CN104310234B - 外悬爬塔式起重机支护系统 - Google Patents

Abstract

一种外悬爬塔式起重机支护系统，属于建筑机械技术领域。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、连接支撑框架的两个主梁、在主梁上部连接支撑两主梁的两个斜拉杆及在水平方向支撑两主梁的第一、第二、第三及第四撑杆；在安装时，所述支撑框架一侧的主梁Ⅱ及四个水平撑杆的一端分别与工程现场上刚度较弱的钢梁连接，主梁Ⅱ上连接的斜拉杆与其上方的钢梁连接；所述主梁Ⅰ及与其连接的斜拉杆与工程现场上刚度较大的钢骨柱连接。本发明在塔机工作时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。本发明的斜拉杆减少主梁的最大弯曲应力。在主梁与钢骨柱间的临时拉杆，解决了安装前主梁的调平问题。

Description

外悬爬塔式起重机支护系统

技术领域

本发明属于建筑机械技术领域，特别是涉及一种外悬爬塔式起重机支护系统。

技术背景

用于高层和超高层建筑的塔式起重机通常有外附着和内爬式两种，但对于一些特殊结构和位置的建筑物采用这两种形式的塔式起重机都不合适，那就是内爬缺少支撑点，而又在建筑物内侧的施工现场就需要采用悬爬式方式，就是将塔式起重机支撑到墙体一侧的墙壁上，并顺着墙壁向上爬升。这种爬升方式还可以替代外附着式使用方案。在高层和超高层建筑施工中使用外附着式塔式起重机存在以下缺点：1、是塔身结构过高，下部结构受力过大，需要特殊加强，增加了结构的成本，另外结构本身高度过大，使用的标准节数多，整机费用高，运行成本也高；2、附着点多，采用的附着架也多，这也是提高使用成本的因素。而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。

这种悬爬式塔式起重机过去虽然也有过类似的研究，如专利号92212949.5所涉及的是一种外爬式塔式起重机，其思路上也是采用顺外墙壁向上爬升，它的支护方式是用杆件支护爬升框架，在塔机工作时用三道框架层叠式支护塔身，也就是各道框架采用等距离，两道支撑之间通过支撑斜杆相互紧邻，在水平支撑方面，采用了四根杆件分别连接于框架的内侧和外侧作为水平支撑。表面上看这种方案是可行的。但实际上存在着以下缺陷：1、三道支撑在理论上中间的支护结构属于不受力状态，是多余结构，增加了结构成本和支护过程的成本；2、这种上下层叠的支护方式决定了支撑结构要等距离支撑，而现实中很少有建筑物能够满足等距离支护的条件。另外，这种方式决定了上下支护框架之间的支护距离受限，大型和特大型塔机将使支护体系对墙体上产生过大的水平作用力，会显著增加墙体加固的成本；3、下部斜撑杆支撑在主支护结构的端部，造成主支护结构受力状态不合理，加大了主支护结构的产生成本；4、框架内侧与墙体连接方式不合理，采用主支护结构预埋的方式，每一个主支护结构都将被切割而损坏，成本太高。总之，上述支护结构的支护成本过高，实用性差。

此外，目前市面上常见的塔机支护系统都是支护在墙体上，支护点刚度相同，但在实际工程中，有时需要支护在钢骨柱及钢梁上，支护点刚度不同，这就对塔机支护系统提出的新要求。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种外悬爬塔式起重机支护系统，其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，方便安装，还能降低总体成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明包括两套结构相同、上下布置的支护结构，所述支护结构包括支撑框架、连接支撑框架的两个主梁、在主梁上部连接支撑两主梁的两个斜拉杆及在水平方向支撑两主梁的第一、第二、第三及第四撑杆；在安装时，所述支撑框架一侧的主梁Ⅱ及四个水平撑杆的一端分别与工程现场上刚度较弱的钢梁连接，主梁Ⅱ上连接的斜拉杆与其上方的钢梁连接；所述主梁Ⅰ及与其连接的斜拉杆与工程现场上刚度较大的钢骨柱连接；所述的两主梁与其斜拉杆的连接支点位置表达式为：

