CN1080801C - 一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法 - Google Patents

一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法 Download PDF

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Abstract

一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，主要是将建筑物所需的支撑柱均采用楼层钢立柱，各建筑层面均建造在与各楼层钢立柱相铆接定位的钢梁上，上述楼层钢立柱均由设置于地面以下的液压顶升装置同步的逐层顶出，采用该方法，不仅能有效地克服现有技术的建筑周期长、建筑施工费用高以及对施工人员安全难以保障等不足，而且可广泛应用于高层或超高层建筑、大面积的室内无柱建筑以及各种大跨度桥梁等特种建筑的建造。

Description

一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法
本发明涉及一种可适应于各种建筑，尤其是适应于各种高层的大型建筑物、大型的室内无柱建筑以及单层及多层跨江、跨海高架桥等特种建筑的建筑方法，具体指一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法。
众所周知，现有的建筑方法是采用由下往上的逐层建造方法，即采用现有的塔吊、汽车吊、卷扬机、钢管架等机械器材作主要建筑设备，将所建造的建筑物从地面基础开始，自下而上，一层一层往上建，最顶上一层最后建，并在建筑物周围安装相应的手脚架，当最上一层封顶后，即宣告建筑主体工程完工，然后开始外墙装修直至最后进行内装修。这种建筑方法已成为我国乃至全世界普遍采用的基本建筑方法，虽然这种建筑方法存在着建筑周期长、建筑施工费用高、对于特种建筑的施工难度大以及对施工人员安全难以保障等不足。长期以来，建筑行业的工程技术人员针对上述不足进行了大量攻关工作，如改进建筑材料及辅助建筑工具、改良施工方法以及加强安全保障措施，但由于现有的自下而上的建筑方法存在着固有的弊病，因而始终难以彻底解决上述不足。
近年来，人们开始构想一种全新的建筑方法，即一种反传统的由上往下建筑方法，如《深圳特区报》于1996年9月18日报道了一篇日本人采用一种吊装方法由上往下的建筑方法，完成了一幢中层建筑，该方法是将楼房的最上层在地面建好，然后利用多台塔吊将楼层提升，再在其下建造该楼的倒数第二层，直至完成该楼房的整体建造。该建筑方法在一定程度上解决了现有传统建筑方法所存在的部分不足，如加快了施工进度、减少了施工费用以及较好地保了施工人员的安全，但由于上述新的建筑方法采用的主要辅助设备是塔吊，在施工时受塔吊自身的吨位和高度影响以及塔吊与建筑之间的布局影响，使得该方法的适应范围受到极大的限制，只可应用于楼层不太高、建筑面积不太大的普通楼房的建造，而根本无法应用于高层或超高层建筑、大面积的室内无柱建筑以及各种大跨度桥梁等特种建筑的建造，因而未能从根本上有效地解决现有技术的不足。
本发明的目的就在于提供一种全新概念的建筑方法，一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，该方法无需采用现有的塔吊、卷扬机、钢管架等常规建筑设备，而通过其完全可行的液压顶升装置和由上往下的逐层建造方法，不仅能有效地克服现有技术的建筑周期长、建筑施工费用高、对于特种建筑的施工难度大以及对施工人员安全难以保障等不足，而且还具有适应范围广的优点，可广泛应用于高层或超高层建筑、大面积的室内无柱建筑以及各种大跨度桥梁等特种建筑的建造。
本发明的目的是通过以下方案来实现的：一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，主要是采用由建筑的最上层往下逐层建造的方法，其特征在于将建筑物所需的支撑柱均采用楼层钢立柱，各建筑层面均建造在与各楼层钢立柱相铆接定位的钢梁上，上述楼层钢立柱均由设置于地面以下的液压顶升装置同步的逐层顶出，其实施方案为：
a、先将建筑物的基础桩打好，在地面以下至少建好二层基础楼，将作顶升装置的油缸及液压系统安装在地面最下层，其上一层作为该建筑的立柱供应安装工作场，上述油缸及立柱数于该建筑物设计所需立柱数相同；
b、在立柱供应安装工作场的顶面上将该建筑物的最上面一层楼顶及楼顶建筑建造好；
c、将上述所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度后，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物最上层楼框架，然后建造建筑物最上层楼面及外墙；
d、在立柱供应安装工作场层撤回油缸活塞，安装新立柱，并在最上层建好后，将所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物倒数第二层楼框架，然后建造建筑物倒数第二层楼的楼面及外墙；
