CN105110258B - 异步顶升装置和工法 - Google Patents

Abstract

本发明属于既有建筑改造加固领域；涉及用于面积大、框架柱多、单柱荷载差异显著的大型框架结构式既有建筑层高不足需截断后整体抬升一定高度的异步顶升装置和工法。本发明包括传力装置、顶升装置、螺旋支撑、水平约束装置和竖向位移预警装置以及液压机构，传力装置包括上传力装置安装在上段框架柱上，下传力装置安装在下段框架柱上；顶升装置和螺旋支撑位于上传力装置和下传力装置之间，选择至少三根框架柱设置水平约束装置并将水平约束装置相互间用连接杆拉结而成；本发明具体是一种于上传力装置和下传力装置之间将框架柱截断后利用顶升装置把上部建筑物分区分步分次整体抬升一定高度的异步顶升装置和工法。

Description

异步顶升装置和工法

技术领域

本发明涉及异步顶升装置和工法，属于既有建筑改造加固领域。

背景技术

目前国内外针对框架结构的既有建筑层高不足，需从某一部位截断整体抬升时，一般是将需顶升的框架柱用足够刚度的梁相互连接成整体托盘式后实现同步顶升，这种托盘式同步顶升法虽然需要的油缸数量少，位移控制PLC系统要求较低，但改造结构增加托盘的工期较长，费用比较贵；另一种方式是采用单柱增设临时支撑方式后再整体顶升，为减少附加应力对既有建筑可能带来的损坏，其顶升设备需配备精度较高的PLC系统，以保持同步效果，但对建筑物面积大，框架柱多、单柱荷载差异显著的工程，PLC系统需具有繁多的通道和精确的平衡控制系统，一般顶升设备难以满足。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提出一种将框架柱截断后分区分步分次整体抬升一定高度的异步顶升装置和工法，而且不需要精确同步的PLC液压伺服控制系统和托盘系统，完全满足面积大、框架柱多、单柱荷载差异显著的大型框架结构式建筑层高不够需整体抬升一定高度的技术要求。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种异步顶升装置，包括传力装置、顶升装置、螺旋支撑、水平约束装置、竖向位移预警装置和液压机构，传力装置包括上传力装置和下传力装置，上传力装置安装在上段框架柱上，下传力装置安装在下段框架柱上，顶升装置和螺旋支撑位于上传力装置和下传力装置之间，选择至少三根框架柱设置有水平约束装置并将水平约束装置相互用连接杆拉结而成，竖向位移预警装置上端连接在上段框架柱上，下端轨道连接在不产生位移的物体上，液压机构的柱塞泵在电机带动下可源源不断泵出有一定压力的液压油供高压油缸正常工作，并通过手动双向阀操作单缸或手动双向组阀控制二个以上油缸组顶升或收缩。

所述的传力装置包括底板，顶板和腹板，底板为矩形钢板，底板上设有至少两个的锚孔Ⅰ，框架柱上设有水平贯通的锚孔Ⅱ，锚栓贯穿框架柱的锚孔Ⅱ和底板的锚孔Ⅰ将底板固定在框架柱上；腹板为直角三角形状，底板上设有至少两块腹板，腹板的长边沿底板竖向垂直紧贴底板平面通长双面焊接在底板相应位置，腹板的短边顶端与底板顶端齐平，斜边朝外,顶板沿水平向搭载在腹板顶端和底板顶端，腹板短边上端沿顶板底面水平双面通长焊接组成"7"字形。

所述的螺旋支撑包括调整螺杆、上支座和下支座,调整螺杆的两端设有正反丝扣，其中间固定设有调整螺母，上支座和下支座同为圆柱形且尺寸一致，上支座和下支座内孔制有和螺旋支撑两端相配合的螺纹，上支座螺纹孔球形止点至顶部和下支座螺纹孔球形止点至底部均留有相应厚度；将上支座拧入调整螺杆上端，下支座拧入调整螺杆下端。

所述的水平约束装置包括约束框、固定箍、缀板、连接杆、连接板、角钢和T形板，将四根等边角钢的内边竖向紧贴框架柱的四个直角安置，缀板沿竖向间隔设置，四块缀板同一水平线分别焊接于四根角钢外平面形成与框架柱截面尺寸相吻合的矩形围箍结构称为约束框，约束框从下传力装置下方沿框架柱竖向延伸至上传力装置上方，连接杆的两端分别连接在两个约束框上；固定箍由四个长度同框架柱单边长度的矩形钢构件组成，单个矩形钢构件其中一端制有至少带一个连接孔的连接板，相对应的另一端焊接有成90°的至少带一个连接孔的T形板，四块矩形钢构件在框架柱的四个角组装，将矩形钢构件一端T形板与相邻的另一矩形钢构件连接板平面叠合贴紧使其连接孔对中，通过螺栓穿入T形板与连接板的连接孔并用螺帽拧紧，使其固定在下传力装置以下的下段框架柱上，形成第一道固定箍，每个下段框架柱设置至少一个固定箍，约束框下端由固定箍将其抱紧固定，其水平和竖向位移均被锁定；上段框架柱全长采用缀板沿角钢外平面上焊接形成非硬性固定箍。