$\frac{W}{A}\cot \mathrm{\α}=\frac{2c(e-d)+(d-c)(d+c-e)}{2e-d}$

其中：W为主梁的抗弯截面模量，A为主梁的截面面积，α为斜拉杆与主梁所夹锐角，c为框架在支点O外侧的作用点到支点O的距离，d为框架沿主梁方向的中线长度，e为主梁的计算长度。

进一步地，所述的两主梁上端面设有两个与支撑框架连接的马凳。

进一步地，所述安装支护结构的相邻钢梁间、对应主梁二位置设置有竖直辅助支撑柱。

进一步地，所述安装支护结构的相邻钢梁间、位于两个主梁间位置设置有斜跨辅助支撑柱，其一端同时连接钢梁及竖直辅助支撑柱，另一端连接钢骨柱。

进一步地，所述的两主梁与钢骨柱或钢梁间还分别安装有临时拉杆。

进一步地，所述的临时拉杆包括第一连接杆、第二连接杆、第一连接头、及第二连接头，第一连接杆一端与第一连接头连接，另一端与钢骨柱上的耳板连接；第二连接杆一端与第一连接头配合连接，另一端与第二连接头上配合连接；第二连接头的另一端与主梁上的耳板连接。

进一步地，所述第一连接杆为圆钢，两端焊有耳板；第二连接杆为两端带有正反螺纹的圆钢，中间加工为正六边形。

进一步地，所述第一连接头包括与第一连接杆配合连接的耳板及与第二连接杆配合连接的旋套；第二连接头包括钢板及连接在钢板两端的旋套和圆管，所述第二连接头的旋套与第二连接杆连接端配合，圆管与主梁上的耳板配合连接。

进一步地，所述主梁上翼缘板上直接设置有分别与第一、第二、第三及第四撑杆连接的耳板。

进一步地，在爬升时，还设置有一套备用支护结构，相邻两套支护结构支撑塔身，另一套置于该两套支护结构上方，塔机底部支护连接在最下方的支护结构上，进行爬升，爬升结束后拆除最下方的支护结构，设置于另两套支护结构上方，如此反复实现塔机沿墙体的悬爬。

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拉杆构成的承载结构都是与建筑物内预埋件上的耳板铰接的，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，有利于节省材料。

3、本发明斜拉杆与主梁的支撑点是经过优化选择，给出了支点位置确定表达式：减少了主梁的最大弯曲应力。

4、本发明针对支护点刚度不同的状况进行了改善，对刚度较弱的位置进行竖直方向和斜跨方向的加强，切割下来的辅助支撑柱经修复可以反复使用，有利于节省材料。

5、本发明设计了在主梁与钢骨柱之间的临时拉杆，解决了支护系统拉杆安装前主梁的调平问题。

6、在主梁上翼缘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中主梁截面示意图。

图4为图2中A-A的剖视图。

图5为图2中B-B的剖视图。

图6为图2中C-C的剖视图。

图7为图2中D-D的剖视图。

图8为图2的俯视图。

图9为图8中E-E的剖视图

图10为图2中临时拉杆的放大示意图。

图11为图10的右视图。

图12为辅柱支撑柱立面图。

图中：1.塔机，2.支护结构，3.钢骨柱，4.第一耳板，5.第二耳板，6.第三耳板，71.主梁Ⅰ，72.主梁Ⅱ，8.临时拉杆，9.斜拉杆，10.支撑框架，11.第一销轴，12.第二销轴，13.第四销轴，14.第三销轴，15.第五销轴，16.第四耳板，17.第一撑杆，18.第二撑杆，19.第三撑杆，20.第四撑杆，24.第一连接杆，25.第七销轴，26.第一连接头，27.第二连接杆，28.第二连接头，29.斜跨辅助支撑柱，30.竖直辅助支撑柱，31.钢梁，32.第三连接杆。

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2，所述支护结构2包括支撑框架10、连接支撑框架10的主梁Ⅰ71、主梁Ⅱ72、在两主梁上部连接支撑主梁的两个斜拉杆9及在水平方向支撑两主梁的第一、第二、第三及第四撑杆17、18、19、20；在安装时，所述支撑框架10一侧的主梁Ⅱ72及四个水平撑杆的一端分别与工程现场上刚度较弱的钢梁31连接，主梁Ⅱ72上连接的斜拉杆9与其上方的钢梁31连接；所述主梁Ⅰ71及与其连接的斜拉杆9与工程现场上刚度较大的钢骨柱3连接；所述的两主梁与其斜拉杆的连接支点位置表达式为：