e、重复上工序，直至建好该建筑的地面层，然后收回液压装置，并继续完成该建筑的地面以下楼层。
上述楼层钢立柱采用圆形或多边形的空心钢柱，其两端均经过机械加工，并能互相紧密衔接配合，楼层钢立柱的周边上开设有若干可与定位插接钢榫相配合的定位孔。
采用本发明的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，与现有的建筑方法相比较，具有下列明显的优点：
1、顶升建筑法可彻底实行建筑物所有部件在工厂里流水化生产，在工地上进行组装修饰，因而可大大节约人力以及提高建筑效率，高层建筑工期可缩短一半以上，大型桥梁可缩短三分之二；
2、顶升建筑法在全工作过程中，室外工作全部在地面一层高度内工作，其它工作全部可在室内进行。因此，可以全天候作业，生产计划操作性强，能严格执行建筑工期，缩短工程周期；
3、顶升建筑法即使在建造百层大厦时也无高空作业，基础架及顶升的任何一层楼层均是在地面一层处完成，由于基础架及顶升时的任何一组楼架均是钢结构，稳定框架，施工相当安全，因此，人身意外伤害比常规建筑方法要保险得多；
4、顶升建筑法可轻松地完成常规建筑法难以完成的超大型室内无柱建筑，如室内标准田径场、足球场等。在建筑该类大型建筑时，建筑物顶棚是在地面拼装完成，然后顶升至设计高度，既方便快捷，又省时、省钱、省力，是其它任何建筑法都无可比拟的；
5、顶升建筑法主要设备全部在地下和地面房间作业，因此其噪音小，对施工周围环境影响和污染小，又由于建筑物主体工程与外装饰是同步进，升高的部分内为均已完工，因而对城市风景、环境美化均产生积极的影响；
6、顶升建筑法完成的建筑物的每一根支撑柱与基础桩没有采用刚性连接，而是基础桩与支撑柱之间隔着一层防震层，采用地脚螺栓紧固(建筑完成后，甚至可以将地脚螺栓松掉)，因此，当发生地震时，地壳产生的冲击力不会直接传递到防震层时便大部分被瓦解。建筑物本身为一钢结构框架，因此具有极强的抗震能力。
因此，本发明的顶升建筑法不仅能有效克服现有技术的建筑周期长、建筑施工费用高、对于特种建筑的施工难度大以及对施工人员安全难以保障等不足，而且还具有适应范围广的优点，可广泛应用于高层或超高层建筑、大面积的室内无柱建筑以及在水面建筑各种大跨度桥梁等特种建筑的建造。
附图说明：
图1是本发明的建筑原理结构示意图；
图2是本发明的顶升装置示意图；
图3是本发明的主升油缸结构示意图；
图4是本发明的铸钢空心立柱结构示意图；
图5是本发明的楼层钢立柱结构示意图。
其中：1-立柱基础桩，2-防震层，3-水平基础定位钢盘，4-可调油缸基座，5-油缸定位螺钉，6-铸钢空心立柱(一层)，7-连接螺钉，8-铸钢空心立柱(二层)，9-主升油缸，10-楼层主钢梁，11-定位插接钢榫，12-一层主钢梁，13-一层副钢梁，14-二层主钢梁，15-二层副钢梁，16-楼层副钢梁，17-地脚螺栓，18-一层楼面，19-二层楼面，20-楼顶层，21-楼层钢立柱。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
附图为本发明的一种用于高层楼房的建筑实施例。
一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，主要采用由建筑的最上层往下逐层建造的方法，主要是将建筑物所需的支撑柱均采用楼层钢立柱，各建筑层面均建造在与各楼层钢立柱相铆接定位的钢梁上，上述楼层钢立柱均由设置于地面以下的液压顶升装置同步的逐层顶出，其实施方案为：
a、先将建筑物的基础桩打好，在地面以下至少建好二层基础楼，将作顶升装置的油缸及液压系统安装在地面最下层，其上一层作为该建筑的立柱供应安装工作场，上述油缸及立柱数于该建筑物设计所需立柱数相同；
b、在立柱供应安装工作场的顶面上将该建筑物的最上面一层楼顶及楼顶建筑建造好；
c、将上述所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度后，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物最上层楼框架，然后建造建筑物最上层楼面及外墙；
d、在立柱供应安装工作场层撤回油缸活塞，安装新立柱，并在最上层建好后，将所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物倒数第二层楼框架，然后建造建筑物倒数第二层楼的楼面及外墙；
e、重复上工序，直至建好该建筑的地面层，然后收回液压装置，并继续完成该建筑的地面以下楼层。
上述液压装置是由铸钢空心立柱(一层)(6)、铸钢空心立柱(二层)(8)、装置在铸钢空心立柱(一层)(6)内的主升油缸(9)、水平基础定位钢盘(3)、可调油缸基座(4)以及相应的液压供油设备组成，楼层钢立柱(21)采用圆形或多边形的空心钢柱，其两端均经过机械加工，并能互相紧密衔接配合，楼层钢立柱(21)的周边上开设有若干可与定位插接钢榫(11)相配合的定位孔。
以下将进一步详细描述本发明的顶升建筑法：
