一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置及施工方法
技术领域
本发明涉及古建筑修复施工技术领域,尤其涉及一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置及施工方法。
背景技术
古建筑的屋顶式样丰富,但常见的基本试样有:硬山顶、悬山顶、歇山顶、攒尖顶以及平顶。由于各朝代对建筑有不同的风格,因此对古建筑的修复是一件极其庞大而复杂的工程。
古建筑的屋面修复是其中的一个关键部分,屋面修复的质量直接影响着整个建筑的质量和外观效果。现有技术中对宫殿建筑的屋面修复一般采用小面积。单层修复,不仅施工效率较低,不易于大跨度屋面的修复,而且存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置及施工方法的技术方案,在保证原有古建筑墙体不受影响的情况下,对屋顶采取顶升施工的方法,提高了屋面整体的强度和稳定性,同时提高了施工人员在施工时的安全性,保证了施工质量。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置,其特征在于:包括屋顶贴合机构、顶升机构和导向移动机构,屋顶贴合机构包括横梁、第一定位板和第二定位板,两个第一定位板之间转动连接,第一定位板的另一端移动连接有第二定位板,第二定位板上设置有伸缩导杆,横梁的顶面上移动连接有助推板,第二定位板通过衔接块连接助推板,顶升机构包括上顶升板、下支撑板和顶升架,顶升架位于上顶升板与下支撑板之间,顶升架的中心处设置有顶升螺杆,横梁上设置有至少两个通槽,通槽上设置有定位机构,相邻的两个横梁之间通过卡合机构连接,横梁与上顶升板之间设置有防护罩,相邻的两个防护罩之间通过卡扣机构连接,防护罩的内部设置有第一液压缸和第二液压缸,第一液压缸通过第一伸缩杆连接至两个第一定位板的连接处,第二液压缸通过第二伸缩杆连接在横梁的底面上,导向移动机构包括两个相互平行设置的定位导轨和导向轮,导向轮转动连接在下支撑板的底面上,下支撑板内设置有驱动电机,下支撑板通过导向轮限位在定位导轨上,两个定位导轨之间设置有平衡杆;屋顶贴合机构上的第一定位板和第二定位板可以将檐头进行支撑定位,提高整个古建筑屋顶的强度,防止由于倾斜或破损部位而造成屋顶的整体强度下降,影响正常的修复施工,第二定位板可以根据檐头的实际长度和倾斜度,通过助推板可以延伸,直至与檐头的底面贴合紧密,顶升机构可以根据古建筑实际的高度通过顶升架和顶升螺杆进行高度调节,进而调节屋顶贴合机构的整体高度,方便修复施工的进行,顶升螺杆和顶升架的设计可以使屋顶贴合机构的上升或下降更稳定可靠,横梁实现将整个屋顶贴合机构与顶升机构进行串连,使顶升装置平稳运行,同时可以通过定位机构有效地对第一伸缩杆进行夹紧定位,卡合机构可以相邻的两个横梁进行定位,满足实际施工操作的需要,防护罩可以有效地起到保护第一液压缸与第二液压缸的作用,导向移动机构可以使顶升装置的移动更灵活自如,满足施工的需要,定位导轨通过平衡杆进行连接,有效提高了定位导轨铺设的稳定性。
进一步,第一定位板和第二定位板上均设置有防滑垫,防滑垫可以方便施工人员站立,提高了施工人员在屋顶施工时的安全性,同时可以放置一些施工机具,提高施工效率。
进一步,两个第一定位板之间设置有平衡弹簧,平衡弹簧可以使第一定位板的转动更加灵活方便,提高了整个屋顶贴合机构的稳定性。
进一步,定位机构包括锁紧块、挤压块和紧固圈,锁紧块均匀地分布在通槽的圆周上,挤压块通过挤压螺杆连接锁紧块,相邻的两个挤压块之间通过紧固圈连接,挤压块套接在紧固圈上,通过调节紧固圈,可以使挤压块带动锁紧块移动,进而实现对第一伸缩杆的定位,提高第一伸缩杆与横梁连接时的稳定性,锁紧块的端面上设置有耐磨层,可以增大与第一伸缩杆之间的摩擦力,减轻对第一伸缩杆表面造成的磨损。