$\frac{W}{A}\cot \mathrm{\α}=\frac{2c(e-d)+(d-c)(d+c-e)}{2e-d}$

其中：W为主梁的抗弯截面模量，A为主梁的截面面积，α为斜拉杆与主梁所夹锐角，c为框架在支点O外侧的作用点到支点O的距离，d为框架沿主梁方向的中线长度，e为主梁的计算长度。

下面给出本例主梁与斜拉杆9的支点O位置计算实例，如图3所示，当主梁的结构尺寸为L1＝560mm，L2＝350mm，L3＝35mm，L4＝20mm时，

主梁的抗弯截面模量W_Z＝7438812.5mm³，A＝44100mm²

斜拉杆9与主梁所夹锐角α＝59°，

支撑框架10沿主梁方向的中线长度d＝2400mm，

主梁的计算长度e＝5295mm，

根据公式可得到支点位置：c＝753mm。

如图2所示，所述斜拉杆9一端通过第一耳板4与钢骨柱3中的预埋件连接，另一端通过主梁上的第五耳板与主梁Ⅰ71、主梁Ⅱ72分别连接，其中第一耳板4处通过第一销轴11与斜拉杆9连接，第五耳板通过第二销轴12与斜拉杆9连接。

如图2～图9所示，所述两主梁一端通过第三耳板6与钢骨柱3中的预埋件连接，其中第三耳板6处通过第五销轴15与主梁7连接。所述两主梁上翼缘板上直接设置有分别与第一、第二、第三及第四撑杆连接的耳板，及与钢骨柱3上的第三耳板6连接的耳板，便于安装。第一、第二、第三及第四撑杆17、18、19、20分别通过第四耳板16与钢骨柱3中的预埋件连接，其中第四耳板16通过第六销轴与斜撑杆连接。所述的两主梁上端面分别设有两个与支撑框架10连接的马凳，支撑框架10与马凳之间通过高强螺栓连接，从而连接主梁。

如图12所示，所述安装支护结构2的相邻钢梁31间、对应主梁Ⅱ72位置设置有竖直辅助支撑柱30。所述安装支护结构2的相邻钢梁31间、位于两个主梁间位置设置有斜跨辅助支撑柱29，其一端同时连接钢梁31及竖直辅助支撑柱30，另一端连接钢骨柱3中的预埋件连接。竖直及斜跨辅助支撑柱的数量视现场具体情况而定。

如图1、图10、图11所示，所述的两主梁与钢骨柱3或钢梁31间还安装有临时拉杆8，具体连接为：临时斜拉杆8一端通过第二耳板5与钢骨柱3中的预埋件连接，另一端通过主梁上的第五耳板与两主梁分别连接，其中第二耳板5处通过第四销轴14与临时斜拉杆8连接，第五耳板通过第三销轴13与临时斜拉杆8连接。

如图10、图11所示，所述的临时拉杆8包括第一连接杆24、第二连接杆27、第一连接头26、及第二连接头28，第一连接杆24一端通过第七销轴25与第一连接头26连接，另一端与钢骨柱3上的第二耳板5连接；第二连接杆27一端与第一连接头26通过螺纹配合连接，另一端与第二连接头28通过螺纹配合连接；第二连接头28的另一端与主梁上的第五耳板连接。

所述第一连接杆24为圆钢，两端焊有耳板；第二连接杆27为两端带有正反螺纹的圆钢，中间加工为正六边形，方便扳手安装。所述第一连接头26包括与第一连接杆24配合连接的耳板及与第二连接杆27配合连接的旋套；第二连接头28包括钢板及连接在钢板两端的旋套和圆管，所述第二连接头28的旋套与第二连接杆27连接端配合，圆管与主梁上的第五耳板配合连接。

如图2所示，所述的主梁、钢骨柱3及临时斜拉杆8构成稳定的三角结构，且调节第二连接杆27与第一连接头26及第二连接头28之间的螺纹配合长度可以调节连接杆整体长度，利于现场调平主梁的工作。

在爬升时，还设置有一套备用支护结构2，相邻两套支护结构2支撑塔身，另一套置于该两套支护结构上方，塔机底部支护连接在最下方的支护结构上，进行爬升，爬升结束后拆除最下方的支护结构，设置于另两套支护结构上方，如此反复实现塔机沿墙体的悬爬。