所述的竖向位移预警装置包括电门触点、预警信号发生器、预警台、预警灯和量尺，电门触点设置在预警信号发生器中,电门触点伸出预警信号发生器外框；量尺为下段交替制有环形凸肩和环形凹槽的长圆形杆，量尺下段套在轨道内，预警信号发生器水平固定在轨道上端，电门触点顶在量尺上，量尺上部固定在固定架上随上段框架柱同步移动，轨道下端固定在固定架上，固定架设置在不产生位移的物体上，量尺在轨道内可以竖向轻松移动，量尺长度大于总体顶升距离，预警台为矩形盒，盒盖设置相应数量的预警灯，将导线一端接入预警灯的接线端子，另一端连接预警信号发生器中相对应的接线端子，通过电门触点形成电流通路。

所述液压机构包括有油管、油箱、柱塞泵、溢流阀、手动双向阀、手动双向组阀、油压表和电机，油管一端通过插入式油管接头与手动双向阀和手动双向组阀的出油嘴连接，另一端通过油嘴接头与高压油缸下油嘴或上油嘴连接组成液压机构的循环通道，油箱内设有滤油器，溢流阀设在主油路中，电机安装在油箱顶部,电机轴伸入油箱内与安装在油箱内的柱塞泵联动，手动双向阀只操作和控制单缸运动，手动双向组阀可同时控制至少两个高压油缸同时运动；手动双向阀和手动双向组阀分三个控制位置，中立——液压油不能通过；顶升——液压油通过油管进入高压油缸下油腔，推动活塞和活塞杆开始顶升运动，且油缸上油腔液压油经上油嘴和油管经手动双向阀或手动双向组阀回油通道流入油箱，降落——液压油通过油管进入上油腔，推动活塞下行，且高压油缸下油腔液压油经下油嘴和油管并经手动双向阀或手动双向组阀回油通道流回油箱。

一种异步顶升装置工法，包括顶升装置与螺旋支撑的交替传力应用工艺步骤、水平位移控制工艺步骤和竖向位移预警控制工艺步骤。

所述的顶升装置与螺旋支撑的交替传力应用工艺步骤如下：

第一步：框架柱截断位置是在上传力装置和下传力装置之间实施的，截断之前应分别将顶升装置和螺旋支撑同时并排安装在下传力装置的顶板上。

第二步：先用顶升装置顶升微量后再旋紧螺旋支撑，以防止前期附加沉降值过大，无论是从上往下传递荷载或从下往上实施顶升,都是在不改变框架柱本身的受力特性和传力路径情况下进行的，单次顶升行程控制在相邻框架柱沉降差允许值范围，以避免异步运动对板梁结构造成的拉裂纹。

第三步：顶升是顶升装置独立完成,但每次顶升一个行程需暂停时，必须立即旋紧调整螺母使螺旋支撑跟进顶紧上传力装置和下传力装置的顶板之间，顶升终止时,因被截断的框架柱其钢筋对接和支模浇筑混凝土及混凝土养护等都需要较长时间,为防止发生液压机构失灵等故障,先将顶升装置最后顶升行程预留弹性变形量再将螺旋支撑顶紧，螺旋支撑其螺纹设置为具有自锁功能的三角形螺纹，使其能长时间单独承当全部荷载防止附加沉降或滑落现象的发生。

所述的水平位移控制工艺步骤如下：

第一步：约束框的设置，框架柱未截断前，先选择至少三个框架柱设置约束框，同时在约束框对应角相应位置设有带连接孔的“U”形座；调节杆为直径大于50mm以上的钢管制成，调节杆一端制有内螺纹，另一端制有带连接孔的扁平板，两根调节杆对接处采用正反丝扣的连接螺杆实现螺纹连接，连接螺杆中部固定有调节螺母，将设有正螺纹的连接螺杆一端旋入调节杆正螺纹端，将设有反螺纹的连接螺杆一端旋入调节杆反螺纹端，组成一根完整的连接杆，将调节杆设有扁平板的一端的插入约束框相对应角部位的“U”形座内且连接孔中心重逢，用轴销穿越连接孔并拴住，于是形成至少三个框架柱的约束框被相对应角连接杆拉结的整体约束状态，旋动连接螺杆的调整螺母，可使相对的两端调节杆产生拉应力或推应力。

第二步：设置固定约束端，约束框于下传力装置以下框架柱下段分别设置至少一道固定箍，用螺栓拧紧固定在下段框架柱上形成固定约束端，约束框竖向或水平向位移均受到固定箍控制。

第三步：设置非硬性固定箍，上段框架柱不希望产生水平位移但需要得到较为轻松的竖向移动保障，不能像下段框架柱一样设置固定约束端，所以约束框于截断位置以上的上段框架柱全段长用缀板沿四根角钢竖向间隔相应距离四面焊接成围箍状，除提高约束框截面抗弯抗剪强度外，由于缀板是焊接在角钢外表面而没有拧紧力，既形成非硬性固定箍；上段框架柱可沿角钢内边竖向位移，而水平位移却被控制在非硬性固定箍的极其微量间隙范围，因被截断后的上段框架柱上部仍为整体刚性结构，则框架柱之间相互关联关系不会改变；于是，只要被约束的至少三个框架柱不产生水平位移或关联位置不变则其它框架柱不会产生整体水平位移或关联位置的改变。

所述的竖向位移预警控制工艺步骤如下：

第一步：将预警台设置于方便视察的安全位置，预接通预警台内部电源，电源指示灯亮即可。

第二步：检查量尺在导轨内是否竖向移动灵活，用手将电门触点沿量尺竖向移动能清楚听到触碰声后将电门触点设定在量尺环形凹槽内，量尺上端固定于被截断的上段框架柱适当位置，而带电门触点的预警信号发生器被固定在与地面或楼板连接的固定架之上的导轨内，并将量尺调整到统一的起始位置。同时注意量尺设有的环形凸肩和环形凹槽的区间尺寸应大于总行程，并保持电门触点与量尺的可靠接触，量尺可在与固定架连成一体的导轨内任意调整竖向距离和环形角度以保障与电门触点的相对接触位置；电门触点可绕量尺旋转一定范围，量尺也可于导轨内旋转一定范围,但不会造成量测误差；量尺环形凸肩和环形凹槽间距可根据单次顶升行程设定，以保障竖向位移按设定值精确预警控制。

