CN103601081A - 塔式起重机内爬支护系统 - Google Patents

塔式起重机内爬支护系统 Download PDF

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Abstract

本发明是塔式起重机内爬支护系统，包括两套结构相同，上下布置的支护结构，所述支护结构包括支撑框架、主梁、在主梁的一侧支撑主梁的水平方向上的第一、第二、第三斜撑杆，水平撑杆通过销轴直接连接到主梁的上盖板上，并只支撑单根主梁，两主梁间采用支撑框架连接，所述主梁端梁采用弯矩弱化技术，减少主梁端部对墙体传递的弯矩作用，端部弯矩与主梁参数α、β存在函数关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。本发明方便使用，并可以减少端梁对墙体作用的弯矩，降低墙体加固的成本。

Description

塔式起重机内爬支护系统
技术领域
本发明属于建筑机械领域，特别是涉及一种内爬塔式起重机支护系统。
技术背景
目前在高层、超高层建筑施工中，国内外均采用自升式塔式起重机，自升式塔式起重机因附墙装置可分为内爬式与外附着式。外附着式塔式起重机随着建筑物的升高而升高适用于高层建筑，建筑结构仅受由起重机传来的水平载荷，附着方便。但是有以下几个缺点。1、吊臂因施工范围需要过长，塔身随着楼层的增高不断增高，且一般无法满足超高层建筑物附着要求。2、需配用较多的塔身标准节，并要备有必需数量的附着杆和相应的锚固件。整机造价过高，从节省一次性投资出发，选内爬式更经济合理。内爬式起重机，是指设置在建筑物内部（电梯井、楼梯间等），不占用建筑物外围的空间场地，通过支承在结构物上的专门装置（爬升机构），使整机能随着建筑物的高度增加而升高的塔式起重机。采用悬爬式系统只用一定高度的塔身和三道支护系统配合以墙体内预埋件，在理论上就可以满足任何高度的建筑施工需求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种内爬塔式起重机支护系统，方便使用，并可以减少端梁对墙体作用的弯矩，降低墙体加固的成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
.塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：包括两套结构相同，上下布置的支护结构，所述支护结构包括支撑框架、主梁、在主梁的一侧支撑主梁的水平方向上的第一、第二、第三斜撑杆，水平撑杆通过销轴直接连接到主梁的上盖板上，并只支撑单根主梁，两主梁间采用支撑框架连接，所述主梁端梁采用弯矩弱化技术，减少主梁端部对墙体传递的弯矩作用，端部弯矩与主梁参数                                                
Figure 627217DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 150602DEST_PATH_IMAGE002
存在函数关系：
Figure 642763DEST_PATH_IMAGE003
，主梁端部对墙体传递的弯矩
Figure 618810DEST_PATH_IMAGE004
与主梁参数
Figure 159513DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 802983DEST_PATH_IMAGE002
之间的函数表达式：
其中
Figure 948269DEST_PATH_IMAGE001
是主梁端部小高度与大端高度的惯性矩比，
Figure 677191DEST_PATH_IMAGE002
是主梁端部小高度长度与主梁整体长度的比，即
Figure 756006DEST_PATH_IMAGE005
   
取值范围：
Figure 822368DEST_PATH_IMAGE007
 
Figure 38585DEST_PATH_IMAGE008
即给定合适的
Figure 86624DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 29172DEST_PATH_IMAGE002
可以将对墙体的作用弯矩
Figure 529424DEST_PATH_IMAGE004
减少到一定的范围。
 