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，需要转换成外爬升工况，首先在建筑物的钢骨柱3内埋下预埋件，接着在各层钢梁31之间安装竖直辅助支撑柱30及斜跨辅助支撑柱29，再焊接第一、第二和第三耳板4、5、6、16。耳板焊接完成后，先将主梁、斜拉杆9及临时拉杆8用销轴连接到一起，然后吊起主梁、斜拉杆9和临时拉杆8构成组合体，现将主梁与第三耳板6用销轴连接，然后通过调整临时拉杆8的长度使临时拉杆8与第二耳板5连接，再通过调整临时拉杆8的长度后使两主梁呈水平状态。参照图3将第一和第二斜撑杆17和18与第四耳板16及第三连接杆32连接到一起，进行整体水平吊装，先与主梁连接再进行耳板焊接，第三、第四撑杆19、20的安装方式与之相同；最后安装支撑框架10，这就完成了一套支护结构2的安装。在完成了两套支护结构2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护结构2上。在进行下一次爬升前，在上部适当位置先加装一道支护结构2，然后再进行爬升，爬升结束后将最底部的支护结构2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 (10)

1.一种外悬爬塔式起重机支护系统，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、连接支撑框架的两个主梁、在主梁上部连接支撑两主梁的两个斜拉杆及在水平方向支撑两主梁的第一、第二、第三及第四撑杆；在安装时，所述支撑框架一侧的主梁Ⅱ及四个水平撑杆的一端分别与工程现场上刚度较弱的钢梁连接，主梁Ⅱ上连接的斜拉杆与主梁Ⅱ上方的钢梁连接；主梁Ⅰ及与其连接的斜拉杆与工程现场上刚度较大的钢骨柱连接；所述的两主梁与其斜拉杆的连接支点位置表达式为：

$\frac{W}{A}\cot \mathrm{\α}=\frac{2c(e-d)+(d-c)(d+c-e)}{2e-d}$

其中：W为主梁的抗弯截面模量，A为主梁的截面面积，α为斜拉杆与主梁所夹锐角，c为框架在支点O外侧的作用点到支点O的距离，d为框架沿主梁方向的中线长度，e为主梁的计算长度。

2.根据权利要求1所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述的两主梁上端面设有两个与支撑框架连接的马凳。

3.根据权利要求1所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述支护结构的相邻钢梁间、对应主梁Ⅱ的位置设置有竖直辅助支撑柱。

4.根据权利要求3所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述支护结构的相邻钢梁间、位于两个主梁间位置设置有斜跨辅助支撑柱，其一端同时连接钢梁及竖直辅助支撑柱，另一端连接钢骨柱。

5.根据权利要求1所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述的两主梁与钢骨柱或钢梁间还分别安装有临时拉杆。

6.根据权利要求5所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述的临时拉杆包括第一连接杆、第二连接杆、第一连接头、及第二连接头，第一连接杆一端与第一连接头连接，另一端与钢骨柱上的耳板连接；第二连接杆一端与第一连接头配合连接，另一端与第二连接头一端配合连接；第二连接头的另一端与主梁上的耳板连接。

7.根据权利要求6所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述第一连接杆为圆钢，两端焊有耳板；第二连接杆为两端带有正反螺纹的圆钢，中间加工为正六边形。

8.根据权利要求7所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述第一连接头包括与第一连接杆配合连接的耳板及与第二连接杆配合连接的旋套；第二连接头包括钢板及连接在钢板两端的旋套和圆管，所述第二连接头的旋套与第二连接杆带有正反螺纹的圆钢的连接端配合，圆管与主梁上的耳板配合连接。

9.根据权利要求1所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：所述主梁的上翼缘板上直接设置有分别与第一、第二、第三及第四撑杆连接的耳板。

10.根据权利要求1所述的外悬爬塔式起重机支护系统，其特征在于：在爬升时，还设置有一套备用支护结构，相邻两套支护结构支撑塔身，另一套置于该两套支护结构上方，塔机底部支护连接在最下方的支护结构上，进行爬升，爬升结束后拆除最下方的支护结构，设置于另两套支护结构上方，如此反复实现塔机沿墙体的悬爬。