第三步：将导线接入对应编号的预警台的预警灯接线端子，另一端接入相应竖向位移预警信号器端子，触动电门触点其对应编号的预警灯应发光或熄灭，否则应检查导线接入的正确性。

第四步：工作中，将灯光的熄灭和发亮记录于专用的记录表上，对照表格得到位移的区间。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用原框架柱传力，使传力装置设置简单化，传力明确化且符合原建筑结构的传力路径和结构体系。

2、对既有建筑不造成附加损坏，节约造价，缩短工期。

3、对于建筑面积大、框架柱多且单柱荷载绝对值差异显著的建筑实施顶升优势明显。

4、突破了既有建筑顶升无精确逻辑程序控制(PLC)系统的设备不能施工或必须同步顶升的误区和束缚，提供了一种全新的建筑物顶升装置和方法,丰富和发展了既有建筑加固改造技术。

附图说明

图1为顶升侧视图；

图2为顶升正立面图；

图3为单面顶升侧视图；

图4为传力装置和水平约束装置平面布置示意图；

图5为约束箍截面图；

图6为竖向位移预警装置示意图；

图7为图6的A处放大图；

图8为液压机构操作系统原理图；

图9为液压机构动力系统原理图

图10为油管接头剖视图；

图11为插入式油管接头剖视图。

图中：1上传力装置 2下传力装置 3螺旋支撑 4底板 5顶板 6腹板 7锚孔Ⅰ 8锚孔Ⅱ 9上段框架柱 10下段框架柱 11框架柱 12锚栓 13螺帽 14高压油缸 15闭锁器 16缸筒17活塞 18活塞杆 19上油嘴 20下油嘴 21上油腔 22下油腔 23非硬性固定箍 23＇约束框24中心油道 25环形台肩 26孔式锁紧螺帽 27环形槽 28密封圈 29凸凹槽 30油管 31油箱32柱塞泵 33溢流阀 34手动双向阀 34＇手动双向组阀 35油压表 36电机 37滤油器 38调整螺杆 39上支座 40下支座 41调整螺母 42螺纹孔球形止点 43角钢 44固定箍 45缀板46橡胶轮 47连接板 48T形板 49矩形钢构件 50螺栓 51电门触点 52预警信号发生器 53预警台 54预警灯 55量尺 56固定架 57环形凸肩 58环形凹槽 59导轨 60连接孔 61“U”形座 62调节杆 63扁平板 64连接螺杆 65连接杆 66轴销 67油位计 68油嘴接头 69插入式油管接头 70外螺纹。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图4、图6和图8所示，所述的异步顶升装置包括传力装置、顶升装置、螺旋支撑3、水平约束装置、竖向位移预警装置和液压机构。

如图1至图3所示，传力装置由底板4，顶板5、腹板6焊接组合成“7"字形状；底板4为有一定厚度的矩形钢板，其上设置有至少2个锚孔Ⅰ7和2块以上腹板6；锚孔Ⅰ7平面布置位置以受力均匀为准，框架柱11相应位置设置有水平贯通锚孔Ⅱ8,与底板4锚孔Ⅰ7平面布置尺寸一致,框架柱11锚孔Ⅱ8孔径大于锚栓12直径，便于周围间隙填充结构胶；腹板6为直角三角形,其长边沿底板4竖向垂直紧贴底板平面通长双面焊接在底板4相应位置，其短边顶端与底板4顶端齐平，斜边朝外,顶板5沿水平向搭载在腹板6顶端与底板4顶端，腹板6短边上端沿顶板5底面水平双面通长焊接组成"7"字形的传力装置。将锚栓12贯穿框架柱锚孔Ⅱ8及对应两边的底板4锚孔Ⅰ7，用螺帽13拧紧使两块底板4均匀夹紧框架柱11对应边平面予以固定。安装在框架柱11上段的称为上传力装置1,安装在框架柱11下段的称为下传力装置2,上下传力装置1/2安放时其顶板5相对放置,上下传力装置1/2设置间距以符合顶升要求,且对框架柱11截断面不产生锥形破坏或剪切破坏为前提。

如图8至图11，顶升装置2包括高压油缸14、闭锁器15，高压油缸14包括有闭锁器15、缸筒16、活塞17、活塞杆18、上油嘴19和下油嘴20。缸筒16为中空有一定壁厚的无缝缸管，活塞17与活塞杆18连接一体安设在缸筒16内采用多道密封圈封闭,在缸筒16上油腔21和下油腔22适当位置分别垂直设置上油嘴19下油嘴20，油嘴内孔设有螺纹，油嘴接头68外螺纹与油嘴内螺纹旋紧连接,油嘴接头68通长设有中心油道24,其外露段前端设有环形台肩25，孔式锁紧螺帽26中心孔正好套入油嘴接头68外径且可沿外径轴向前后滑动，油嘴接头中心油道24适当位置设有环形槽27,密封圈28置入其中,与油管连接的接头称为插入式油管接头69,插入式油管接头69前端外径与油嘴接头68中心油道24内径吻合,将其插入油道24内且跨越密封圈28一定长度,将带内螺纹的锁紧螺帽26与固定在插入式油管接头69中部的外螺纹70旋紧即可组成方便安装拆卸的快速接头，插入式油管接头69同样设有通长中心油道24，其后端外圆面设有多圈凸凹槽29，将凸凹槽29部分插入橡胶油管30内，在专用油管锁紧机上锁紧既组成牢固的插入式油管接头69。

