CN107190975B - 超高层建筑施工综合模架系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高层建筑施工综合模架系统,包括爬模单元围绕形成的立体结构的爬升系统,立体结构的内部设置有顶升单元构成的顶升系统,爬升系统和顶升系统之间形成用于钢结构和钢筋安装及浇筑混凝土墙体的空间,爬升系统和顶升系统均可以进行竖直方向移动,爬模单元均与靠近该侧壁的顶升单元对应并且能够同步或分别运动,顶升单元上安装有竖向调整装置和水平调整装置分别对竖向位置和水平位置的定位连接点进行定位,每个顶升单元中设置有若干组用于增强结构稳定性的拉紧装置。该模架系统自重轻,重心低,结构安全性好,施工作业面开阔,每次爬升准备时间和提升时间最短,工效最高,在超高层建筑的标准层施工中比其它系统可节约工期一天以上。

Description

超高层建筑施工综合模架系统
技术领域
本发明涉及一种超高层建筑施工技术,具体涉及一种超高层建筑施工综合模架系统。
背景技术
世界范围超高层建筑施工的模架体系主要有2010年竣工的828米高的世界最高建筑阿联酋迪拜哈利法塔采用的DOKA模架体系,这代表了前世界超高层建筑施工最高水平;目前国内超高层建筑施工普遍采用并居于世界领先技术的模架体系有上海建工的整体爬升钢平台模架体系和中国建筑的大顶模模架体系。
前者的缺点是:平台有效承载不足,无法满足布料机安装和施工材料堆码的要求。
后者的缺点是克服了前者的缺点能满足材料堆码和布料机在平台布设的要求,并适当的提高了部分施工功效,但带来的新缺点是:平台自重过大,重心过高,安装准备周期长,安装过程中耗费的时间长并通常需要停工配合;在顶升时架体和建筑结构的连接需专门设计和对建筑主体进行改动,使每次架体顶升的准备和顶升作业时间过长;主要作业面有效作业空间不足,相对前者提高的工期不明显,且重复利用效果差,一次性投入高,综合经济效益相比前者并无突出优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有超高层建筑施工时有效承载不足或平台自重过大,在顶升时架体和建筑结构的连接需专门设计和对建筑主体进行改动,使每次架体顶升的准备和顶升作业时间过长,同时有效作业空间不足,不利于施工,造成效率低下,其目的在于提供一种超高层建筑施工综合模架系统,该模架系统系统承载力更好,自重轻,重心低,结构安全性更好,施工作业面开阔,每次爬升准备时间和提升时间最短,工效最高,在超高层建筑的标准层施工中比以上系统可节约工期一天以上,施工结束后只需极少的改动便可重复利用于其他超高层和普通高层建筑的施工,综合经济效益是现有系统无法比拟的。
本发明通过下述技术方案实现:
超高层建筑施工综合模架系统,包括由若干个爬模单元依次围绕形成的立体结构的爬升系统,所述立体结构的内部设置有若干个并列设置的顶升单元构成的顶升系统,且爬升系统和顶升系统之间形成用于钢结构和钢筋安装及浇筑混凝土墙体的作业空间,爬升系统和顶升系统均能够进行竖直方向移动,爬模单元中位于立体结构的同一侧壁的爬模单元均与靠近该侧壁的顶升单元对应并且能够实现同步运动或分别运动,顶升单元上安装有竖向调整装置和水平调整装置分别对竖向位置和水平位置的定位连接点进行定位,每个顶升单元中均设置有若干组用于增强结构稳定性的拉紧装置。国内超高层建筑施工普遍采用并居于世界领先技术的模架体系有上海建工的整体爬升钢平台模架体系和中国建筑的大顶模模架体系,但在最上面三层主要作业面布置时存在以下问题:
1、在顶层除了布置布料机,还有控制操作房,消防水箱等;且多数的施工升降机直接到顶层,这样就使顶层宝贵的作业面和材料堆码空间极大的减少,并且施工升降机到顶层后让塔机吊装钢构件和材料就位时发生干涉碰撞出安全事故的几率增大,对大型钢构件的吊装就位产生较为明显的降效。
2、在下面的二层和三层需要大量人员作业的平台采用的是吊挂走道平台,人员在工作中的作业空间极为狭窄,工具的准备和使用受到一定的限制,工效较低。
3、由于控制操作房在顶层,而顶升作业的工作机构和顶升工作面在三层及以下,造成电控和液控线路要穿过多层空间,顶升和工作状态下线路的保护比较麻烦。
针对于目前超高层建筑施工中存在的诸多问题,将本模架系统中的平台在常用的五层操作工作面的每一层都采用整体大平台,使每层都有很大的操作空间,具体实施如下:
1、在最上面顶层只安装布料机,控制操作房安装在向下第三层顶升操作层,消防水箱和工具房安装在向下第二层,为避免大型钢构件的吊装就位影响,施工电梯只到顶层以下各作业层,使顶层发挥最大的堆码材料能力和保证作业空间宽敞,如图3所示。
2、第二层作业面方便布置有各工种所需的工具箱、焊接机具房和工具房,便于作业量最大的平台工作人员减少工作准备时间并提高作业效率,同时布置有6吨消防水池防火控制可靠,如图4所示。
3、第三层作业面主要用于每次顶升准备和操作控制,该层的每个单元对应有一套电气和液压控制系统,电控和液压管线布置紧凑,在顶升过程和施工中对电控和液压管线的可能损害降到最低,同时也便于人员控制操作。在其余各层都有很大的操作空间便于设置每一工种的施工机具、方便工人作业并节约大量的工作准备时间,如图5所示。
目前随着建筑科技的进步,人们越来越崇尚超高层建筑,超高层建筑施工普遍采用的顶模系统由于模架自重大,导致其在进行顶升时重心高,稳定性差,同时在高空中风力大,为了保证其安全,需要进一步增大顶升力,从而使得顶升时需要的油缸功率大,并需要专门特殊定制顶升油缸和顶升系统,这种定制顶升油缸和顶升系统只能适用于该项目和施工现场,在其它的项目和施工现场不具备通用性,重复利用率低,就造成施工成本增加,而本方案的顶升系统则是采用系统总控和标准化加精细化的设计理念,通过对系统结构受力优化,变单点或少点支撑为适度的多点支撑,同时满足标准化和组装化要求,极大的减少每个支撑点受力,并通过优化主要支撑构件的受力模式,尽量发挥标准件的可靠抗力,设计出便于组装和维护的整体爬升钢平台顶升系统。这种顶升系统在进行顶升时根据其标准层高一步顶升到位,顶升高度为标准层高,顶升的重心较低,结构稳定而不易倾斜,而且一次顶升到位操作简便,效率高,减少在混凝土墙上的开孔,使得墙体结构不受破坏和影响。将液压缸支撑结构由若干个依次连接且同轴的筒体构成,并且筒体的连接处形成密封,最下方的筒体与上支撑架固定,最上方的筒体与操作平台固定。筒体的连接处均设置有导向连接板,每个连接处的导向连接板均为两块,且对称设置在筒体的两侧并贴紧固定,筒体的连接处位于该导向连接板的范围中,且采用高强度螺栓连接。液压缸的工作行程按照满足建筑标准层高来确定,使液压缸一次顶升到位。特殊楼层采用多一次预埋,多一次顶升方式解决,使采用的液压缸通用性更好且今后不同工地的重复利用率更高。为了使得筒体连接时更加稳固同时防止倾斜,设计了导向连接板,其对筒体连接处进行限位和加强,满足使用时的受力和稳定性。