所述的主梁是用钢板焊接而成的矩形箱形结构，其高度在端部小于主梁的高度，并在一定范围内从小高度到大端高度呈现线性变化，梁的上下盖板和腹板厚度不变，所述的主梁的上端面分别设有两个与框架相连接的基座，另外，主梁的上盖板的局部有向外突出的两个部分直接构造成与第一、第二、第三斜撑杆相连接的耳板，便于安装。
所述的第一、第二、第三斜撑杆一端通过主梁上的耳板与主梁用销轴连接，另一端分别通过第一、第二耳板与墙体中预埋件相连接。  
主梁端部设有法兰座可以通过螺栓直接固定在墙体支座上，主梁端部斜截面梁用端部小高度梁进行等效长度的计算，使主梁简化成对称的阶梯形变截面梁，小高度梁长度为
Figure 950041DEST_PATH_IMAGE010
，惯性矩为
Figure 422610DEST_PATH_IMAGE011
，主梁的总长为
Figure 83530DEST_PATH_IMAGE012
，惯性矩为
Figure 8761DEST_PATH_IMAGE013
，得到主梁的主要参数，
        。
所述的第一、第二、第三斜撑杆中的第一、第二连接件的结构：包括钢管及加强板，所述钢管置于第一连接件上两耳板间，加强板分别固定于两连接件上耳板的内侧，安装时，钢管内置第一销轴连接。
所述的两道主梁通过其上端面的连接基座与支撑框架相连，支撑框架与塔身相连，并可以传递塔式起重机产生的水平载荷。
本发明具有如下优点： 
1、在塔机工作时采用本发明两道支护结构就可以了，并且支护结构的安装位置可以根据建筑物的实际情况和塔机自身的需求进行调整。
2、本发明采用的支撑主梁和斜撑杆构成的承载结构分别是与建筑物内预埋件上的支座、耳板铰接的，这两部分可以反复使用，并且切割下来的耳板经修复也可以反复使用，有利于节省了材料。
3、本发明主梁是用钢板焊接而成的矩形箱形结构，这种结构形式主要特点截面抗扭刚度大，在施工与过程中具有良好的稳定性，能有效地抵抗正负弯矩。另外，主梁端部采用楔形变截面形式，本文研究了主梁端部弯矩弱化技术，减少了梁端部对建筑物墙体传递的弯矩作用。端部弯矩与主梁参数
Figure 560145DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 906812DEST_PATH_IMAGE002
存在一定的函数关系：
Figure 319339DEST_PATH_IMAGE003
，即给定合适的
Figure 81759DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 263341DEST_PATH_IMAGE002
可以使墙体上的弯矩  达到最小值。
其中
Figure 431466DEST_PATH_IMAGE001
是主梁端部小高度与大端高度的惯性矩比，
Figure 997576DEST_PATH_IMAGE002
是主梁端部小高度长度与主梁整体长度的比值。 
4、本发明的工作情况是高空作业，因为每个销轴的重量较大，为防止掉落，在第二销轴上安装链连接环，能够提高安全可靠性。
5、在主梁上盖板上直接设置水平撑杆耳板，可以减少塔身在主梁上形成的扭矩。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1支护结构的放大示意图。
图3为图2的剖视图。
图4为图2的主梁结构示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为图2中斜撑杆的结构示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为图2中链连接环结构示意图。
图9为图2中的A-A剖视图。
图10为图2中与主梁连接的支座图。
图11为图2中主梁斜截面部分的简图。
图12为图2中主梁斜截面部分等效长度简图。
图13为图4中主梁的作用集中力后的计算简图。
图中：1.主梁1，2.主梁2，3. 第一斜撑杆，4.第二斜撑杆，5.第三斜撑杆，6.第一耳板，7.第二耳板，8.连接基座，9.第一连接件，10.钢管，11.杆体，12.第二连接件，13.加强板，14.第一销轴,15.第二销轴，16.链连接环，17.开口销，18.销孔，19.支撑框架，20.支护结构，21.塔机，22.墙体，23.第三销轴。24.螺栓，25.螺母，26.连接支座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例：如图1、图2所示，本发明包括两套结构相同上下布置的支护结构20，还有一套爬升时的备用支护结构。所述支护结构20包括支撑框架19、主梁1、主梁2、以及与主梁1连接的水平方向上的第一、第二、第三斜撑杆3、4、5。主梁1一端通过焊接在墙体16上的第一连接基座26与墙体中的预埋件连接，另一端通过第一连接件9分别于第一、第二、第三斜撑杆3、4、5用第一销轴14连接。其中第一斜撑杆3通过第一耳板6与墙体21中的预埋件用第二销轴15连接，第二、第三斜撑杆4、5通过第二耳板与墙体21中的预埋件用第二销轴15连接。主梁2通过焊接在墙体16上的第二连接基座26与墙体中的预埋件连接。
如图2、图4、图5所示，在所述每个主梁上端面设有两个连接基座8，通过连接基座8与支撑框架19相连接。每个主梁端部的法兰盘通过高强度螺栓24与墙体21上的连接支座26相连接。
如图2、图5所示，所述主梁1上盖板上直接设置有分别与第一、第二、第三斜撑杆3、4、5连接的耳板，便于安装。所述与主梁1连接的第一、第二、第三斜撑杆3、4、5的第一销轴14为无头销轴，其上带有链连接环16，防止销轴14掉落；
如图11、图12所示，所述的主梁1、主梁2端部通过等效长度的计算把主梁斜截面部分用主梁端部小高度来进行等效，就得到阶梯形对称变截面梁如图13所示，小高度梁长度为，惯性矩为
Figure 722136DEST_PATH_IMAGE011
。主梁的总长为
Figure 109255DEST_PATH_IMAGE012
，惯性矩为
Figure 213477DEST_PATH_IMAGE013
。在垂直主梁轴线方向上作用一对对称集中力。集中力
Figure 264DEST_PATH_IMAGE015
的距离为
Figure 609099DEST_PATH_IMAGE016
。于是就有主梁端部对墙体传递的弯矩
Figure 782592DEST_PATH_IMAGE004
与主梁参数
Figure 855590DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 823546DEST_PATH_IMAGE002
之间的函数表达式：
Figure 2013105057177100002DEST_PATH_IMAGE017
其中
Figure 919678DEST_PATH_IMAGE001
是主梁端部小高度与大端高度的惯性矩比，
Figure 178752DEST_PATH_IMAGE002
是主梁端部小高度长度与主梁整体长度的比。即
Figure 309519DEST_PATH_IMAGE005
   。
取值范围：
 
