆，对所述缆风、预应力拉索同时施加7吨的预应力；使稳杆在水平面投影之间的夹角为：90°，稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角为：30°；使用缆风6根，使缆风在水平面投影之间的夹角为：5*24°，缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角为：45°；启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁沿导向索下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；然后，沿所述导向索提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高以上；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼顶外侧进入楼面预定位置上方；使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，一次吊运成功。
实施例5
某工程楼高100m，被吊物体可拆最小单元重：16吨，吊运高差110m，使用20t级超高层建筑顶层重物吊运装置，使用稳杆2杆，对所述缆风、预应力拉索同时施加9吨的预应力；使稳杆在水平面投影之间的夹角为：90°，稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角为：30°；使用缆风6根，使缆风在水平面投影之间的夹角为：5*24°，缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角为：50°；启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁沿导向索下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；然后，沿所述导向索提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高-10米，释放导索地锚；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼顶外侧进入楼面预定位置上方；使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，一次吊运成功。
Claims (8)
1.超高层建筑顶层重物吊运装置，包括：机座、定桅杆、动桅杆、球头节、缆风组合盘、起升滑车组、变幅滑车组、稳杆、缆风、预应力拉索；其特征在于：所述机座上设有球头腔，所述球头节安装在所述球头腔中；所述定桅杆一端与所述球头节固定连接，另一端沿所述定桅杆轴线同轴安装所述缆风组合盘，所述定桅杆在所述机座与所述缆风组合盘之间回转；所述动桅杆一端铰装在所述球头节上，另一端一侧通过所述变幅滑车组与所述定桅杆连接，另一侧安装有起升滑车组；所述起升滑车组下端设有吊钩、吊装平衡梁；所述起升滑车组、变幅滑车组与外设卷扬设备连接提供动力；所述稳杆至少为两根，一端铰接在所述缆风组合盘上，另一端设有地锚；所述缆风至少为两根，一端连接在所述缆风组合盘上处于所述稳杆同侧，另一端设有地锚；所述预应力拉索一端连接在所述缆风组合盘上处于所述稳杆对侧，另一端设有地锚。
2.根据权利要求1所述的超高层建筑顶层重物吊运装置，其特征在于：所述球头节上设有与外设驱动设备连接的回转盘。
3.根据权利要求1所述的超高层建筑顶层重物吊运装置，其特征在于：所述缆风组合盘上连接有至少两根处于所述稳杆对侧的导向索。
4.根据权利要求1所述的超高层建筑顶层重物吊运装置，其特征在于：所述缆风组合盘通过其上设置的中心轴插装在所述定桅杆端部设置的中心孔中，通过设于所述定桅杆中心孔外壁上的定位销卡装在设于所述缆风组合盘中心轴圆周方向上的导向槽中连接定位。
5.实施如权利要求1所述的超高层建筑顶层重物吊运装置的方法，包括下述步骤：
第一步、在超高层建筑物顶层楼面临边位置选择立柱节点作为支撑点，设置固定所述超高层建筑顶层重物吊运装置的设施；
第二步、利用设置的固定设施将所述超高层建筑顶层重物吊运装置固定，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的稳杆、缆风的另一端分别锚固在超高层建筑物顶层楼面上，将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的预应力拉索的另一端锚固在所述机座下方的立柱上；
第三步、将所述超高层建筑顶层重物吊运装置中设置于所述缆风组合盘上的导向索另一端穿过所述吊装平衡梁；启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，驱动所述定桅杆绕所述机座轴线转动，联动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的动桅杆，使之处于超高层建筑物顶层楼面外侧；启动与所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的变幅滑车组相连的外设卷扬设备，根据被吊重物的重量及体积，调整所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆与定桅杆之间的夹角及所述超高层建筑顶层重物吊运装置中动桅杆起升滑车组吊钩的回转半径；将所述导向索穿装在平衡梁的一端固定在地面上；
第四步、对所述缆风、预应力拉索同时施加相应的预应力，所述预应力小于等于被吊重物重量90%；
第五步、启动外设卷扬设备使起升滑车组上的吊钩、吊装平衡梁沿导向索下降至起吊点，将被吊重物绑挂在所述吊装平衡粱上；
第六步、启动外设卷扬设备，沿所述导向索提升重物至超高层建筑顶层楼面水平面标高以上；
第七步、启动外设驱动设备驱动所述超高层建筑顶层重物吊运装置中球头节上设有的所述回转盘，进而驱动所述动桅杆绕所述机座轴线转动，使所吊重物从楼顶外侧进入楼面预定位置上方；
第八步、启动外设卷扬及外设回转驱动设备，使挂装在起升滑车组吊钩上的重物落位，完成一次吊运。
6.根据权利要求5所述的超高层建筑顶层重物吊运方法，其特征在于：所述超高层建筑顶层重物吊运装置中的缆风在水平面投影之间的夹角比所述稳杆在水平面投影之间的夹角大10°。
7.根据权利要求5所述的超高层建筑顶层重物吊运方法，其特征在于：缆风与该缆风在水平面投影线之间的夹角与与之相邻的另一缆风与该另一缆风在水平面投影线之间的夹角之差为±5°，稳杆与该稳杆在水平面投影线之间的夹角与与之相邻的另一稳杆与该另一稳杆在水平面投影线之间的夹角的差为±5°。
8.根据权利要求5所述的超高层建筑顶层重物吊运方法，其特征在于：所述缆风与缆风在水平面投影线之间的夹角的平均值与所述稳杆与稳杆在水平面投影线之间的夹角的平均值的差大于±15°。
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