下支撑架和上支撑架上均设置有连接件,连接件穿过对应的下支撑架或上支撑架后与剪力墙中的预埋件连接。下支撑架包括水平架一,水平架一为内部中空的矩形框架,水平架一下方设置有两块相互平行的竖直杆一,竖直杆一的顶端均与水平架一垂直固定,且竖直杆一均贴合在剪力墙上,连接件垂直穿过竖直杆一并与剪力墙中的预埋件连接,在水平架一和竖直杆一之间设置有两根相互平行的斜杆一,斜杆一的两端分别与水平架一和其中一根竖直杆一固定,相互连接的竖直杆一、斜杆一和水平架一组成一个直角三角形。上支撑架包括水平架二,水平架二为内部中空的矩形框架,下支撑架设置在矩形框架的端面范围中,水平架二下方设置有两块相互平行的竖直杆二,竖直杆二的顶端均与水平架二垂直固定,且竖直杆二均贴合在剪力墙上,连接件垂直穿过竖直杆二并与剪力墙中的预埋件连接,在水平架二和竖直杆二之间设置有两根相互平行的斜杆二,斜杆二的两端分别与水平架二和其中一根竖直杆二固定,相互连接的竖直杆二、斜杆二和水平架二组成一个直角三角形。水平架一的顶面和水平架二的顶面均固定有安装板,液压缸固定在水平架二上的安装板上,油杆固定在水平架一的安装板上。水平架二上设置有法兰连接基座,法兰连接基座固定在水平架二上的安装板上,液压缸底部固定在法兰连接基座上,油杆顶部穿过法兰连接基座后插入到液压缸中。水平架一的上方设置有安装座,安装座固定在水平架一的安装板上,油杆的底端插入到安装座中并固定。安装座的顶面内凹形成安装槽,油杆的底端插入到安装槽中,安装槽中设置有锁紧销,锁紧销同时穿过油杆和安装座。通过这种结构设计,能够大大增加支撑架的稳定性,使得其在顶升过程中,自身能够保持稳定,保证了顶升过程中的安全可靠,竖直杆一、斜杆一、水平架、竖直杆二和斜杆二均采用型钢制成。顶升到位后,其装卸也方便,大大提高工作效率。
顶升单元具体的顶升方法是:
第一步:准备工作,检查各层堆码材料是否符合设计要求,材料的堆码不可过于集中并超过设计要求;同时除上下支撑架与建筑连接外,其余任何部位(包括模板)与建筑没有连接和干涉。
第二步:先拆除上支撑架与建筑连接的连接件,再次确认各顶升部位与建筑无干涉。
第三步:开动动力系统按照要求进行顶升作业,同时注意观察系统压力及电气有无异常,直到上支撑架和整个架体到达下一连接部位停止。
检查所有连接完好后,拆除下支撑架的连接件,开动顶升液压缸,使得油杆收缩至下一层的连接位置,到位后连接好下支撑架的连接件,完成一个标准层的顶升工作。
这种顶升方法步骤简便,在通过标准层时能够一次性顶升到位,同时整个顶升过程重心稳定,将顶升时的力量通过连接件传递到墙体中,而且在顶升过程中,由于是标准层高顶升,所以在每层的墙体上只有与连接件对应的预埋件,没有多余的其它孔洞,对建筑墙体没有影响和破坏。
目前在进行超高层建筑施工时,都是将模板在每层重复利用,即随着建筑楼层的施工,将下一层墙体的模板随着顶升后移动到上一层需要施工处重复使用,以减少模板的浪费,模板一般都是呈板块状结构,目前的超高层建筑施工模架系统都是采用手动或电动链子葫芦与模板进行连接后进行拉升,由于悬挂点和模板之间的高差大,采用的链子葫芦的长度很长,属于柔性连接,超高层建筑由于楼层高,高空风力大,柔性连接就会导致模板有摆动,使得模板在就位时定位准确性不高,为了保证模板的准确定位要做很多调节,浪费时间,功效低,同时模板安放都是由操作人员根据经验控制,并不能保证其快速移动到需要安放的位置,同时柔性连接造成的摆动甚至使得模板损坏或者人员受伤,而本方案设计的模架系统,则是采用硬性连接,其不但实现快速准确的定位,极大的提高了模板的定位安装效率,还同时通过竖向和水平方向的专用调节装置的精确调节,使模架具有精确竖向高程和水平定位功能,对施工测量定位起到很好的辅助作用,极大地提高了施工效率。
水平调整装置包括水平调节机构、支撑板和安装板,安装板的底面贴在支撑板的顶面上,支撑板与顶升单元连接,水平调节机构固定在安装板的顶面上,且水平调节机构能够在支撑板上移动,调节机构上设置有与墙体接触的定位轮,水平调节机构能够对定位轮的位置进行调节使得定位轮进行水平移动。在进行超高层施工时,根据承载力以及其它因素的考虑,形成锥形或者向着中心进行梯级收缩,即内部空间逐渐变小,或者墙壁厚度产生变化来减轻建筑结构自身载荷,本方案设计的水平调整结构,其安装在顶升系统中,用于与墙面进行接触,通过调整其横向的水平位置,使得始终与墙面进行合理的压紧而承受力,始终处于铅垂竖直状态,从而保证系统的工作稳定性,同时在顶升过程中能够根据内部空间的变化而调节满足顶升需求,其调整方便而且迅速,满足结构水平定位和顶升导向的功能需求。
水平调节机构包括箱体,根据连接板的数量定位轮和连接板有两种固定方式,当连接板数量为一块时,箱体设置在安装板上,箱体中设置有丝杆螺母副,连接板设置在箱体外部,连接板一端插入到箱体中与丝杆螺母副连接,且连接板能够在丝杆螺母副作用下进行水平移动,定位轮与连接板连接,定位轮能够绕着其自身轴线转动,定位轮中设置有销轴,销轴穿过定位轮的中心后一端设置在连接板中,且定位轮能够绕着销轴转动。为了能够将定位轮与墙壁进行接触,使得保持压紧力,要将定位轮的轮面设置在连接板远离箱体的一端的外部。
当连接板数量为两块时,箱体设置在安装板上,箱体中设置有丝杆螺母副,两块连接板设置在箱体外部,连接板一端均插入到箱体中与丝杆螺母副连接,且连接板能够在丝杆螺母副作用下进行水平移动,定位轮设置在两块连接板之间且均与连接板连接,定位轮能够绕着其自身轴线转动。定位轮中设置有销轴,销轴穿过滚轮的中心后两端分别设置在连接板中,且定位轮能够绕着销轴转动。同样的为了能够将定位轮与墙壁进行接触,使得保持压紧力,要将定位轮的轮面设置在连接板远离箱体的一端的外部;而丝杆螺母副为现有结构,其包括丝杆、螺母和螺母座,螺母套在丝杆上,螺母座安装在螺母上,连接板与螺母座固定,丝杆一端穿过箱体设置在箱体远离滚轮的一端的外部,丝杆设置在箱体外部的部分上套有锁紧螺帽。通过转动丝杆来带动连接板移动,从而调整定位轮和墙面的压紧状态,调整好位置后,旋转锁紧螺帽与箱体固定来进行锁紧,使得工作时不会产生位移而保证系统工作稳定性。
为了增加连接时的稳定性,还在支撑板上设置有若干个螺纹孔,螺纹孔均分为两组,且每组螺纹孔的中心连线相互平行,箱体设置在两组螺纹孔之间,安装板上设置有若干个锁紧螺栓,锁紧螺栓均穿过对应的螺纹孔。锁紧螺栓的数量为四个,且分别对称设置在箱体的两侧。根据实际操作经验,四个高强度螺栓作为锁紧螺栓能够完全满足固定需求,转动丝杆是作为微调,而根据需要调整安装板在支撑板上的位置是用于大范围的调节剪力墙壁厚度处,调节到合适位置后,通过四个锁紧螺栓穿过对应的螺纹孔来固定,使得系统工作更加稳定。
竖向调整装置包括安装在顶升架上的导向轨道,顶升架与顶升单元连接,导向轨道能够在顶升架上水平移动,导向轨道上安装有能够沿着导向轨道水平移动的导向安装架,导向轨道中设置有挡块,且挡块能够在导向轨道中移动并固定,导向安装架的移动轨迹在挡块和导向轨道远离挡块的一端之间。本方案采用刚性连接方式,悬挂点采用导向轨道作为模板的悬挂支撑,模板则通过吊杆悬挂导向轨道上,而在剪力墙厚度变化时,导向轨道才在顶升架上进行水平移动,移动到合适位置后进行固定,在导向轨道的端部有可以对导向滚轮位置进行调节的挡块,第一次模板就位时对准确就位位置通过定位挡块进行调节,调节好后将定位挡块固定在导向轨道上,第一次就位施工完成后,在以后的模板就位时便不需要对模板进行调节,只需要将模板的滚轮悬挂结构向前将滚轮滑到第一次调节好的挡块位置便可以对模板实现准确的定位,大大的提高了模板就位安装的功效。
导向安装架的具体结构包括滚轮和吊装架,滚轮设置在导向轨道中并能够沿着导向轨道水平移动,吊装架设置在导向轨道下方并与滚轮连接。这样滚轮不但用于对移动的导向,而且还可以起着限位功能,而竖向方向上的调节就通过连接杆实现,连接杆设置在吊装架中,连接杆穿过吊装架且位于导向轨道下方,并且连接杆底端穿过与模板连接的吊装板,且连接杆能够沿着铅垂方向进行移动,连接杆外壁上设置有细牙螺纹段和粗牙螺纹段,且细牙螺纹段设置在粗牙螺纹段上方,连接杆外壁上依次套有细调螺母、锁紧螺母和粗调螺母,且吊装架设置在细调螺母和锁紧螺母之间,吊装板设置在锁紧螺母和粗调螺母之间。粗调螺母进行粗调,螺母正反旋转一圈调节的上下距离为2.5MM,最大调节距离为±10CM,初步调节到和标准值误差在±3MM以内,细调螺母进行细调,一般是在安装时才使用粗调,由于整体结构的紧凑性,后期只要不是墙体变化,基本细调就能够满足要求。