进一步,卡合机构包括固定块和限位板,固定块上转动连接有连接杆,连接杆与限位板上均设置有通孔,通过螺栓穿过通孔,实现连接杆与限位板的固定连接,卡合机构方便相邻两个横梁之间的固定连接,方便拆卸与安装,通过螺栓穿过通孔,可以实现连接杆与限位板之间的定位连接,提高了两个横梁之间连接的稳定性。
进一步,卡扣机构包括梯形限位块和梯形卡槽,梯形限位块与梯形卡槽相匹配,梯形限位块上对称设置有定位孔,梯形卡槽上对称设置有紧固螺钉,紧固螺钉与定位孔相匹配,方便相邻两个顶升装置之间的连接,梯形结构的设计不仅安装拆卸方便,而且有效提高了连接强度。
采用如上述的一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置的施工方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)施工准备
首先对古建筑的周边进行清理,并对凹陷及坑洼的路面进行铺平,然后将古建筑周边用混凝土和砖块浇筑其安全防护围栏,并在围栏的顶端安装照明装置,最后将施工所用的机械设备运往指定地点,亲点设备,并用防水布罩住,在使用设备前对相应的机械设备进行前期调试,使机械设备能正常运行;
(2)基础定位放线
先清理基础平面,沿着古建筑的地基测量放出轴线并进行复核,将轴线用墨线弹出,并用白色石灰粉撒上,在地基的基础面上设置标记,然后沿着古建筑屋面的四个角用铅垂线测量各个角的垂直高度,同时测出相邻两个角之间的水平高度差,接着用卷尺测量屋脊的两个顶端与相近的夹角之间的距离,并进行记录;
(3)墙体加固
待定位放线结束后,用钢管沿着墙体的周围搭建基础结构,然后沿着该基础结构的墙体内外两侧搭建钢筋脚手架,并在相邻的脚手架之间用钢管进行固定,同时在墙体的内外两侧上铺设一层木工板,同时将用于加固的钢管的一端抵住木工板,另一端通过锁紧环连接在脚手架上,同时将超出部分用电锯进行切割,使钢管的预留长度小于5~10cm;
(4)屋面倒装顶升施工
a、首先根据古建筑的内部长度和宽度铺设相互平行的两条定位导轨,并用平衡杆将两个定位导轨进行固定连接,然后将顶升机构的下支撑板通过导向轮安装在定位导轨的导槽上,使顶升机构沿着定位导轨来回移动,调节顶升螺杆,使顶升架的高度位于零刻度线(即上顶升板与下支撑板相互重叠);
b、接着启动第一液压缸,使第一伸缩杆抵住第一定位板向上移动,直至达到设定的高度位置,通过调整紧固圈使锁紧块夹紧第一伸缩杆,同时移动助推板,直至两个第一定位板之间的夹角与屋顶的夹角相匹配,再启动第二液压缸,通过第二伸缩杆带动屋顶贴合机构整体以1m/min的速度顶升,距离屋顶20~30cm时,以0.4~0.8m/min的速度顶升,直至第一定位板、第二定位板与屋顶的内侧面完全贴合;
c、最后根据实际修复施工的需要,通过驱动电机带动导向轮转动,进而带动顶升装置整体移动,满足屋顶不同位置的加工需要;
d、当屋顶的长度大于顶升装置的3倍时,通过调整卡扣机构和卡合机构对相邻的横梁进行固定连接,满足屋顶的修复施工;
(5)瓦垄定位
a、首先将屋顶的底层上清理干净,然后用防水布铺设在檐头的顶面上,用螺钉将防水布与檐头进行固定;
b、施工人员通过站在顶升装置的防滑垫上进行瓦垄平面定位,找到屋脊部位的中点和两个瓦口上的中点,将这三个中点平移至檐头上并用钉子钉好瓦口,并在钉好的瓦口间赶排瓦当,将各垄盖瓦平移至上端,并做上标记;
c、进行高度定位,首先在每坡两端边垄位置栓线,然后铺灰,接着铺设两趟底瓦和一趟盖瓦,使其形成的底瓦垄和盖瓦垄保持平行,同时在边垄的外沿侧铺设耳子瓦,使耳子瓦与边垄相互垂直,在外侧的耳子瓦上安装排山滴子,在相邻的耳子瓦之间设置排山勾头,在边垄与耳子瓦之间设置螳螂勾头;
(6)屋脊砌筑