缸筒16外径不大于传力装置1顶板5宽度和1/2长度，高压油缸活塞17行程按照顶升高度以符合安全顶升为准,高压油缸14单缸重量控制在以二人现场可便捷搬动为前提。框架柱11单边设制上下传力装置的1/2，其高压油缸14单缸顶升应力应大于该框架柱11总荷载，框架柱11对应边设置双上下传力装置1/2的，其单缸顶升应力应大于该框架柱11总荷载的1/2。每只高压油缸下油腔22管路上设置闭锁器15一只，闭锁器15在高压油缸14停止进油的同时即可将下油腔22油路封闭，使高压油缸下油腔22内的液压油不产生外泄现象,避免活塞17的自行滑落。

如图1、图2,螺旋支撑3包括调整螺杆38，上支座39，下支座40三大部分组成。调整螺杆38为有一定长度和直径大于30mm以上的两端带正反丝扣的中间固定有调整螺母41的金属螺杆，其丝扣调整长度大于高压油缸14单次行程以上；上支座39和下支座40同为圆柱形且尺寸一致，外径与高压油缸14外径基本一致，上支座39内孔制有正向螺纹，下支座40内孔制有反向螺纹，上支座39螺纹孔球形止点42至顶部和下支座40螺纹孔球形止点42至底部均留有相应厚度以满足支撑强度需要；将上支座39拧入调整螺杆38上端，下支座40拧入调整螺杆38下端，此时，如果旋转调整螺母41，既带动调整螺杆38同步旋转，由于上下正反丝扣作用，使上支座39和下支座40上产生方向相反的螺旋竖向位移，籍以缩小或放大上传力装置1和下传力装置2间距。

如图4和图5，水平约束装置包括非硬性固定箍23、约束框23＇、固定箍44、缀板45、连接杆65、连接板47、T形板48组成。将4根具有一定强度的等边角钢43的内边竖向紧贴框架柱4个直角安置，缀板45沿竖向间隔相应间距设置，单块缀板45水平向长度同约束框23＇单边长，4块缀板45同一水平线分别焊接于4根角钢43外平面形成与框架柱11截面尺寸相吻合的矩形围箍结构称为约束框23＇；约束框23＇总长度从下传力装置2以下相应距离沿框架柱11竖向延伸至上传力装置1以上相应距离包括顶升高度在内；固定箍44由四个长度同框架柱11单边长度的矩形钢构件49组成，单个矩形钢构件49其中一端制有至少带一个连接孔的连接板47，相对应的另一端焊接有成90°的至少带一个连接孔的T形板48，四块矩形钢构件49在框架柱11的四个角组装，将矩形钢构件49一端T形板48与相邻的另一矩形钢构件49连接板47平面叠合贴紧使其连接孔对中，通过螺栓50穿入T形板48与连接板47之连接孔并用螺帽13拧紧，使其固定在下传力装置2以下相应距离的下段框架柱10上，既形成第一道固定箍44，每个下段框架柱10设置至少一个固定箍44。约束框23＇下端由固定箍44将其死死抱紧固定，其水平和竖向位移均被锁定；上段框架柱9不希望产生水平位移，但需要得到较为轻松的竖向移位的保障，上段框架柱9全长采用缀板45沿角钢43外平面上焊接形成非硬性固定箍23，由于缀板45没施加拧紧力，对上段框架柱9沿四根角钢43内边竖向位移妨碍不明显，但其水平位移却被控制在非硬性固定箍23微量间隙范围。

如图6和图7，竖向位移预警装置5包括电门触点51、预警信号发生器52、预警台53、预警灯54和量尺55。

电门触点51安设在预警信号发生器52中,常态下电门触点51伸出预警信号发生器52外框；预警信号发生器52整体被安设在固定架56上，固定架56又被安设在不产生位移的导轨59内，量尺55为在相应长度范围交替制有环形凸肩57或环形凹槽58的长圆形杆，量尺55上部固定在固定架56上随上段框架柱9同步移动，下部设有环形凸肩57和环形凹槽58的量尺55伸入轨道59内可沿轨道竖向轻松移动，其长度应大于总体顶升距离，预警台53为有一定厚度的木质矩形盒，盒盖设置相应数量的预警灯54，将导线一端接入预警灯54的接线端子，另一端连接预警信号发生器52中相对应的接线端子，通过电门触点51形成电流通路。为防止干扰，电源采用自备碱性电池。

