CN108179816B - 一种偏位提升滑移装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢结构建筑领域,具体涉及一种偏位提升滑移装置及方法,在结构主体钢柱上布置提升支撑架;在楼面上搭设拼装胎架,对主体屋盖桁架拼装成整体结构;将整体屋盖桁架提升至置于承重轨道梁下方;液压顶推驱动设备通过销轴与提升承重梁相连,启动液压顶推驱动设备,顶推提升承重梁在承重轨道梁上滑移至计算标高;在结构主体钢柱上用四个千斤顶顶紧屋盖桁架下弦,关闭提升器设备装置,所有千斤顶均同步同级将主体屋盖桁架卸载就位,并将其与结构主体钢柱固定连接,完成施工。本发明减少高空作业,提高安全性和效率高及节省措施成本。

Description

一种偏位提升滑移装置及方法
技术领域
本发明属于钢结构建筑领域,具体涉及一种偏位提升滑移装置及方法。
背景技术
目前,体育馆、歌剧院、博物馆等大型空间结构建筑常用钢结构屋盖体系,其具有面积大、跨度大、施工条件复杂等特点,其上部钢结构屋盖通常采用提升、滑移安装方法。提升方法可以全面展开作业面施工且选用小型吊装机械,具有安全性高、精度高、经济性好的特点。滑移方法可以与其他土建工程平行作业,缩短施工总工期,拼装平台设置在建筑物的室外,施工相对集中,对现场场地狭小或需跨越其他结构、设备等而引起的起重设备无法进入施工时合适。但上述具有对钢结构屋盖体系、现场施工条件的要求,如何将上述两种安装方法科学有效的相结合起来,进一步的拓宽施工应用范围、是值得研究发明的方向。
在以往的提升工程中,提升器一般都是固定在结构柱上端部或临时支撑胎架上,并于支撑胎架上悬挑对称布置2~4个提升器,需对提升点处屋盖进行局部加固,提升就位后塞装支座节点及杆件,最后拆除工装措施。
在以往的高空滑移工程中,类似于地铁轨道系统,将轨道梁铺装在结构柱和临时胎架上。在滑移的过程中,滑移屋盖1并不与承重轨道8直接接触,屋盖1滑移就位后,首先割除支撑柱上的顶推轨道9,在承重轨道8与屋盖1底面之间补装支座和后补杆件,当所有的支撑柱与屋盖1形成可靠连接后,割除其他滑移辅助工装。
上述对建筑结构进行提升和高空滑移的方法具有以下缺陷:
(1).对于屋盖是正交桁架和网架结构体系,结构柱支撑主次桁架相交的节点和网架支座上,需要将支座节点和相应的杆件单独拆开,对提升点进行局部加固,提升就位后塞装后补杆件及支座节点,拆除临时加固措施。施工工序复杂、高空作业较多、提升过程与原结构受力体系不一致,难以保证结构整体稳定性。
(2). 滑靴的下端与顶推轨道接触,而滑移结构位于滑靴之上,结构柱并没有直接与上部屋盖滑移结构接触,轨道梁对屋盖施加的侧向水平力推力难以保持稳定性,导致屋盖滑移过程中整体稳定性难以保证。结构滑移到位后,支撑柱与上部屋盖滑移结构连接的施工工序复杂。承重轨道的受力模式为点接触式且跨度较大,在滑移过程中承受较大的荷载峰值,为了保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,轨道梁截面需要较大的几何尺寸且跨中需要搭设支撑胎架。工期和经济性上不理想。
(3).在屋盖滑移过程中,对各个顶推点的同步同向性要求非常高,需要不断进行监测、调整等工序。
发明内容
本发明的目的是提供一种偏位提升滑移装置及方法,特别适合正交桁架或网架钢结构体系提升结合偏位提升滑移方法。
本发明有效避免了提升过程支座节点和相应的杆件先单独拆开,提升就位后塞装后补杆件及支座节点等复杂施工工序。同时有效避免了滑移过程中轨道梁切割及支座后装。施工过程中均优化了施工工序,减少高空作业,提高安全性和效率高及节省措施成本。