用钢筋将条形木板固定在屋脊上形成框架结构,然后在屋脊的底层上先涂刷防水层,然后浇筑水泥砂浆,同时将屋脊瓦嵌入框架结构内,从左往右依次铺设,并将相邻的屋脊瓦之间用混凝土进行固定,带屋脊的强度达到设定强度后拆除框架结构;
(7)排水槽施工
在屋顶的外侧边沿底部开设排水槽,使底瓦垄和耳子瓦内的水通过排水槽进行汇聚,同时在底瓦垄与耳子瓦的连接处开设下水管;
(8)勾缝
将屋脊进行清扫,然后用掺有同盖瓦相同颜色的麻刀灰在相接的地方勾抹均匀,先勾水平缝,后勾立缝,在进行勾水平缝时,将灰板顶在勾的缝口下边,自右向左喂灰,勾完一段后,用溜子在瓦缝内左右推拉移动,在勾立缝时,用溜子将灰从托灰盘上刮起点入立缝中;
(9)屋面清理
施工完毕后清洁瓦面的灰浆,并用干净的棉纱进行清洗。
本发明由于采用了上述技术方案,具有以下有益效果:
1、屋顶贴合机构上的第一定位板和第二定位板可以将檐头进行支撑定位,提高整个古建筑屋顶的强度,防止由于倾斜或破损部位而造成屋顶的整体强度下降,影响正常的修复施工,第二定位板可以根据檐头的实际长度和倾斜度,通过助推板可以延伸,直至与檐头的底面贴合紧密;
2、顶升机构可以根据古建筑实际的高度通过顶升架和顶升螺杆进行高度调节,进而调节屋顶贴合机构的整体高度,方便修复施工的进行,顶升螺杆和顶升架的设计可以使屋顶贴合机构的上升或下降更稳定可靠,横梁实现将整个屋顶贴合机构与顶升机构进行串连,使顶升装置平稳运行,同时可以通过定位机构有效地对第一伸缩杆进行夹紧定位;
3、卡合机构可以相邻的两个横梁进行定位,满足实际施工操作的需要,防护罩可以有效地起到保护第一液压缸与第二液压缸的作用,导向移动机构可以使顶升装置的移动更灵活自如,满足施工的需要,定位导轨通过平衡杆进行连接,有效提高了定位导轨铺设的稳定性;
4、本施工方法步骤简单,可操作性强,同时兼顾了安全施工的原则,提高了施工效率和施工的质量,可以有效防止屋面渗漏问题的出现,屋脊按原样式修复,做到高度一致、轴线对称、线条流畅。
本发明实用性强,在保证原有古建筑墙体不受影响的情况下,对屋顶采取顶升施工的方法,提高了屋面整体的强度和稳定性,同时提高了施工人员在施工时的安全性,保证了施工质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1为本发明一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置及施工方法中顶升装置的结构示意图;
图2为图1中A方向的结构示意图;
图3为本发明中相邻两个横梁之间的连接示意图;
图4为本发明中定位机构的结构示意图。
图中:1-屋顶贴合机构;2-防护罩;3-顶升机构;4-上顶升板;5-下支撑板;6-定位导轨;7-第一定位板;8-第二定位板;9-伸缩导杆;10-横梁;11-平衡弹簧;12-助推板;13-衔接块;14-第一液压缸;15-第一伸缩杆;16-第二液压缸;17-第二伸缩杆;18-顶升架;19-顶升螺杆;20-驱动电机;21-导向轮;22-防滑垫;23-梯形限位块;24-定位孔;25-梯形卡槽;26-紧固螺钉;27-固定块;28-限位板;29-连接杆;30-通孔;31-通槽;32-锁紧块;33-挤压螺杆;34-挤压块;35-紧固圈;36-定位机构;37-平衡杆。
具体实施方式
如图1至图4所示,为本发明一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置,包括屋顶贴合机构1、顶升机构3和导向移动机构,屋顶贴合机构1包括横梁10、第一定位板7和第二定位板8,两个第一定位板7之间转动连接,两个第一定位板7之间设置有平衡弹簧11,平衡弹簧11可以使第一定位板7的转动更加灵活方便,提高了整个屋顶贴合机构1的稳定性,第一定位板7的另一端移动连接有第二定位板8,第一定位板7和第二定位板8上均设置有防滑垫22,防滑垫22可以方便施工人员站立,提高了施工人员在屋顶施