1、先将建筑物的立柱基础桩(1)按常规方法打好，该立柱基础桩(1)的上平面最好与建筑物地面下第二层底平面相平；
2、在立柱基础桩(1)上部平面铺设一层防震材料形成防震层(2)，如颗粒细小均匀的金刚砂等；
3、将经过机加工处理的水平基础定位钢盘(3)安放在防震层上，将该建筑物的所需的所有水平基础定位钢盘(3)调至同一水平及设计要求的坐标点上；
4、将可调油缸基座(4)安放在水平基础定位钢盘上，基座下部外圆与定位钢盘上部凹圆在机加工配合为同圆心，再将所有基座上平面调整为同一水平面；
5、将铸钢空心立柱(一层)(6)安放在水平基础定位钢盘(3)上，此时水平基础定位钢盘、可调油缸基座以及铸钢空心立柱(一层)均为同圆心，上述铸钢空心立柱(一层)的侧面开有可放进主升油缸(9)的开口；
6、将所有的铸钢空心立柱(一层)调校垂直后，用地脚螺栓(7)将水平基础定位钢盘、铸钢空心立柱(一层)以及可调油缸基座一同与立柱基础桩紧固定位；
7、将所有的铸钢空心立柱(一层)用一层主钢梁(12)和一层副钢梁(13)采用螺栓或铆钉或焊接固定成垂直、方正而又牢固的钢结构架；
8、在上述钢梁上铺设钢板或钢筋混凝土建成基础架第一层的一层楼面(18)；
9、将主升油缸(9)从楼面上吊入铸钢空心立柱(一层)的内孔中，主升油缸(9)下部定位在可调油缸基座(4)上，上端定位在铸钢空心立柱(一层)的上部内圆里，上述三部件均为同圆心配合；
10、用油缸定位螺钉(5)将主升油缸(9)牢牢地固定在铸钢空心立柱(一层)(6)内；
11、将铸钢空心立柱(二层)(8)安装在上述铸钢空心立柱(一层)上，并用连接螺栓(7)连接锁紧，该立柱的内空间可与主升油缸活塞头相配合，其侧面开有可放进楼层钢立柱(21)的开口；
12、将二层主钢梁(14)和二层副钢梁(15)与各铸钢空心立柱(二层)之间采用螺栓或铆钉或焊接固定成垂直、方正而又牢固的钢结构基础钢架，使之能承受整个建筑的压力；
13、在上述钢架上铺设钢板或钢筋混凝土建成基础架第二层的二层楼面(19)，行成该建筑物与外地面相平的第一层地面；
14、将楼层钢立柱(21)通过安装工具(如叉车)放进铸钢空心立柱(二层)(8)的内空间内的主升油缸活塞头上，经调校后，由计算机控制所有的油缸同步顶升，当楼层钢立柱(21)的上端从铸钢空心立柱(二层)(8)中顶出来时，就形成了该建筑物的支撑立柱，上述楼层钢立柱(21)的管壁上设置有若干四通的可与定位插接钢榫(11)相配合的四方圆角孔；
15、用工字钢梁将立柱上方连接成水平、直角的钢框，在此钢框上铺设钢板或钢筋混凝土及防水隔热层等，就成为该建筑物的楼顶层(20)，可将楼顶设施如水箱、避雷针塔、太阳能设施、广告招牌等预先设置；
16、当楼顶设施均安装完毕后，通过油缸继续将所有楼层钢立柱同步顶升，直至所有的楼层钢立柱上预制的四通四方圆角孔露出基础架的二层楼面(19)后，将定位插接钢榫(11)插入楼层钢立柱(21)，将整个建筑物最上层托定在基础架上，将油缸的活塞收回。由于楼层钢立柱(21)的上下端内外圆、铸钢空心立柱(二层)(8)上端内圆以及主升油缸(9)的活塞均按同一要求进行机加工配合，因此，托起的楼层均能严格保证设计中所要求的水平、垂直度。当该顶层完成后，可安装电梯房等顶层设施；
17、将定位插接钢榫(11)与楼层钢立柱(21)焊接牢固后，将楼层主钢梁(10)和楼层副钢梁(16)通过螺栓或铆钉或焊接固定连接在上述楼层钢立柱(21)上，从而完成该建筑物的最上层；
18、在最上层楼底面钢架上铺设钢板或钢筋混凝土，同时建造建筑物的外墙并进行外墙装修，上述外墙可预制成大面积的空心墙，在建造外墙时，将其镶嵌在工字钢主梁的槽内；
19、在最上层楼外墙完工后，再将第二层楼层钢立柱装到铸钢空心立柱(二层)中的活塞上顶升，当第二层楼层钢立柱的上端锤形圆柱插入第一层楼层钢立柱下端的内锤形圆孔中后，紧密的配合使得最上层楼面垂直稳当地升起来，当两立柱接口升上地面时，用电焊将接口焊接牢固。油缸继续顶升，当楼层钢立柱上预制的四通四方圆角孔露出基础架的二层楼面(19)后，将定位插接钢榫(11)插入楼层钢立柱(21)，将整个建筑物最上层托定在基础架上，将油缸的活塞收回，将定位插接钢榫与楼层钢立柱焊接牢固后，将楼层主钢梁和楼层副钢梁通过螺栓或铆钉或焊接固定连接在上述楼层钢立柱上，在该层面钢架上铺设钢板或钢筋混凝土，同时建造建筑物的外墙并进行外墙装修，与此同时可进行上一楼层的室内间隔和内部装修工作。周而复始，从上往下建楼，建好一层，顶上一层，直至建到地面上第一层，则该建筑物主体全部完成；
20、当最后一层(地面上第一层)楼层建好后，将可调油缸基座(4)调至最低脱离主升油缸(主升油缸在油缸定位螺钉固定下不动)，用叉车将可调油缸基座取出，然后将主升油缸取出。用混凝土将所有铸钢空心立柱(一层)(6)内空心填充牢实(若该铸钢空心立柱(一层)强度足够，则保持原状也可)，最后拉走所有液压装置，将地面下的基础楼修建成停车库或其它专用设施。
采用本发明的顶升建筑法，可广泛地适应于各种钢结构及钢、混凝土混合结构建筑物、高层或超高层建筑、大面积的室内无柱建筑以及各种大跨度桥梁等特种建筑。