实际上根据项目上材料的获取难易性,导向轨道一般是采用工字钢或槽钢构成,当导向轨道为工字钢时,滚轮和挡块均为两个,其中一个滚轮和挡块对应设置在工字钢的一个内腔中,另一个滚轮和挡块对应设置在工字钢的另一个内腔中,并能够沿着工字钢的内腔移动。导向轨道为槽钢时,两块槽钢的开口相互远离后焊接或通过螺栓连接为整体结构,滚轮和挡块均为两个,其中一个滚轮和挡块对应设置在一个槽钢的内腔中,另一个滚轮和挡块对应设置在另一个槽钢的内腔中,并能够沿着槽钢的内腔移动。吊装架的横截面呈凵字型,滚轮和导向轨道均设置在吊装架的空腔中,且滚轮和吊装架对应并且能够绕着自身轴线转动,吊装架上设置有连接螺栓,且连接螺栓穿过吊装架并与模板固定。这种就能够实现与模板的吊装固定,同时两组滚轮,使得移动时更加平衡和安全。
在挡块上设置有条形通孔,条形通孔中设置有锁紧销,且锁紧销同时穿过条形通孔和导向轨道,锁紧销能够在条形通孔中移动。挡块优选角钢制成,第一次模板就位时对准确就位位置通过定位挡块进行调节,调节好后将定位挡块通过锁紧销这种高强螺栓将固定在导向轨道上,第一次就位施工完成后,在以后的模板就位时便不需要对模板进行调节,只需要将模板的滚轮悬挂结构向前将滚轮滑到第一次调节好的挡块位置便可以对模板实现准确的定位,大大的提高了模板就位安装的功效。
对于在浇筑的剪力墙厚度发生变化的地方通过在工字钢或双槽钢组合的导向轨道上提前加工形成的跟随剪力墙厚度同步变化的若干个连接孔,相同的剪力墙厚度对应相对应的连接孔,连接孔中设置有锁紧螺栓,锁紧螺栓穿过连接孔后与顶升架连接,这样来实现剪力墙厚度变化时快速实现模板的准确定位。
拉紧装置包括拉紧杆,拉紧杆设置在与其相邻的操作平台之间,且拉紧杆的两端分别与对应的操作平台连接,其中相邻的操作平台之间均设置有竖向杆,竖向杆的两端分别与对应的操作平台固定,并且竖向杆设置该楼层间的拉紧杆之间。目前对于超高层建筑施工时,为了能够进行快速的施工和准备,都会在操作平台上堆放各种材料和设备,虽然这些物品的重量是在顶升设备的承重范围内,但是始终增大了载荷,而这些部件又是施工所必须的,不能丢弃,这就造成顶升结构内部受力大,影响使用寿命,长期以往对于系统的稳定性有一定的隐患,而本方案设计的结构,其通过多根拉紧杆和竖向杆进行配合,能够根据操作平台载荷情况来调节,使得载荷进行合理的分配,从而增加了系统结构稳定性,减少结构自重,有利于多次重复使用,极大地降低成本。
一般重要的操作平台的数量为若干层,其中每相邻的两层操作平台之间均设置有两根拉紧杆,所有的拉紧杆形成X形结构,拉紧杆组成的这种结构能够实现最优的承载力,使得系统稳定性更高。竖向杆设置在相邻的操作平台之间的两根拉紧杆之间,并且竖向杆的两端分别与对应的操作平台垂直固定。最上层操作平台是作为主要的堆放层,所以受力最大,结合竖向杆设置在下方进行支撑,能够有效对载荷进行合理的分担。
而操作平台中最上层操作平台的底面、最下层操作平台顶面和中间层操作平台均设置有两块定位板,其中竖向杆设置定位板之间,中间层操作平台上两块定位板的两端均穿过该操作平台分别设置在最上层操作平台和中间层操作平台之间、中间层操作平台和最下层操作平台之间,并且所有拉紧杆的一端分别对应与定位板的一端连接。拉紧杆的一端均安装有调节螺栓,位于最上层操作平台和中间层操作平台之间的拉紧杆的调节螺栓均与设置在最上层操作平台的底面上的定位板连接,并且该拉紧杆的调节螺栓能够绕着与其连接的定位板的连接处转动。位于中间层操作平台和最下层操作平台之间的拉紧杆的调节螺栓均与穿过中间层操作平台的定位板的底部连接,并且该拉紧杆的调节螺栓能够绕着与其连接的定位板的连接处转动。在定位板和拉紧杆之间、定位板和调节螺栓之间分别设置有连接销,连接销同时穿过对应的定位板、拉紧杆或调节螺栓,且拉紧杆的调节螺栓能够绕着对应的连接销的轴线转动。最上层操作平台上的定位板、中间层操作平台上的定位板和最下层操作平台上的定位板均沿着竖向杆的中线对称设置。通过对调节螺栓进行调节,实现拉紧杆进行不同角度、不同长度的拉紧,以满足杆件应力要求,使得系统的结构稳定性增加。
由于最上层操作平台是作为主要的堆放层,承载力最大,所以中间层操作平台的厚度和最下层操作平台的厚度都小于最上层操作平台的厚度。中间层操作平台和最下层操作平台工作时堆放少,不需要承太多力,所以其厚度不需要太厚,减轻整个系统自身的重量。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明的系统系统承载力更好,自重轻,重心低,结构安全性更好,施工作业面开阔,每次爬升准备时间和提升时间最短,工效最高,在超高层建筑的标准层施工中比以上系统可节约工期一天以上,施工结束后只需极少的改动便可重复利用于其他超高层和普通高层建筑的施工,综合经济效益是现有系统无法比拟的;
2、本发明设计上采用系统化、集成化和模块化的方法,充分利用成熟和标准化的器件,不片面去追求单项技术的领先,以高可靠性、安全性、施工快捷和综合的经济效益指标为目的,达到综合指标世界领先的超高层建筑综合模架体系;
3、本发明在核心筒施工过程采用核心筒外部施工及防护采用爬模,核心筒内部施工及防护采用钢平台顶升的方式,即简称为内顶外爬(或外爬内顶)模架体系;
4、本发明采用模块化、组合式的设计,既可整体同时爬升和顶升,也可以根据施工流水进度安排分别独立爬升和顶升,对施工进度安排具有更大的适应性和灵活性;
5、本发明综合经济效果明显,投入是目前最先进技术的三分之一,且在标准层施工可节约时间一天以上,按平均超高层建筑90层计算可节约工期三个月,综合指标更加明显;
6、本发明大量采用通用件标准件,易于使用和维护保养、后期重复利用率高;
7、本发明的施工电梯可以在顶升完成后直达操作工作面,即平台顶升完成施工电梯可以同时投入使用,大大提高了工作人员输送效率;
8、本发明五层操作工作面在每层都有很大的操作空间。特别是最上面三层作业面布置更加优化,最上面一层只安装布料机,堆码材料和作业空间宽敞;第二层作业面方便布置有工具箱和工具房,便于作业量最大的平台工作人员减少工作准备时间并提高作业效率同时布置有6吨消防水池防火控制可靠;第三层作业面主要用于每次顶升准备和操作控制,该层的每个单元有一套电气和液压控制系统,电控和液压管线布置紧凑,在顶升过程和施工中对电控和液压管线的可能损害降到最低,同时也便于控制操作。在其余各层都有很大的操作空间便于设置每一工种的施工机具、方便工人作业并节约大量的工作准备时间;
9、本发明整体安装时间比传统的45-60天(且需要其他主体工作全部停止配合)减少为 15-20天且在安装过程中不影响其他工作面;
10、本发明模板定位准确,且能够对安装间隙进行有效调节;
11、本发明通过设计多根能够进行调节的拉紧杆配合竖向杆作用,对顶升结构部件的受力进行合理的分配,不但增加系统结构的稳定性,还减少结构自重,有利于进行多次重复使用,降低了成本;
12、本发明具有自动防坠功能(通过采用的液压机构成熟可靠的自锁功能实现)、防倾导向装置,保证顶升过程的安全和架体的稳定;
13、本发明采用特殊设计的模板悬挂结构,采用导轨和滚轮可靠定位,模板进退灵活自由,拆、合模方便快捷,极大的减少了传统模板安拆中花费的时间;
14、通过特殊设计的预埋件和模板配合定位系统,可对竖向高程进行精确定位,节约需要大量的测量定位放线时间,极大的提高了主体核心筒施工的测量定位效率;