工时的安全性,同时可以放置一些施工机具,提高施工效率,第二定位板8上设置有伸缩导杆9,横梁10的顶面上移动连接有助推板12,第二定位板8通过衔接块13连接助推板12,顶升机构3包括上顶升板4、下支撑板5和顶升架18,顶升架18位于上顶升板4与下支撑板5之间,顶升架18的中心处设置有顶升螺杆19,横梁10上设置有至少两个通槽31,通槽31上设置有定位机构36,定位机构36包括锁紧块32、挤压块34和紧固圈35,锁紧块32均匀地分布在通槽31的圆周上,挤压块34通过挤压螺杆33连接锁紧块32,相邻的两个挤压块34之间通过紧固圈35连接,挤压块34套接在紧固圈35上,通过调节紧固圈35,可以使挤压块34带动锁紧块32移动,进而实现对第一伸缩杆15的定位,提高第一伸缩杆15与横梁10连接时的稳定性,锁紧块32的端面上设置有耐磨层,可以增大与第一伸缩杆15之间的摩擦力,减轻对第一伸缩杆15表面造成的磨损。
相邻的两个横梁10之间通过卡合机构连接,卡合机构包括固定块27和限位板28,固定块27上转动连接有连接杆29,连接杆29与限位板28上均设置有通孔30,通过螺栓穿过通孔30,实现连接杆29与限位板28的固定连接,卡合机构方便相邻两个横梁10之间的固定连接,方便拆卸与安装,通过螺栓穿过通孔30,可以实现连接杆29与限位板28之间的定位连接,提高了两个横梁10之间连接的稳定性,横梁10与上顶升板4之间设置有防护罩2,相邻的两个防护罩2之间通过卡扣机构连接,卡扣机构包括梯形限位块23和梯形卡槽25,梯形限位块23与梯形卡槽25相匹配,梯形限位块23上对称设置有定位孔24,梯形卡槽25上对称设置有紧固螺钉26,紧固螺钉26与定位孔24相匹配,方便相邻两个顶升装置之间的连接,梯形结构的设计不仅安装拆卸方便,而且有效提高了连接强度,防护罩2的内部设置有第一液压缸14和第二液压缸16,第一液压缸14通过第一伸缩杆15连接至两个第一定位板7的连接处,第二液压缸16通过第二伸缩杆17连接在横梁10的底面上。
导向移动机构包括两个相互平行设置的定位导轨6和导向轮21,导向轮21转动连接在下支撑板5的底面上,下支撑板5内设置有驱动电机20,下支撑板5通过导向轮21限位在定位导轨6上,两个定位导轨6之间设置有平衡杆37;屋顶贴合机构1上的第一定位板7和第二定位板8可以将檐头进行支撑定位,提高整个古建筑屋顶的强度,防止由于倾斜或破损部位而造成屋顶的整体强度下降,影响正常的修复施工,第二定位板8可以根据檐头的实际长度和倾斜度,通过助推板12可以延伸,直至与檐头的底面贴合紧密,顶升机构3可以根据古建筑实际的高度通过顶升架18和顶升螺杆19进行高度调节,进而调节屋顶贴合机构1的整体高度,方便修复施工的进行,顶升螺杆19和顶升架18的设计可以使屋顶贴合机构1的上升或下降更稳定可靠,横梁10实现将整个屋顶贴合机构1与顶升机构3进行串连,使顶升装置平稳运行,同时可以通过定位机构36有效地对第一伸缩杆15进行夹紧定位,卡合机构可以相邻的两个横梁10进行定位,满足实际施工操作的需要,防护罩2可以有效地起到保护第一液压缸14与第二液压缸16的作用,导向移动机构可以使顶升装置的移动更灵活自如,满足施工的需要,定位导轨6通过平衡杆37进行连接,有效提高了定位导轨6铺设的稳定性。
采用如上述的一种大跨度古建筑屋面修复顶升装置的施工方法,包括如下步骤:
(1)施工准备
首先对古建筑的周边进行清理,并对凹陷及坑洼的路面进行铺平,然后将古建筑周边用混凝土和砖块浇筑其安全防护围栏,并在围栏的顶端安装照明装置,最后将施工所用的机械设备运往指定地点,亲点设备,并用防水布罩住,在使用设备前对相应的机械设备进行前期调试,使机械设备能正常运行;
(2)基础定位放线