如图8、图9，液压机构包括有油管30、油箱31、柱塞泵32、溢流阀33、手动双向阀34，油压表35、电机36。油箱31底部设置有橡胶轮46便于在地面移动,油箱31存放液压油以满足液压机构及众多高压油缸14内腔所需，为方便查看油箱31内液油存量,在油箱31一侧面竖向设置有油位计67,油管30作为液压油的输送通道采用多层金属网包裹的高压橡胶管，其一端通过插入式油管接头与手动双向阀34的出油嘴连接，另一端通过油嘴接头与高压油缸14下油嘴20或上油嘴19连接组成液压机构的循环通道。油箱31内设有滤油器37，回流油经过滤后进入油箱31沉淀或参与再循环。溢流阀33设在主油路中，当系统油压超预设压力值时既自行开启溢流通道达到降压并将溢流的油回流油箱31。电机36安装在油箱31顶部,电机轴伸入油箱31内与安装在油箱内的柱塞泵32联动，柱塞泵32在电机36带动下可源源不断泵出有一定压力的液压油供高压油缸14正常工作。手动双向阀34只操作和控制单缸运动，手动双向组阀34＇可同时控制至少2个高压油缸14同时运动；手动双向阀34和手动双向组阀34＇分三个控制位置，中立——液压油不能通过；顶升——液压油通过油管30进入高压油缸下油腔22，推动活塞17和活塞杆18开始顶升运动，且油缸上油腔21液压油经上油嘴19和油管30经手动双向阀回油通道流入油箱31，降落——液压油通过油管30进入上油腔21，推动活塞17下行，且高压油缸下油腔22液压油经下油嘴20和油管30并经手动双向阀回油通道流回油箱31。

本发明的工法分别为顶升装置2与螺旋支撑3交替传力原理和应用工艺步骤，水平位移控制原理和应用工艺步骤，竖向位移预警原理和控制工艺步骤组成。

1、顶升装置2与螺旋支撑3交替传力原理和应用工艺步骤：

传力原理：一旦框架柱11截断后其上段框架柱9所承担的全部荷载既沿着上段框架柱9→锚栓12→上传力装置1→螺旋支撑3或高压油缸14→下传力装置2→锚栓12→下段框架柱10→基础。在顶升过程中，其传力方向相反而传力方式同上，但螺旋支撑3退出传力而是由高压油缸14单独实施顶升应力的传递；当高压油缸14需要将活塞杆18缩回起点增加垫块后再重新顶升时，高压油缸14上的荷载将全部转移给螺旋支撑3独立承担，而且，荷载转移应保证在不卸荷不产生回落的前提下交替完毕，因此，螺旋支撑3本身要具有顶紧功能和承受大于该框架柱11全部荷载的强度，同时应注意在高压油缸14顶紧状态下将螺旋支撑3旋紧后再缓慢回落活塞杆18，使上部荷载逐渐转移至螺旋支撑3，实现平稳交叉传力；

应用工艺步骤：第一步，框架柱11截断位置是在上传力装置1和下传力装置2之间实施的，截断之前应分别将高压油缸14和螺旋支撑3同时并排安装在下传力装置2顶板5上，约各占1/2顶板长度；第二步，先用高压油缸14预顶升微量后再旋紧螺旋支撑3，以防止前期附加沉降值过大。无论是从上往下传递荷载或从下往上实施顶升,都是在不改变框架柱11本身的受力特性和传力路径情况下进行的，单次顶升行程控制在相邻柱沉降差允许值范围；第三步，顶升是由高压油缸14独立完成,但每次顶升一个行程需暂停时，必须立即旋紧调整螺母41使螺旋支撑3跟进顶紧上下传力装置顶板5之间，顶升终止时,因被截断的框架柱11其钢筋对接和支模浇筑混凝土及混凝土养护等都需要较长时间,为防止有可能发生的液压机构泄漏或失灵等故障,先应将高压油缸14最后顶升行程预留弹性变形量用螺旋支撑3顶紧，螺旋支撑3其螺纹设置为具有自锁功能的三角形螺纹，使其能长时间单独承当全部荷载并可有效防止附加沉降或滑落现象的发生。

2、水平位移控制原理和工艺步骤：

水平位移控制原理：框架柱11全部截断后，顶升是分区分步分次实施过程，其荷载基本相同的相邻框架柱划为一个顶升区,可以同时顶升，其荷载差异显著的相邻框架柱按单个柱逐个划为单柱顶升区；以顶升区为单位分成若干步实施循环顶升作业区,每次顶升位移量按预定值控制,所有顶升区被轮流顶升一次后,再从头开始第二个循环；如此多次反复循环顶升；另外，框架柱11被截断后其上部建筑结构属于头重脚轻无约束自由状态,所以需要提高抗水平偏移的稳定性：⑴.设置抵抗水平位移的约束框23＇，籍以提高水平位移应力初始值；⑵.充分利用高压油缸活塞杆18端面或螺旋支撑3的上下支座端面与上下传力装置顶板5之间的摩阻力来平衡上段框架柱9水平位移应力，达到将不利能量转化为有利功能的资源节约式约束目的。顶升过程中，高压油缸活塞杆18和螺旋支撑3是交替支撑建筑物的，高压油缸活塞杆18直径较螺旋支撑3上下支座端面直径小，因此按顶面直径较小的计算摩阻力即可；鉴于建筑物重心基本位于高压油缸14和螺旋支撑3的中间位置，其总体稳定性可合并计算。因此校核高压油缸活塞杆18的稳定性即可得到相应摩阻应力。

工艺步骤，第一步约束框23＇的设置，框架柱11未截断前，先选择基本位于建筑物中心至少三个框架柱11设置约束框23＇，同时在约束框23＇对应角相应位置设有带连接孔60的“U”形座61；调节杆62为直径大于50mm以上的钢管制成，调节杆62一端制有内螺纹，另一端制有带连接孔60的扁平板63，两根调节杆62对接处采用正反丝扣的连接螺杆64实现螺纹连接，连接螺杆64中部固定有调节螺母41，将设有正螺纹的连接螺杆64端旋入调节杆62正螺纹端，将设有反螺纹的连接螺杆64端旋入调节杆62反螺纹端，组成一根完整的连接杆65，将调节杆62设有扁平板63的一端的插入约束框23＇相对应角部位的“U”形座61内且连接孔60中心重逢，用轴销66穿越连接孔60并拴住，于是形成3个以上框架柱11的约束框23＇被相对应角连接杆65拉结的约束状态，旋动连接螺杆64的调整螺母41，可使相对的两端调节杆62产生拉应力或推应力。