15、本发明通过系统控制的原理对整个系统的每个子系统设计都进行了优化,通过设计出标准化、成熟、简单、有效的子系统来确保每个子系统的可靠性,以达到提高整体系统可靠性的目标;
16、本发明采用系统控制和标准化、组装化的设计理念,最大限度的在不同的工地上重复使用每一个结构件,在满足整体要求的前提下做到子系统的材料和能耗都降到最低,满足绿色施工的四节一环保的目标。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的竖向剖视图;
图2为本发明的横向剖视图;
图3为最上层顶面的俯视图;
图4为第二层顶面的俯视图;
图5为第三层顶面的俯视图;
图6为顶升单元结构示意图;
图7为图6的侧视图;
图8为拉紧装置的结构示意图;
图9为图8的局部放大图;
图10为竖向和水平调整装置的安装示意图;
图11为结构水平定位调整装置和顶升导向装置的结构示意图;
图12为结构竖向定位调整装置和模板竖向调整装置的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-导向连接板,2-高强度螺栓,3-液压缸,4-固定销,5-法兰连接基座,6-连接件一,7- 上支撑架,8-油杆,9-剪力墙,10-连接件二,11-下支撑架,12-上安装板,13-安装座,14-下安装板,15-锁紧销,16-顶升系统,17-爬升系统,18-浇筑空间,19-通道板,20-顶升单元, 21-爬模单元,22-中间层操作平台,23-拉紧杆,24-竖向杆,25-最上层操作平台,26-最下层操作平台,27-定位板,28-连接销,29-调节螺栓,30-竖向调整装置,31-模板,32-水平调整装置,33-定位轮,34-丝杆,35-连接板,36-锁紧螺帽,37-支撑板,38-箱体,39-安装板,40- 滚轮,41-连接轴,42-吊装架,43-细调螺母,44-连接杆,45-下锁紧螺母,46-粗调螺母,47- 吊装板,48-上锁紧螺母,49-套筒扳手,50-导向轨道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1至图5所示,超高层建筑施工综合模架系统,包括由若干个爬模单元21依次围绕形成的立体结构的爬升系统17,所述立体结构的内部设置有若干个并列设置的顶升单元20 构成的顶升系统16,且爬升系统17和顶升系统16之间形成用于浇筑混凝土墙体的空间,爬升系统17和顶升系统16均能够进行竖直方向移动,爬模单元21中位于立体结构的同一侧壁的爬模单元21均与靠近该侧壁的顶升单元20对应并且能够同步运动或分别运动,顶升单元上安装有竖向调整装置30和水平调整装置32分别对竖向位置和水平位置的定位连接点进行定位,每个顶升单元中均设置有若干组用于增强结构稳定性的拉紧装置。本发明在核心筒外部施工及防护采用爬模,核心筒内部施工及防护采用钢平台顶升的方式,即简称为内顶外爬 (或外爬内顶)模架体系,既可整体同时爬升和顶升,也可以根据施工流水进度安排分别独立爬升和顶升。内部顶升又根据项目不同分为N个独立的单元,即可每个单元单独顶升,也可实现整体顶升,还能根据现场需要实现任意1-N个单元之间的组合顶升,本发明的五层操作工作面在每层都有很大的操作空间。特别是最上面三层作业面布置更加优化,最上面一层只安装布料机,堆码材料和作业空间宽敞;第二层作业面方便布置有工具箱和工具房,便于作业量最大的平台工作人员减少工作准备时间并提高作业效率同时布置有6吨消防水池防火控制可靠;第三层作业面主要用于每次顶升准备和操作控制,该层的每个单元有一套电气和液压控制系统,电控和液压管线布置紧凑,在顶升过程和施工中对电控和液压管线的可能损害降到最低,同时也便于控制操作。在其余各层都有很大的操作空间便于设置每一工种的施工机具、方便工人作业并节约大量的工作准备时间;从而最终实现系统承载力更好,自重轻,重心低,结构安全性更好,施工作业面开阔,每次爬升准备时间和提升时间最短,工效最高,在超高层建筑的标准层施工中比其它系统可节约工期一天以上,施工结束后只需极少的改动便可重复利用于其他超高层和普通高层建筑的施工,综合经济效益是现有系统无法比拟的。
实施例2:
如图6、图7所示,在实施例1的基础上,顶升单元20包括下支撑架11和上支撑架7,且上支撑架7设置在下支撑架11的正上方,所述上支撑架7上安装有液压缸3,液压缸3中设置有油杆8,油杆8底部穿过上支撑架7后与下支撑架11固定,顶升时以下支撑架11或上支撑架7为支点,上支撑架7或下支撑架11均能在液压缸3和油杆8作用下能够进行竖直移动,同时下支撑架11能够插入到上支撑架7中,在进行顶升时通过上支撑架7和下支撑架 11分别做支点,实现向对应的顶升,能够使得顶升一次到位,而且这种结构所需顶升空间小,能够合理地分布顶升力,使得所需顶升油缸能够采用现有普通油缸,易于组装和维护,节约成本。
液压缸3的支撑结构由若干个依次连接且同轴的筒体构成,并且筒体的连接处形成密封,最下方的筒体与上支撑架7固定,最上方的筒体与操作平台固定。筒体的连接处均设置有导向连接板1,每个连接处的导向连接板1均为两块,且对称设置在筒体的两侧并贴紧固定,筒体的连接处位于导向连接板1的范围中。一般导向连接板1是设置在每个筒体的端头处,通过高强度螺栓2来进行连接,使得导向连接板1穿过通道后能够形成与筒体的贴紧,使得固定时定位和限位都更加精确。筒体的数量和长度根据高层建筑实际层高常用模数来设定,液压缸的工作行程按照满足建筑标准层高来确定,使液压缸一次顶升到位。特殊楼层采用多一次预埋,多一次顶升方式解决,使采用的液压缸通用性更好且今后不同工地的重复利用率更高。还在油缸上有正方形开口,便于意外情况更换油缸。油缸和油缸承载结构基本模数采用3米高度,本实施项目按模数加高高度为4.5米,具体的针对性项目标准层高按照优先数系原则加高,使整个系统满足几乎所有高层建筑的施工要求,使所有结构件和主要液压件能最大限度提高利用率。
下支撑架11和上支撑架7上均设置有连接件,连接件穿过对应的下支撑架11或上支撑架7后与剪力墙9中的预埋件连接。其中与上支撑架7连接的连接件命名为连接件一6,与下支撑架11连接的连接件命名为连接件二10,连接件一6和连接件二10均采用2颗10.9级M36高强度连接螺栓。下支撑架11和上支撑架7的具体结构是:下支撑架11包括水平架一,水平架一为内部中空的矩形框架,水平架一下方设置有两块相互平行的竖直杆一,竖直杆一的顶端均与水平架一垂直固定,且竖直杆一均贴合在剪力墙9上,连接件垂直穿过竖直杆一并与剪力墙9中的预埋件连接,在水平架一和竖直杆一之间设置有两根相互平行的斜杆一,斜杆一的两端分别与水平架一和其中一根竖直杆一固定,相互连接的竖直杆一、斜杆一和水平架一组成一个直角三角形。上支撑架7包括水平架二,水平架二为内部中空的矩形框架,下支撑架设置在矩形框架的端面范围中,水平架二下方设置有两块相互平行的竖直杆二,竖直杆二的顶端均与水平架二垂直固定,且竖直杆二均贴合在剪力墙9上,连接件垂直穿过竖直杆二并与剪力墙9中的预埋件连接,在水平架二和竖直杆二之间设置有两根相互平行的斜杆二,斜杆二的两端分别与水平架二和其中一根竖直杆二固定,相互连接的竖直杆二、斜杆二和水平架二组成一个直角三角形。水平架一的顶面和水平架二的顶面均固定有安装板,液压缸3固定在水平架二上的上安装板39上,油杆8固定在水平架一的下安装板14上。水平架二上设置有法兰连接基座5,法兰连接基座5固定在水平架二上的上安装板39上,液压缸3底部固定在法兰连接基座5上,油杆8顶部穿过法兰连接基座5后插入到液压缸3中。