Claims (6)

1、一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，是采用由建筑的最上层往下逐层建造的方法，其特征在于将建筑物所需的支撑柱均采用楼层钢立柱(21)，各建筑层面均建造在与各楼层钢立柱(21)相铆接定位的钢梁上，上述楼层钢立柱均由设置于地面以下的液压顶升装置同步的逐层顶出。
2、根据权利要求1所述的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，其特征在于其实施方案为：
a、先将建筑物的基础桩打好，在地面以下至少建好二层基础楼，将作顶升装置的油缸及液压系统安装在地面最下层，其上一层作为该建筑的立柱供应安装工作场，上述油缸及立柱数与该建筑物设计所需立柱数相同；
b、在立柱供应安装工作场的顶面上将该建筑物的最上面一层楼顶及楼顶建筑建造好；
c、将上述所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度后，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物最上层楼框架，然后建造建筑物最上层楼面及外墙；
d、在立柱供应安装工作场层撤回油缸活塞，安装新立柱，并在最上层建好后，将所有立柱通过其下液压装置同步顶升至建筑物设计楼层高度，用定位插接钢榫定位，并将各立柱间用钢梁连接而形成建筑物倒数第二层楼框架，然后建造建筑物倒数第二层楼的楼面及外墙；
e、重复上工序，直至建好该建筑的地面层，然后收回液压装置，并继续完成该建筑的地面以下楼层。
3、根据权利要求1所述的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，其特征在于上述方法所采用的液压装置是由一层铸钢空心立柱(6)、二层铸钢空心立柱(8)、装置在一层铸钢空心立柱内的主升油缸(9)、水平基础定位钢盘(3)、可调油缸基座(4)以及相应的液压供油设各组成。
4、根据权利要求1所述的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，其特征在于上述方法所用的楼层钢立柱(21)采用圆形或多边形的空心钢柱，其两端均经过机械加工，并能互相紧密衔接配合，楼层钢立柱(21)的周边上开设有若干可与定位插接钢榫(11)相配合的定位孔。
5、根据权利要求1所述的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，其特征在于用于装置主升油缸(9)的一层铸钢空心立柱(6)的侧面开有可放进主升油缸(9)的开口。
6、根据权利要求1所述的一种由上往下建造建筑物的顶升式建筑法，其特征在于用于装置楼层钢立柱(21)的二层铸钢空心立柱(8)，其内空间可与主升油缸活塞头相配合，其侧面开有可放进楼层钢立柱(21)的开口。
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