第二步设置固定约束端，约束框23＇于下传力装置2以下框架柱下段，分别设置至少一道固定箍44，用螺栓50拧紧固定在下段框架柱10上形成固定约束端，约束框23＇其竖向或水平向位移均受到固定箍44控制。

第三步设置非硬性固定箍23，上段框架柱9不希望产生水平位移但需要得到较为轻松的竖向移动保障，不能像下段框架柱10一样设置固定约束端，所以约束框23＇于截断位置以上的上段框架柱9全段长用缀板45沿四根角钢43竖向间隔相应距离四面焊接成围箍状，除提高约束框23＇截面抗弯抗剪强度外，由于缀板45是焊接在角钢43外表面而没有拧紧力，既形成非硬性固定箍23；上段框架柱9可沿角钢43内边竖向位移，而水平位移却被控制在非硬性固定箍23的极其微量间隙范围。因被截断后的上段框架柱9上部仍为整体刚性结构则框架柱11之间相互关联关系不会改变；于是得到：只要被约束的框架柱11不会产生水平位移或关联位置不变则其它框架柱也不会产生整体水平位移或关联位置的改变。

3、竖向位移预警原理和控制工艺步骤

预警原理：将预警信号发生器电门触点51紧挨量尺环形凹槽58安装,让电门触点51处于伸出自由状态；当上段框架柱9产生竖向位移时，固定在上段框架柱9上的量尺55将同步竖向移动，量尺环形凹槽58被逐步过渡到环形凸肩57接触电门触点51,于是电门触点51被环形凸肩57挤压产生水平位移触动预警信号发生器52中的电源开关接通电源使预警台53上相应的预警灯54发光，当环形凸肩57通过电门触点51后，电门触点51在弹簧张力下伸出落入环形凹槽58内处于自由状态，电源开关被松开而切断电源，预警灯54熄灭。

控制工艺步骤：第一步：将预警台53设置于方便视察的安全位置，预接通预警台53内部电源，电源指示灯亮即可。

第二步：检查量尺55在固定架56内是否竖向移动灵活，用手将电门触点51沿量尺55竖向移动能清楚听到触碰声后将电门触点51设定在量尺环形凹槽58内，量尺55上端固定于被截断的上段框架柱9适当位置，而带电门触点51的预警信号发生器52被固定在与地面或楼板连接的固定架56上，量尺55下端伸入固定在固定架56的轨道9内，并将量尺55调整到统一的起始位置。

第三步.将导线接入对应编号的预警台53的预警灯54接线端子，另一端接入相应竖向位移预警信号器47端子，触动电门触点51其对应编号的预警灯54应发光或熄灭，否则应检查导线接入的正确性。

第四步工作中，将灯光的熄灭和发亮记录于专用的记录表上，对照表格得到位移的区间得到顶升位移量。其量尺55使用注意事项如下：

⑴.量尺55设有环形凸肩57和环形凹槽58的区间尺寸大于总行程至少100毫米，并保持电门触点51与量尺55的可靠接触。

⑵.量尺55下段可伸入与固定架56固定一体的轨道59内且任意调整竖向距离和环形角度以保障与电门触点51的相对接触位置。

⑶.电门触点51可绕量尺55旋转一定范围，但不会造成量测误差。

⑷.量尺环形凸肩57和环形凹槽58间距可根据单次顶升行程设定，以保障竖向位移按设定值精确预警控制。

以上实施例仅用于说明本发明实施例的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照上述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行替换；而这些修改或者替换，并不使技术方案的本身脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种异步顶升装置，其特征在于：包括传力装置、顶升装置、螺旋支撑(3)、水平约束装置、竖向位移预警装置和液压机构，传力装置包括上传力装置(1)和下传力装置(2)，上传力装置(1)安装在上段框架柱(9)上，下传力装置(2)安装在下段框架柱(10)上，顶升装置和螺旋支撑(3)位于上传力装置(1)和下传力装置(2)之间，选择至少三根框架柱(11)设置有水平约束装置并将水平约束装置相互用连接杆拉结而成，竖向位移预警装置上端连接在上段框架柱(9)上，液压机构的柱塞泵(32)在电机(36)带动下可源源不断泵出有一定压力的液压油供高压油缸(14)正常工作，并通过手动双向阀(34)操作单高压油缸(14)或手动双向组阀(34＇)控制二个以上高压油缸(14)顶升或收缩；所述的传力装置包括底板(4)，顶板(5)和腹板(6)，底板(4)为矩形钢板，底板(4)上设有至少两个的锚孔Ⅰ(7)，框架柱(11)上设有水平贯通的锚孔Ⅱ(8)，锚栓(12)贯穿框架柱(11)的锚孔Ⅱ(8)和底板(4)的锚孔Ⅰ(7)将底板(4)固定在框架柱(11)上；腹板(6)为直角三角形状，底板(4)上设有至少两块腹板(6)，腹板(6)斜边朝外，其长边沿底板(4)竖向垂直紧贴底板(4)并焊接在底板(4)相应位置，腹板(6)的短边竖向顶端与底板(4)竖向顶端齐平，顶板(5)成水平状搭载在腹板(6)顶端和底板(4)顶端，并与腹板(6)和底板(4)顶端沿水平方向焊接组成"7"形。