水平架一的上方设置有安装座13,安装座13固定在水平架一的下安装板14上,油杆8的底端插入到安装座13中并固定。液压缸3还有另一种固定方式,其顶部通过销轴连接固定在操作平台上,底部不和上支撑架7固定,油杆8的底端插入到安装座13中并固定,安装座13的顶面内凹形成安装槽,油杆8的底端插入到安装槽中,安装槽中设置有锁紧销15,锁紧销15同时穿过油杆8和安装座13。安装板都是采用矩形方钢构成,而下安装板39为一根矩形方钢用于法兰连接基座5夹持,上安装板39由于油杆8要穿过,所以为两根矩形方钢。上支撑架7的尺寸要大于下支撑架11,上支撑架7如果从竖向剖开后侧视方向可以看作是两个直角三角形,下支撑架11和油杆8则是能够从该两个直角三角形之间穿过,形成顶升,同时为了进一步增加稳定性,还在下支撑架11中设置有多根肋板,肋板将下支撑架11中的两个直角三角形连接起来,使得结构更加稳定,同时还在上支撑架7的每个直角三角形中、下支撑架11的每个直角三角形中都设置有多根肋板进行连接,使得其分为多个小三角形,使得稳定性得到加强。支撑架的结构通过上述方式设计,能够保证使用过程中的稳定性,而且在满足支撑的同时整体结构简化,使得操作过程简便,顶升支撑结构能有效克服现有模架体系的缺点,具有承载好,自重轻,连接可靠且操作简便。每一支撑架体采用空间三角桁架结构,受力明确,具有很高的承载能力,单点能够承受80吨的竖向荷载。
本发明的设计采用逆向思维,首先按照市场上普遍采用的成熟可靠的顶升油缸的最大承载力F来确定支撑点的个数n(n=P/F,P-单元总荷载)。以南宁华润东写字楼为例:核心筒分六个模块,最大模块单元的自重为100吨,各种活荷载80吨,取用最不利的效应设计值为 240吨,目前市场上普遍采用的成熟可靠的顶升油缸的最大承载力为80吨(缸径150MM),支撑点个数n=240/80=3,每一模块采用为4个顶升油缸。
控制系统也采用同样的设计思路选取市场最成熟可靠的液压控制系统(系统的额定压力p 满足油缸最大承载力F的要求,p=F/S,S-油缸面积)以南宁华润东写字楼为例:系统需要的额定压力为:p=800000/70650=11.4Mpa,根据市场供货可有系统压力15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa、 35Mpa等供选择,根据经济比较选取额定压力25MPA的系统,既能保证足够的富裕和安全又有很好的经济性。
支撑油缸的结构设计采用40号槽钢组合的型钢桁架结构,制造简单,受力明晰、可靠,既保证了受力的强度要求又具有很好的稳定性。同时油缸置于双槽钢中间,便于对油缸的保护,在工作状态或转运时不会因为意外对油缸造成碰撞损害。
油缸和油缸承载结构基本模数采用3米高度,使整个系统满足几乎所有高层建筑的施工要求,具体的针对性项目标准层高按照优先数系原则加高(比如南宁华润东写字楼设计为总高度为5米),使所有结构件和主要液压件能够最大限度提高利用率。
油缸与支撑结构的连接采用销轴连接,便于提高安装拆卸的效率,还在油缸的承载结构在顶部开有一个方形孔洞,为由于意外情况油缸更换留有更换空间,便于意外损坏情况发生时对油缸更换,不影响施工工期。
实施例3:
如图10、图11和图12所示,在上述实施例的基础上,由于在顶升时有两种状况需要调整,所以本方案具有两种调节功能,一是通过水平调节机构在支撑板37上移动实现大范围的调节,这种调节一般是顶升空间内部产生变化时使用;另一种是通过调节使得定位轮33进行水平移动,这种调节主要是针对墙面不平整时使用,来保持对墙面的压紧状态而承受力,从而防止倾斜,本系统具备大小范围能够同时调整的功能,在顶升时保证了系统的稳定性。
其使用时,根据需要调节的范围,先进行大范围调节,移动安装板39在支撑板37的位置,达到合适位置后,再将四个高强度螺栓对应插入到螺纹孔中形成固定,然后转动丝杆34,使得连接板35产生移动,而将定位轮33压紧在墙面上,为了能够将定位轮33与墙壁进行接触,使得保持压紧力,要将定位轮33的轮面设置在连接板35远离箱体38的一端的外部,然后转动锁紧螺帽36,使得其压紧在箱体38壁面上,实现将丝杆34位置进行固定,防止在工作时产生移动而破坏稳定性造成倾斜。
连接板35为两块时,定位轮33设置在连接板35之间的这种方式能够使得定位轮33稳定性更高,不会产生变形,压紧时受力稳定。
实际使用时,是多个本发明配合使用,根据墙壁厚度或者平整度变化从而对实现对墙面的多点接触压紧,使得系统保持竖直状态,其各点受力使得结构不会倾斜,工作时更加稳定。
竖向调整装置包括安装在顶升架上的导向轨道50,顶升架与顶升单元连接,导向轨道50 能够在顶升架上水平移动,导向轨道50上安装有能够沿着导向轨道水平移动的导向安装架。现有模板的悬挂结构都采用手动或电动链子葫芦与模板进行连接,由于悬挂点和模板之间的高差大,采用的链子葫芦的长度很长,这种柔性的连接方式就造成模板在就位时定位准确性不高,为了保证模板的准确定位要做很多调节,浪费大量的安装和准备时间,功效低。而本方案设计的模板悬挂结构由于且悬挂点和模板之间的高差小,采用刚性连接方式,悬挂点采用导向轨道50作为模板的悬挂支撑,模板则通过导向安装架悬挂在导向轨道50上,在导向轨道50的端部有可以对滚轮位置进行调节的挡块,第一次模板就位时准确就位,其位置通过定位挡块进行调节,调节好后将定位挡块固定在导向轨道50上,第一次就位施工完成后,在以后的模板就位时便不需要对模板进行调节,只需要将模板的导向安装架向前将滑到第一次调节好的挡块位置便可以对模板实现准确的定位,大大的提高了模板就位安装的功效。其调整的顺序为,先是剪力墙厚度变化时调整导向轨道50在顶升架的水平位置,然后才调整挡块相对于导向轨道50的位置,最后才是导向安装架相对于导向轨道50的位置,实现逐级和根据需要调整,提高了安装效率。
将导向安装架分为滚轮40和吊装架42,滚轮40设置在导向轨道50中并能够沿着导向轨道50水平移动,吊装架42设置在导向轨道50下方并与滚轮40连接。最好将吊装架42的横截面呈凵字型,便于模板悬挂时的稳定性,滚轮40和导向轨道50均设置在吊装架42的空腔中,滚轮40中设置有连接轴41,连接轴41穿过滚轮40的中心后与吊装架42连接,并且滚轮40能够绕着连接轴41的轴线转动。还在吊装架42中设置有连接杆44,连接杆44穿过吊装架42的中心且位于导向轨道50下方,并且连接杆44底端穿过与模板31连接的吊装板 47,且连接杆44能够沿着铅垂方向进行移动。连接杆44外壁上设置有细牙螺纹段和粗牙螺纹段,且细牙螺纹段设置在粗牙螺纹段上方,连接杆44外壁上依次套有细调螺母43、上锁紧螺母48、下锁紧螺母45和粗调螺母46,且吊装架42设置在细调螺母43和上锁紧螺母48 之间,吊装板47设置在下锁紧螺母45和粗调螺母46之间。
导向轨道50有两种材料构成,一是用工字钢,滚轮40为两个,其中一个滚轮40设置在工字钢的一个内腔中,另一个滚轮40设置在工字钢的另一个内腔中,并能够沿着工字钢的内腔移动,工字钢的材料在工地上获取,或者可以采用工地上废弃的工字钢,利用两侧对称形成的内腔来放置滚轮40和挡块,能够保证移动时的平稳性。二是采用槽钢,两块槽钢的开口相互远离后焊接或通过螺栓连接为整体结构,滚轮40为两个,其中一个滚轮40设置在一个槽钢的内腔中,另一个滚轮40设置在另一个槽钢的内腔中,并能够沿着槽钢的内腔移动。槽钢的材料在工地上获取,或者可以采用工地上废弃的槽钢,将两块槽钢开口向背后焊接,然后滚轮40各自在一块槽钢中移动,其槽深便于卡紧不易脱落,能够保证移动时的平稳性。