Figure 343837DEST_PATH_IMAGE008
。
本发明安装过程：
如图1所示， 塔吊在独立工况下使用完毕后，需要转换成内爬升工况，首先在建筑物的墙体21内埋下预埋件，再有埋有埋件的位置焊接预先设计好的连接支座26。支座焊接完成后，先将主梁1与第一、第二、第三斜撑杆用销轴连接到一起，然后吊起主梁1与斜撑杆构成组合体，达到相应位置后，进行系列的调整使主梁1呈水平状态，先把主梁1用高强度螺栓24与墙体21上焊接的连接支座26固定。然后再进行第一耳板6和第二耳板7的焊接。把主梁2按照同样的安装方式进行吊装，主梁2比主梁1减少了耳板的连接。最后安装支撑框架19，这就完成了一套支撑架的安装。在完成了两套支撑架的安装后，就可以进行塔机的第一次爬升，将塔机底部支护到下面的支撑架上。在进行下一次爬升前，在上部适当（设计）位置先加装一道支撑架，然后再进行爬升，爬升结束后将最底部的支撑架拆除，如此反复就可以实现塔机沿墙体表面向上爬升，也就是塔机的沿墙体的悬爬。

Claims (6)

1.塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：包括两套结构相同，上下布置的支护结构，所述支护结构包括支撑框架、主梁、在主梁的一侧支撑主梁的水平方向上的第一、第二、第三斜撑杆，水平撑杆通过销轴直接连接到主梁的上盖板上，并只支撑单根主梁，两主梁间采用支撑框架连接，所述主梁端梁采用弯矩弱化技术，减少主梁端部对墙体传递的弯矩作用，端部弯矩与主梁参数                                               
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE004
存在函数关系：
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE006
，主梁端部对墙体传递的弯矩
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE008
与主梁参数
Figure 68750DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 378509DEST_PATH_IMAGE004
之间的函数表达式：
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE009
其中
Figure 511550DEST_PATH_IMAGE002
是主梁端部小高度与大端高度的惯性矩比，
Figure 564956DEST_PATH_IMAGE004
是主梁端部小高度长度与主梁整体长度的比，即
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE011
    
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE013
取值范围：
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE015
  
即给定合适的
Figure 214856DEST_PATH_IMAGE002
、可以将对墙体的作用弯矩减少到一定的范围。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：所述的主梁是用钢板焊接而成的矩形箱形结构，其高度在端部小于主梁的高度，并在一定范围内从小高度到大端高度呈现线性变化，梁的上下盖板和腹板厚度不变，所述的主梁的上端面分别设有两个与框架相连接的基座，另外，主梁的上盖板的局部有向外突出的两个部分直接构造成与第一、第二、第三斜撑杆相连接的耳板，便于安装。
3.根据权利要求1所述的塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：所述的第一、第二、第三斜撑杆一端通过主梁上的耳板与主梁用销轴连接，另一端分别通过第一、第二耳板与墙体中预埋件相连接。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：主梁端部设有法兰座可以通过螺栓直接固定在墙体支座上，主梁端部斜截面梁用端部小高度梁进行等效长度的计算，使主梁简化成对称的阶梯形变截面梁，小高度梁长度为
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE019
，惯性矩为
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE021
，主梁的总长为
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE023
，惯性矩为
Figure 2013105057177100001DEST_PATH_IMAGE025
，得到主梁的主要参数，
    
Figure 414707DEST_PATH_IMAGE013
   
Figure 128585DEST_PATH_IMAGE015
  。
5. 根据权利要求1或权利要求3所述的塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：所述的第一、第二、第三斜撑杆中的第一、第二连接件的结构：包括钢管及加强板，所述钢管置于第一连接件上两耳板间，加强板分别固定于两连接件上耳板的内侧，安装时，钢管内置第一销轴连接。
6.根据权利要求1所述的塔式起重机内爬支护系统，其特征在于：所述的两道主梁通过其上端面的连接基座与支撑框架相连，支撑框架与塔身相连，并可以传递塔式起重机产生的水平载荷。
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