2.根据权利要求1所述的异步顶升装置，其特征在于：所述的螺旋支撑(3)包括调整螺杆(38)、上支座(39)和下支座(40),调整螺杆(38)的两端设有正反丝扣，其中间固定设有调整螺母(41)，上支座(39)和下支座(40)同为圆柱形且尺寸一致，上支座(39)和下支座(40)内孔制有和螺旋支撑(3)两端相配合的螺纹，上支座(39)螺纹孔球形止点(42)至顶部和下支座(40)螺纹孔球形止点(42)至底部均留有相应厚度；将上支座(39)拧入调整螺杆(38)上端，下支座(40)拧入调整螺杆(38)下端。

3.根据权利要求1所述的异步顶升装置，其特征在于：所述的水平约束装置包括约束框(23＇)、固定箍(44)、缀板(45)、连接杆(65)、连接板(47)、角钢(43)和T形板(48)，将四根等边角钢(43)的内边竖向紧贴框架柱(11)的四个直角安置，缀板(45)沿竖向间隔设置，四块缀板(45)同一水平线分别焊接于四根角钢(43)外平面形成与框架柱(11)截面尺寸相吻合的矩形围箍结构称为约束框(23＇)，约束框(23＇)从下传力装置(2)下方沿框架柱(11)竖向延伸至上传力装置(1)上方，连接杆(65)的两端分别连接在两个约束框(23＇)上；固定箍(44)由四块长度与框架柱(11)边长相同的矩形钢构件(49)组成，单个矩形钢构件(49)其中一端制有至少带一个连接孔的连接板(47)，相对应的另一端焊接有成90°的至少带一个连接孔的T形板(48)，四块矩形钢构件(49)在框架柱(11)的四个角组装，将矩形钢构件(49)一端T形板(48)与相邻的另一矩形钢构件(49)连接板(47)平面叠合贴紧使其连接孔对中，通过螺栓(50)穿入T形板(48)与连接板(47)的连接孔并用螺帽(13)拧紧，使其固定在下传力装置(2)以下的下段框架柱(10)上，形成第一道固定箍(44)，每个下段框架柱(10)设置至少一个固定箍(44)，约束框(23＇)下端由固定箍(44)将其抱紧固定，其水平和竖向位移均被锁定；上段框架柱(9)全长采用缀板(45)沿角钢(43)外平面上焊接形成非硬性固定箍(23)。

4.根据权利要求1所述的异步顶升装置，其特征在于：所述的竖向位移预警装置包括电门触点(51)、预警信号发生器(52)、预警台(53)、预警灯(54)和量尺(55)，电门触点(51)设置在预警信号发生器(52)中,电门触点(51)伸出预警信号发生器(52)外框；量尺(55)为下段交替制有环形凸肩(57)和环形凹槽(58)的长圆形杆，量尺(55)下段套在轨道(59)内，预警信号发生器(52)水平固定在轨道(59)上端，电门触点(51)顶在量尺(55)上，量尺(55)上部固定在固定架(56)上随上段框架柱(9)同步移动，轨道(59)固定在固定架(56)上，量尺(55)在轨道(59)内可以竖向轻松移动，量尺(55)长度大于总体顶升距离，预警台(53)为矩形盒，盒盖设置相应数量的预警灯(54)，将导线一端接入预警灯(54)的接线端子，另一端连接预警信号发生器(52)中相对应的接线端子，通过电门触点(51)形成电流通路。

5.根据权利要求1所述的异步顶升装置，其特征在于：所述液压机构包括有油管(30)、油箱(31)、柱塞泵(32)、溢流阀(33)、手动双向阀(34)、手动双向组阀(34＇)、油压表(35)和电机(36)，油管(30)一端通过插入式油管接头(69)与手动双向阀(34)和手动双向组阀(34＇)的出油嘴连接，另一端通过油嘴接头(68)与高压油缸(14)下油嘴(20)或上油嘴(19)连接组成液压机构的循环通道，油箱(31)内设有滤油器(37)，溢流阀(33)设在主油路中，电机(36)安装在油箱(31)顶部,电机轴伸入油箱(31)内与安装在油箱内的柱塞泵(32)联动，手动双向阀(34)只操作和控制单高压油缸(14)运动，手动双向组阀(34＇)可同时控制至少两个高压油缸(14)同时运动；手动双向阀(34)和手动双向组阀(34＇)分三个控制位置，中立时液压油不能通过；顶升时液压油通过油管(30)进入高压油缸(14)下油腔(22)，推动活塞(17)和活塞杆(18)开始顶升运动，且油缸上油腔(21)液压油经上油嘴(19)和油管(30)经手动双向阀(34)或手动双向组阀(34＇)回油通道流入油箱(31)，降落时液压油通过油管(30)进入上油腔(21)，推动活塞(17)下行，且高压油缸(14)下油腔(22)液压油经下油嘴(20)和油管(30)并经手动双向阀(34)或手动双向组阀(34＇)回油通道流回油箱(31)。

6.一种异步顶升装置工法，其特征在于：包括顶升装置与螺旋支撑的交替传力应用工艺步骤、水平位移控制工艺步骤和竖向位移预警控制工艺步骤，所述的顶升装置与螺旋支撑的交替传力应用工艺步骤如下：