导向轨道50中设置有挡块,且挡块能够在导向轨道50中移动并固定,导向安装架的移动轨迹在挡块和导向轨道50远离挡块的一端之间,在挡块上设置有条形通孔,条形通孔中设置有锁紧销,且锁紧销同时穿过条形通孔和导向轨道50,锁紧销能够在条形通孔中移动。角钢制作的挡块一般是设置在支撑架的端部,其可以对滚轮位置进行调节在第一次模板就位时对准确就位位置通过定位挡块进行调节,调节好后将定位挡块通过锁紧销这种高强螺栓将固定在导向轨道50上,第一次就位施工完成后,在以后的模板就位时便不需要对模板进行调节,只需要将模板的滚轮悬挂结构向前将滚轮滑到第一次调节好的挡块位置便可以对模板实现准确的定位,大大的提高了模板就位安装的功效。对于在浇筑的剪力墙厚度发生变化的地方通过在工字钢或双槽钢组合的导向轨道上提前加工形成的跟随剪力墙厚度同步变化的连接孔,而顶升架上也设置有连接孔,该连接孔与相同的剪力墙厚度相对应,此连接孔数量少于导向轨道上的连接孔,导向轨道50相对于顶升架横向移动,在合适的位置固定,连接孔中设置有锁紧螺栓,锁紧螺栓穿过连接孔后与顶升架连接,这样来实现剪力墙厚度变化时快速实现模板的准确定位。
本方案设计的具体调节方式是:
(1)通过M20的连接杆44对模板和悬挂点之间进行连接,刚性连接杆44上端为M20x1 的高精度细牙螺纹,下端为M20x2.5的普通粗牙螺纹,连接杆44的上下端均有各一对调节和锁紧螺母;
(2)首先对有顶升安装连接孔的模板2,根据设计的上、下支座上M36连接螺栓的安装尺寸,在模板2制作完成后,经过时效处理待内应力完全释放后,送到机械加工厂利用镗床根据设计的安装尺寸进行加工,尺寸精度控制在±0.1毫米,使模板安装满足精确定位的第一步要求;
(3)在模板第一次安装调试时,对竖向高程进行两步调节:
第一步调节:我们对竖向高程位置通过刚性连接杆下端为M20x2.5的普通粗牙螺纹进行调节,螺母正反旋转一圈调节的模板2上下调节距离为2.5MM,最大调节距离为±10CM,初步调节到和标准值误差在±3MM以内,然后用锁紧螺母进行锁定防止距离变动。
第二步调节:进行竖向高程测量,精确测定出和设计标准值的差值,对需要第二次调节的差值通过上端为M20x1的高精度细牙螺纹调节,螺母通过专用的带刻度的套筒扳手49进行调节,套筒上一周360度范围内分为10个均分的刻度,每旋转一个刻度对应调节的基准点能使竖向高程产生0.1MM的精确变化(360度范围内10个刻度一共产生1毫米的竖向高程变化),通过对上端M20x1的高精度细牙螺纹的调节实现竖向精确定位,调节范围为0至±3 毫米,通过带刻度的套筒竖向高程位置精度可控制在±0.1毫米以内(从而使竖向高程有效实现精确控制),调整好后用锁紧螺母进行锁定防止距离变动。
在模板第一次安装调试时,对水平位移进行如下调节:
通过对水平方向的位置进行测量,记下测量出的差值,利用和悬挂的模板平行方向的调节滚轮上面的调节螺栓进行调节,调节滚轮在剪力墙的四个支撑面均有布置,每次通过对和悬挂的模板平行方向的调节滚轮上面的调节螺栓进行调节,达到对水平位置进行精确控制的目的。
在对模板第一次安装测量调试完成后,在模板的定位点安装M36的定位预埋件。然后进行模板的安装,安装完毕随着砼浇筑结束即完成了一个标准层的施工。
在第一次标准层施工完成后,以后的每次标准层施工调节只需要先进行检测,由于本模架系统具有可靠的竖向防倾装置,在每次正常的顶升状态下,水平位置不会发生变化也无需进行调节(如由于施工意外产生了变化只需通过按照第一次安装时对水平位移的调节方法进行调节即可)。在竖向高程检测后根据误差值也最多进行一步竖向的精确调节,使后续每次标准层的模板施工效率大大提高。
通过在南宁项目施工来看,在以后每次标准层的施工过程中,每次测量的竖向和水平方向的位置偏差极少,经过十个标准层的施工才需要对水平和竖向定位进行一次调试,真正实现了对竖向高程和水平位置精确定位的功能,同时对施工测量定位起到很好的辅助作用,极大地提高了施工效率。有效的克服了传统的链子葫芦连接定位准确性不高,每次在模板的准确定位时都需要做很多调节,浪费时间、施工功效低的缺点。
实施例4:
如图8、图9所示,在上述实施例的基础上,拉紧装置包括拉紧杆23,拉紧杆23设置在与其相邻的操作平台之间,且拉紧杆23的两端分别与对应的操作平台连接,其中相邻的操作平台之间均设置有竖向杆24,竖向杆24的两端分别与对应的操作平台固定,并且竖向杆24 设置该楼层间的拉紧杆23之间。通过多根拉紧杆23和竖向杆24的共同作用,使得操作平台之间的受力进行合理的分配,所有的部件能够保持均衡受力,从而减轻结构自重,同时整个系统的结构更加稳定。
操作平台的数量为若干层,其中最上面三层中每相邻的两层操作平台之间均设置有两根拉紧杆23,所有的拉紧杆23形成X形结构;竖向杆24设置在相邻的操作平台之间的两根拉紧杆23之间,并且竖向杆24的两端分别与对应的操作平台垂直固定;操作平台中最上层操作平台25的底面、最下层操作平台26顶面和中间层操作平台22均设置有两块定位板27,其中竖向杆24设置定位板27之间,中间层操作平台22上两块定位板27的两端均穿过该操作平台分别设置在最上层操作平台25和中间层操作平台22之间、中间层操作平台22和最下层操作平台26之间,并且所有拉紧杆23的一端分别对应与定位板27的一端连接;拉紧杆23的一端均安装有调节螺栓29,位于最上层操作平台25和中间层操作平台22之间的拉紧杆23的调节螺栓29均与设置在最上层操作平台25的底面上的定位板27连接,位于中间层操作平台22和最下层操作平台26之间的拉紧杆23的调节螺栓29均与穿过中间层操作平台22 的定位板27的底部连接,并且该调节螺栓29能够绕着与其连接的定位板27的连接处转动;所述定位板27和拉紧杆23之间、定位板27和调节螺栓29之间分别设置有连接销28,连接销28同时穿过对应的定位板27、拉紧杆23或调节螺栓29,且拉紧杆23和调节螺栓29均能够绕着对应的连接销28的轴线转动。其进行拉紧调节时,先调节位于最上层操作平台25和中间层操作平台22之间的拉紧杆23的调节螺栓29,然后再对位于中间层操作平台22和最下层操作平台26之间的拉紧杆23的调节螺栓29进行调节,这种顺序才能增加系统结构稳定性,最上层操作平台25是作为主要的受力层,通过拉紧杆23将其力分散出来,调整调节螺栓29对拉紧杆23的拉紧状态进行调节,使得拉紧杆23通过调节螺栓29绕着连接销28转动,改变其长度和角度,最终将拉紧杆23拉紧,得到合理的分配和承载,最终实现最稳定的状态,通过设计本可调架体结构,增加了顶升系统的结构稳定性,并减轻了结构自重。由于最上层操作平台25是主要的承重层面,所以最上层操作平台25的厚度要大于中间层操作平台22的厚度和最下层操作平台26的厚度。
而为了使得施工电梯到达平台工作面,还设置有平台连接结构,图中未画出具体结构,包括固定在工作平台底面上的支撑架体,支撑架体内部设置有若干个导向装置,电梯架穿过支撑架体内部并同时与所有的导向装置靠近,在导向装置随着工作平台移动过程中其沿着电梯架外壁移动。目前施工电梯如果按照常规设计,随着楼层施工层数和高度的增加,每一次电梯加高耗费时间长,施工人员起码有半天的时间无法到达顶模工作面,浪费中间等待时间,其进行处理后的架体虽然能够与标准节连接,使得标准节能够快速加装,满足施工电梯安全运行,但是架体本身制作安装麻烦且成本高,而本方案则是通过在工作平台底面上固定支撑架体,在支撑架体内部设置有若干个导向装置,电梯架穿过支撑架体内部并同时与所有的导向装置靠近,在导向装置随着工作平台移动过程中其沿着电梯架外壁移动。通过这种结构,随着施工电梯标准节的加装,而导向装置始终是沿着标准节表面移动,使施工电梯的悬臂端变为滑动支座,使施工电梯的悬臂长度增加了一倍,每次顶模顶升完成后滑动支座仍然对电梯标准节保持滑动支撑,使电梯能够及时投入使用,即作业人员在顶模顶升过程中也不会对电梯的使用造成影响。