先清理基础平面,沿着古建筑的地基测量放出轴线并进行复核,将轴线用墨线弹出,并用白色石灰粉撒上,在地基的基础面上设置标记,然后沿着古建筑屋面的四个角用铅垂线测量各个角的垂直高度,同时测出相邻两个角之间的水平高度差,接着用卷尺测量屋脊的两个顶端与相近的夹角之间的距离,并进行记录;
(3)墙体加固
待定位放线结束后,用钢管沿着墙体的周围搭建基础结构,然后沿着该基础结构的墙体内外两侧搭建钢筋脚手架,并在相邻的脚手架之间用钢管进行固定,同时在墙体的内外两侧上铺设一层木工板,同时将用于加固的钢管的一端抵住木工板,另一端通过锁紧环连接在脚手架上,同时将超出部分用电锯进行切割,使钢管的预留长度小于5~10cm;
(4)屋面倒装顶升施工
a、首先根据古建筑的内部长度和宽度铺设相互平行的两条定位导轨,并用平衡杆将两个定位导轨进行固定连接,同时将定位导轨的两端通过锚钉与地面固定连接,然后将顶升机构的下支撑板通过导向轮安装在定位导轨的导槽上,安装前先将导槽内的杂质清理干净,使顶升机构能沿着定位导轨自如地来回移动,调节顶升螺杆,使顶升架的高度位于零刻度线(即上顶升板与下支撑板相互重叠),此高度方便整个顶升装置的组装与定位,同时方便施工人员对其进行维修;
b、接着启动第一液压缸,使第一伸缩杆抵住第一定位板向上移动,直至达到设定的高度位置,通过调整紧固圈使锁紧块夹紧第一伸缩杆,同时移动助推板,直至两个第一定位板之间的夹角与屋顶的夹角相匹配,再启动第二液压缸,通过第二伸缩杆带动屋顶贴合机构整体以1m/min的速度顶升,距离屋顶20~30cm时,以0.4~0.8m/min的速度顶升,直至第一定位板、第二定位板与屋顶的内侧面完全贴合;
c、最后根据实际修复施工的需要,通过驱动电机带动导向轮转动,进而带动顶升装置整体移动,满足屋顶不同位置的加工需要,导向轮的移动速度小于3m/min;
d、当屋顶的长度大于顶升装置的3倍时,通过调整卡扣机构和卡合机构对相邻的横梁进行固定连接,满足屋顶的修复施工,在进行顶升装置组合安装时按上述步骤b进行,以保证多个顶升装置同步工作,提高了施工时的精度和安全性;
(5)瓦垄定位
a、首先将屋顶的底层上清理干净,然后用防水布铺设在檐头的顶面上,用螺钉将防水布与檐头进行固定;
b、施工人员通过站在顶升装置的防滑垫上进行瓦垄平面定位,找到屋脊部位的中点和两个瓦口上的中点,将这三个中点平移至檐头上并用钉子钉好瓦口,并在钉好的瓦口间赶排瓦当,将各垄盖瓦平移至上端,并做上标记;
c、进行高度定位,首先在每坡两端边垄位置栓线,然后铺灰,接着铺设两趟底瓦和一趟盖瓦,使其形成的底瓦垄和盖瓦垄保持平行,同时在边垄的外沿侧铺设耳子瓦,使耳子瓦与边垄相互垂直,在外侧的耳子瓦上安装排山滴子,在相邻的耳子瓦之间设置排山勾头,在边垄与耳子瓦之间设置螳螂勾头;
(6)屋脊砌筑
用钢筋将条形木板固定在屋脊上形成框架结构,然后在屋脊的底层上先涂刷防水层,然后浇筑水泥砂浆,同时将屋脊瓦嵌入框架结构内,从左往右依次铺设,并将相邻的屋脊瓦之间用混凝土进行固定,带屋脊的强度达到设定强度后拆除框架结构;
(7)排水槽施工
在屋顶的外侧边沿底部开设排水槽,使底瓦垄和耳子瓦内的水通过排水槽进行汇聚,以减轻底瓦与盖瓦的重量,提高整个屋顶的强度,同时在底瓦垄与耳子瓦的连接处开设下水管;
(8)勾缝
将屋脊进行清扫,然后用掺有同盖瓦相同颜色的麻刀灰在相接的地方勾抹均匀,先勾水平缝,后勾立缝,在进行勾水平缝时,将灰板顶在勾的缝口下边,自右向左喂灰,勾完一段后,用溜子在瓦缝内左右推拉移动,在勾立缝时,用溜子将灰从托灰盘上刮起点入立缝中;
(9)屋面清理
施工完毕后清洁瓦面的灰浆,并用干净的棉纱进行清洗,清理结束后将顶升装置进行拆卸,并回收至仓库。
以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为实现基本相同的技术效果,所作出地简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。