第一步：框架柱(11)截断位置是在上传力装置(1)和下传力装置(2)之间实施的，截断之前应分别将顶升装置和螺旋支撑(3)同时并排安装在下传力装置(2)的顶板(5)上；

第二步：先用顶升装置顶升微量后再旋紧螺旋支撑(3)，以防止前期附加沉降值过大，无论是从上往下传递荷载或从下往上实施顶升,都是在不改变框架柱(11)本身的受力特性和传力路径情况下进行的，单次顶升行程控制在相邻框架柱(11)沉降差允许值范围，以避免异步运动对板梁结构造成的拉裂纹；

第三步：顶升是顶升装置独立完成，但每次顶升一个行程需暂停时，必须立即旋紧调整螺母(41)使螺旋支撑(3)跟进顶紧上传力装置(1)和下传力装置(2)的顶板(5)之间，顶升终止时,因被截断的框架柱(11)其钢筋对接和支模浇筑混凝土及混凝土养护都需要较长时间,为防止发生液压机构失灵的故障,先将顶升装置最后顶升行程预留弹性变形量再将螺旋支撑(3)顶紧，螺旋支撑(3)其螺纹设置为具有自锁功能的三角形螺纹，使其能长时间单独承受全部荷载防止附加沉降或滑落现象的发生。

7.根据权利要求6所述的异步顶升装置工法，其特征在于，所述的水平位移控制工艺步骤如下：

第一步：约束框(23＇)的设置，框架柱(11)未截断前，先选择至少三个框架柱(11)设置约束框(23＇)，同时在约束框(23＇)对应角相应位置设有带连接孔(60)的“U”形座(61)；调节杆(62)为直径大于50mm的钢管制成，调节杆(62)一端制有内螺纹，另一端制有带连接孔(60)的扁平板(63)，两根调节杆(62)对接处采用正反丝扣的连接螺杆(64)实现螺纹连接，连接螺杆(64)中部固定有调节螺母(41)，将设有正螺纹的连接螺杆(64)一端旋入调节杆(62)正螺纹端，将设有反螺纹的连接螺杆(64)一端旋入调节杆(62)反螺纹端，组成一根完整的连接杆(65)，将调节杆(62)设有扁平板(63)的一端的插入约束框(23＇)相对应角部位的“U”形座(61)内且连接孔(60)中心重逢，用轴销(66)穿越连接孔(60)并拴住，于是形成至少三个框架柱(11)的约束框(23＇)被相对应角连接杆(65)拉结的整体约束状态，旋动连接螺杆(64)的调整螺母(41)，可使相对的两端调节杆(62)产生拉应力或推应力；

第二步：设置固定约束端，约束框(23＇)于下传力装置(1)以下的下段框架柱(10)分别设置至少一道固定箍(44)，用螺栓(50)拧紧固定在下段框架柱(11)上形成固定约束端，约束框(23＇)竖向或水平向位移均受到固定箍(44)控制；

第三步：设置非硬性固定箍(23)，上段框架柱(9)不希望产生水平位移但需要得到较为轻松的竖向移动保障，不能像下段框架柱(10)一样设置固定约束端，所以约束框(23＇)于截断位置以上的上段框架柱(9)全段长用缀板(45)沿四根角钢(43)竖向间隔相应距离四面焊接成围箍状，除提高约束框(23＇)截面抗弯抗剪强度外，由于缀板(45)是焊接在角钢(43)外表面而没有拧紧力，既形成非硬性固定箍(23)；上段框架柱(9)可沿角钢(43)内边竖向位移，而水平位移却被控制在非硬性固定箍(23)的极其微量间隙范围，因被截断后的上段框架柱(9)上部仍为整体刚性结构，则框架柱(11)之间相互关联关系不会改变；于是，只要被约束的至少三个框架柱(11)不产生水平位移或关联位置不变则其它框架柱(11)不会产生整体水平位移或关联位置的改变。

8.根据权利要求6所述的异步顶升装置工法，其特征在于，所述的竖向位移预警控制工艺步骤如下：

第一步：将预警台(53)设置于方便视察的安全位置，预接通预警台(53)内部电源，电源指示灯亮即可；

第二步：检查量尺(55)在导轨(59)内是否竖向移动灵活，用手将电门触点(51)沿量尺(55)竖向移动能清楚听到触碰声后将电门触点(51)设定在量尺环形凹槽(58)内，量尺(55)上端固定于被截断的上段框架柱(9)适当位置，而带电门触点(51)的预警信号发生器(52)被固定在与地面或楼板连接的固定架(56)之上的导轨(59)内，并将量尺(55)调整到统一的起始位置；同时注意量尺(55)设有的环形凸肩(57)和环形凹槽(58)的区间尺寸应大于总行程，并保持电门触点(51)与量尺(55)的可靠接触，量尺(55)可在与固定架(56)连成一体的导轨(59)内任意调整竖向距离和环形角度以保障与电门触点(51)的相对接触位置；电门触点(51)可绕量尺(55)旋转一定范围，量尺(55)也可于导轨内旋转一定范围,但不会造成量测误差；量尺环形凸肩(57)和环形凹槽(58)间距可根据单次顶升行程设定，以保障竖向位移按设定值精确预警控制；

第三步：将导线接入对应编号的预警台(53)的预警灯(54)接线端子，另一端接入相应竖向位移预警信号器(47)端子，触动电门触点(51)其对应编号的预警灯(54)应发光或熄灭，否则应检查导线接入的正确性；

第四步：工作中，将灯光的熄灭和发亮记录于专用的记录表上，对照表格得到位移的区间。