为了保证受力的均衡性和安全性,最好是将导向装置进行对称设置,即导向装置中每个导向装置和另一个导向装置分别沿着电梯架的中心对称设置。
而导向装置的具体结构有两种方式,其中一种是在导向装置中每个导向装置均包括导向轮和安装板,安装板均与支撑架体内壁垂直固定,导向轮上设置有销轴,销轴穿过导向轮的中心后与安装板固定,且导向轮能够绕着销轴转动,导向轮的轮面与电梯架的主管外壁靠近。另一种是导向装置中每个导向装置均包括导向轮和两块安装板,同一导向装置中的安装板相互平行且均与支撑架体的同一内壁垂直固定,导向轮设置在同一导向装置中的两块安装板之间,导向轮上设置有销轴,销轴穿过导向轮的中心后两端分别与安装板固定,且导向轮能够绕着销轴转动,导向轮的轮面与电梯架的主管外壁靠近。根据实际需求进行选择。
其中导向轮的轮面与电梯架的主管外壁之间的间隙优选为0.5mm。在这种间隙下,能够实现精确配合,使顶模顶升完成后仍然对电梯标准节形成可靠的支撑。最好将导向装置中与同一根主管外壁靠近的导向装置为两个,且该两个导向装置的导向轮垂直设置。这样同一根主管被两个导向轮夹持动作,其动作能够保持一致,移动稳定性更高。在支撑架体上与平台每一连接处设置有四个高强度螺栓,且高强度螺栓均同时与支撑架体和工作平台连接,还可以通过销轴进行连接,根据施工具体情况进行设定,只要能够保证支撑架体和工作平台固定稳固性即可。
其具体的连接方法是:
第一步:做好准备,提前安装好最上面一道施工电梯与建筑主体之间的附着装置;
第二步:打开顶面施工电梯标准节处的顶盖,将与顶模要顶升同高度的电梯标准节从顶盖处穿过与之前的电梯架连接好,同时检查滑动支架滚轮与施工电梯标准节之间的间隙是否在0.5毫米以内,并保证滚轮转动灵活;
第三步:按照顶模顶升的标准程序进行顶模的顶升;
第四步:顶模顶升完成后检查支架滚轮与施工电梯标准节是否可靠支撑,并检查他们之间的间隙是否在0.5毫米内,检查完毕盖上顶盖板,施工电梯即可正常投入运行;
第五步:在每次顶模顶升完成后,施工电梯就可以同步投入运行。
而为了对大面积内外模板安装间隙进行调节,设计了快装式结构,图中未画出具体结构,包括由若干块模板和角模板依次排布形成的墙体所构成的矩形电梯井筒,角模板设置在墙体的转角处,所述模板、角模板上均固定有定位板二,并且定位板二之间设置有导向连接板,相邻的模板之间的导向连接板同时与定位板二固定,在每块墙体转角相交处的角模板上设置有搭接板,搭接板同时贴合在该处的模板上。在建筑中,尤其是现今的钢筋混凝土浇筑成型的建筑中,都需要预先搭设模板,以便于对混凝土的浇筑成型,而混凝土浇筑时有挤压力,很容易导致模板产生移动,所以模板就需要相互之间固定牢固,但是后期拆模时,太复杂的固定方式又会造成拆模麻烦,影响施工周期。而且混凝土浇筑后,不可避免地会有模板移动现象发生,但是现有技术是在浇筑时发现产生位移后混凝土未干而不能采取措施,混凝土容易从缝隙中漏出而影响墙体的质量,本方案设计的结构,其结构简单,在保证模板固定质量的前提下组装快速方便,能够对缝隙进行调整,从而在浇筑混凝土时任何可能的位移都能够通过搭接板及时对间隙进行自动调节,确保在浇筑砼的过程中不会产生间隙,有效防止混凝土漏出,保证了墙体的质量。
实际应用时,搭接板部分弯曲为弧形,并且弧形开口是向着电梯井外部,其与转角部位墙体的角模板固定,并且贴合在与该墙体靠近的另一块模板外壁上,实际上也是将搭接板设置在模板朝向混凝土的一面,其弯曲弧顶朝向混凝土,这样进行调节时混凝土对搭接板的挤压力朝向搭接的模板,搭接板受到的挤压力将搭接板压平贴在相连接的模板上,由于是多块模板进行拼装,而且为了保证对调节缝隙范围全覆盖,所以搭接板的长度与模板需要的长度一致,搭接板的宽度根据具体调节缝隙范围而定(一般为0-50毫米)。
为了保证模板连接的牢固性,所以需要将每块模板上的定位板二为两块且相互平行,导向连接板设置在两块定位板二之间。而且定位板二优选为槽钢,其槽口相互远离设置,导向连接板的数量为两块且相互平行。随着施工进行,定位板的表面上不可避免地要粘上水泥块,如果此时不设置导向连接板而直接将定位板连接,其不平整的表面无法贴紧结合,而造成间隙,影响砼浇筑质量,设置定位板后,定位板的长度沿模板的宽度通长设置,而且导向连接板较短便于将表面加工光滑,这样导向连接板和定位板能够快速贴合后并形成较为牢固的固定。
还在连接板上设置有锥形销,锥形销同时穿过连接板和定位板,定位板上设置有若干个锁紧孔,导向连接板上设置有四个通孔,锥形销穿过四个通孔后插入到对应的锁紧孔中。锥形销本身易于获得,同时具有自锁紧功能,让导向连接板与定位板轻松实现十分平整的表面贴合,同时在模板第一次拼装时进行位移调整时,能够及时松动锥形销选择合适的位置进行固定,最终利用搭接板实现对间隙可能的调节范围全覆盖,保证墙体成型的质量。还在锥形销上开设有两个销孔,两个销孔之间的距离大于定位板之间的距离,在锥形销插入后通过销轴插入销孔对锥形销进行固定。
还在本发明中设置有可靠性高的大间距超高层建筑剪力墙施工模板拉杆结构,图中未具体画出该结构,其包括若干组相互平行设置的支撑模板,支撑模板中相邻的支撑模板之间均设置有若干组支撑骨架,且支撑骨架分别与其靠近的支撑模板连接,在支撑模板上设置有拉紧装置,且拉紧装置穿过所有的支撑模板并与最外侧的支撑模板固定。目前建筑施工时模板采用拉杆结构是非常常见的技术,而现有的模板的拉结间距一般为600-800MM,由于超高层建筑的剪力墙中主要采用大型钢板组焊形成的各型型钢作为主要受力构件,且每一构件都较大,断面都在1000MM以上,由于结构和技术的限定,为了保证施工的安全性和受力稳定性,目前采用的模板的拉结间距一般为600-800MM,这就造成模板的拉结位置对拉连接杆要贯穿钢板组焊形成的型钢,在每一贯穿的拉结位置要对型钢进行穿孔处理,不但费时,同时对型钢也会造成损坏。而本方案通过改变受力结构,通过支撑骨架实现节约用钢量,同时使大模板的支撑刚度提高,使设计的大模板在完全满足刚度和强度的条件下,拉结的最大支撑间距达到了1200MM,使得剪力墙内的任一型钢都不需要进行打洞处理的方式就可进行模板固定拉结,在模板对拉连接时效率极高。
支撑骨架优先为不等边角钢,且该角钢的长边垂直于支撑模板,短边平行于支撑模板,最好是将不等边角钢的短边均远离支撑模板形成的结构中心处。不等边角钢的尺寸设计为 80*50*5mm。经过实验,将不等边角钢的长边80作为主要的受力方向,这样不但主要支撑骨架节约了26%的用钢量,同时使大模板的支撑刚度提高了60%,使我们设计的大模板在完全满足刚度和强度的条件下,拉结的最大支撑间距达到了1200MM,使得剪力墙内的任一型钢都不需要进行打洞处理的方式就可进行模板固定拉结,在模板对拉连接时效率极高。
为了增加整个模板结构的稳定性,还在支撑模板中最外侧的支撑模板上设置有背楞,且背楞与该支撑模板固定,拉紧装置穿过背楞并与背楞固定。而拉紧装置优选拉杆和锁紧螺母的配合,拉杆穿过所有的支撑模板和背楞,锁紧螺母套在拉杆上并与背楞远离支撑模板的面接触。拉杆和锁紧螺母配合的方式是工地上非常常见的结构,也便于装卸和降低使用成本,保证拉紧的质量,本发明经过实验,拉杆中相邻拉杆之间的距离大于1000mm时能够满足使用要求,从而完全避开型钢,不需要在型钢上开孔,保证型钢的完整性,使得型钢的刚度和强度满足,并且因为没有中间处理过程,缩短了中间等待时间,大大节约了施工周期。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.超高层建筑施工综合模架系统,包括由若干个爬模单元(21)依次围绕形成的立体结构的爬升系统(17),其特征在于,所述立体结构的内部设置有若干个并列设置的顶升单元(20)构成的顶升系统(16),且爬升系统(17)和顶升系统(16)之间形成用于钢结构和钢筋安装及浇筑混凝土墙体的作业空间,爬升系统(17)和顶升系统(16)均能够进行竖直方向移动,爬模单元(21)中位于立体结构的同一侧壁的爬模单元(21)均与靠近该侧壁的顶升单元(20)对应并且能够实现同步运动或分别运动,顶升单元上安装有竖向调整装置(30)和水平调整装置(32)分别对竖向位置和水平位置的定位连接点进行定位,每个顶升单元中均设置有若干组用于增强结构稳定性的拉紧装置;
所述拉紧装置包括拉紧杆(23),拉紧杆(23)设置在与其相邻的操作平台之间,且拉紧杆(23)的两端分别与对应的操作平台连接,其中相邻的操作平台之间均设置有竖向杆(24),竖向杆(24)的两端分别与对应的操作平台固定,并且竖向杆(24)设置在两个操作平台对应的楼层的拉紧杆(23)之间;
所述操作平台的数量为若干层,其中最上方的三层操作平台中每相邻的两层操作平台之间均设置有两根拉紧杆(23),所有的拉紧杆(23)形成X形结构;竖向杆(24)设置在相邻的操作平台之间的两根拉紧杆(23)之间,并且竖向杆(24)的两端分别与对应的操作平台垂直固定;操作平台中最上层操作平台(25)的底面、最下层操作平台(26)顶面和中间层操作平台(22)均设置有两块定位板(27),其中竖向杆(24)设置定位板(27)之间,中间层操作平台(22)上两块定位板(27)的两端均穿过该操作平台分别设置在最上层操作平台(25)和中间层操作平台(22)之间、中间层操作平台(22)和最下层操作平台(26)之间,并且所有拉紧杆(23)的一端分别对应与定位板(27)的一端连接。
2.根据权利要求1所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述顶升单元(20)包括下支撑架(11)和上支撑架(7),且上支撑架(7)设置在下支撑架(11)的正上方,所述上支撑架(7)上安装有液压缸(3),液压缸(3)中设置有油杆(8),油杆(8)底部穿过上支撑架(7)后与下支撑架(11)固定,顶升时以下支撑架(11)或上支撑架(7)为支点,上支撑架(7)或下支撑架(11)均能在液压缸(3)和油杆(8)作用下能够进行竖直移动,同时下支撑架(11)能够插入到上支撑架(7)中;下支撑架(11)和上支撑架(7)上均设置有连接件,连接件穿过对应的下支撑架(11)或上支撑架(7)后与剪力墙(9)中的预埋件连接。
3.根据权利要求2所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述液压缸(3)的支撑结构由若干个依次连接且同轴的筒体构成,并且筒体的连接处形成密封,最下方的筒体与上支撑架(7)固定,最上方的筒体与操作平台固定,在筒体的连接处均设置有导向连接板(1),每个连接处的导向连接板(1)均为两块,且对称设置在筒体的两侧并贴紧固定,筒体的连接处位于该导向连接板(1)的范围中。
4.根据权利要求1所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述水平调整装置(32)包括水平调节机构、支撑板(37)和安装板(39),安装板(39)的底面贴在支撑板(37)的顶面上,支撑板(37)与顶升单元(20)连接,水平调节机构固定在安装板(39)的顶面上,且水平调节机构能够在支撑板(37)上移动,调节机构上设置有与剪力墙(9)接触的定位轮(33),水平调节机构能够对定位轮(33)的位置进行调节使得定位轮(33)进行水平移动。
5.根据权利要求4所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述水平调节机构包括箱体(38),箱体(38)设置在安装板(39)上,箱体(38)中设置有丝杆螺母副,箱体外部设置有连接板(35),连接板(35)一端插入到箱体(38)中与丝杆螺母副连接,且连接板(35)能够在丝杆螺母副作用下进行水平移动,定位轮(33)与连接板(35)连接,定位轮(33)能够绕着其自身轴线转动;所述丝杆螺母副包括丝杆(34)、螺母和螺母座,螺母套在丝杆(34)上,螺母座安装在螺母上,连接板(35)与螺母座固定,丝杆(34)一端穿过箱体(38)设置在箱体(38)远离定位轮(33)的一端的外部,丝杆(34)设置在箱体(38)外部的部分上套有锁紧螺帽(36)。
6.根据权利要求5所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述竖向调整装置(30)包括安装在顶升架上的导向轨道(50),顶升架与顶升单元(20)连接,导向轨道(50)能够在顶升架上水平移动,导向轨道(50)上安装有能够沿着导向轨道水平移动的导向安装架;所述导向轨道(50)中设置有挡块,且挡块能够在导向轨道(50)中移动并固定,导向安装架的移动轨迹在挡块和导向轨道(50)远离挡块的一端之间,在挡块上设置有条形通孔,条形通孔中设置有锁紧销,且锁紧销同时穿过条形通孔和导向轨道(50),锁紧销能够在条形通孔中移动。
7.根据权利要求6所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述导向安装架包括滚轮(40)和吊装架(42),滚轮(40)设置在导向轨道(50)中并能够沿着导向轨道(50)水平移动,吊装架(42)设置在导向轨道(50)下方并与滚轮(40)连接,吊装架(42)中设置有连接杆(44),连接杆(44)穿过吊装架(42)且位于导向轨道(50)下方,并且连接杆(44)底端穿过与模板(31)连接的吊装板(47),且连接杆(44)能够沿着铅垂方向进行移动;所述连接杆(44)外壁上设置有细牙螺纹段和粗牙螺纹段,且细牙螺纹段设置在粗牙螺纹段上方,连接杆(44)外壁上依次套有细调螺母(43)、锁紧螺母和粗调螺母(46),且吊装架(42)设置在细调螺母(43)和锁紧螺母之间,吊装板(47)设置在锁紧螺母和粗调螺母(46)之间。
8.根据权利要求1所述的超高层建筑施工综合模架系统,其特征在于,所述拉紧杆(23)的一端均安装有调节螺栓(29),位于最上层操作平台(25)和中间层操作平台(22)之间的拉紧杆(23)的调节螺栓(29)均与设置在最上层操作平台(25)的底面上的定位板(27)连接,位于中间层操作平台(22)和最下层操作平台(26)之间的拉紧杆(23)的调节螺栓(29)均与穿过中间层操作平台(22)的定位板(27)的底部连接,并且该调节螺栓(29)能够绕着与其连接的定位板(27)的连接处转动;所述定位板(27)和拉紧杆(23)之间、定位板(27)和调节螺栓(29)之间分别设置有连接销(28),连接销(28)同时穿过对应的定位板(27)、拉紧杆(23)或调节螺栓(29),且拉紧杆(23)和调节螺栓(29)均能够绕着对应的连接销(28)的轴线转动。
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