本发明提供一种偏位提升滑移装置,在楼面上搭设拼装胎架,对主体屋盖桁架拼装成整体结构;在结构主体钢柱上用四个千斤顶顶紧屋盖桁架下弦;在结构主体钢柱上布置提升支撑架;轨道梁包括承重轨道和顶推滑移轨道,将两条平行承重轨道用钢板焊接成格构式,将其两端焊接固定在提升支撑架和支撑胎架上;分别在承重轨道上布置两条平行顶推轨道,顶推轨道与滑靴表面紧密相接触;提升承重梁两端垂直焊接在两只滑靴上,提升承重梁上布置提升器;结构主体钢柱与支撑胎架之间设置三道铰接连系梁。
本发明还提供一种偏位提升滑移方法可以通过以下的技术措施来实现,具体包括如下步骤:
(1).将承重轨道两端焊接固定在提升支撑架和支撑胎架上,将两条顶推轨道平行的焊接固定在格构式两条承重轨道的上部,顶推轨道与滑靴表面紧密相接触。提升承重梁两端垂直焊接在两只滑靴上,提升承重梁上布置提升器。结构主体钢柱与支撑胎架之间设置三道铰接连系梁。
(2).在楼面上搭设拼装胎架,将主体屋盖桁架拼装成整体结构;将整体屋盖桁架提升至置于承重轨道梁下方,屋盖桁架成悬吊状态。
(3).液压顶推驱动设备通过销轴与提升承重梁相连,启动液压顶推驱动设备,顶推提升承重梁在承重轨道梁上滑移至计算标高;
(4).在结构主体钢柱上用个千斤顶顶紧屋盖桁架下弦,关闭提升器设备装置,所有千斤顶均同步同级将主体屋盖桁架卸载就位。
(5).屋盖桁架与主体钢柱固定连接,完成施工。
进一步,由于屋盖桁架提升高度较高,提升过程中及提升后钢绞线没有设备将其导向指定地方,导致现场存在一定程度上的混乱。改进措施,可以在承重轨道(8)端部搭设一个简易钢绞线导向架,使钢绞线沿导向架将其导向指定地方。
进一步,由于施工现场条件的复杂性,仅靠有限元理想模型的仿真计算,难以模拟现场存在的诸多不可预见因素,因此还可以在施工过程中对结构位移和进行适时监测,以获得结构实际的变形和受力情况。
进一步,一个卸载点要配置一定数量的卸载装置,如果发明能控制提升和下降功能的液压提升设备,不需要使用千斤顶卸载就位,优化施工工序。
本发明所述的驱动设备采用液压提升器和液压固步顶推器。所述的液压提升器为穿芯式油缸,由上锚具油缸、下锚具油缸、主油缸及底座组成;提升时,通过有序的循环控制上下锚具油缸及夹片来制动钢绞线提升。所述的液压固步顶推器的一端设有顶紧装置,该装置顶紧侧挡板提供反力,液压油缸两端通过销轴及连接耳板与提升承重梁和顶紧装置前后相连;采用自平衡顶推技术,即滑移结构对承重轨道的摩擦力F2与顶紧侧挡板对顶推轨道的作用力F1大小相等,方向相反,实现轨道梁和滑移结构间水平内力自平衡。
与现有技术相比,本发明的优点是:
在本发明采用偏位提升滑移装置及方法,具有以下优点:
(1).可以利用结构柱作为提升反力点,在临时提升架与结构柱间设置三道铰接连系梁形成稳定结构提升体系,节省支撑胎架的用量;两条平行的格构式轨道梁既可以提供提升反力,又可以提供滑移工程轨道梁使用,结构稳定且节省材料具有极佳的经济效益。
(2).可以采用小型吊机上楼面,全面开展工作面将屋盖拼装成整体提升单元,拼装精度容易保证,高空作业少安全性高,又有利于保证工程施工进度。
(3).滑移到设计位置直接用千斤顶卸载就位,轨道梁的拆除不会对结构产生影响,同时也不存在支座节点和杆件的后装等复杂工序,施工便利。
(4).类似于悬挂式空中地铁交通系统,在滑移过程中钢屋盖位移滑轨道下方,即钢屋盖重心位于移滑轨道下方;相比传统滑移法的钢屋盖重心位于移滑轨道上方,安全性更高。
(5).滑移过程中钢屋盖通过钢绞线与提升器,相比传统滑移法需在滑移轨道与钢屋盖设置临时施工短柱,省去短柱安装、拆除工作;从而提升施工便利性。
(6).充分利用结构自身刚度大的特点,结构在提升和滑移过程中自身刚度和稳定性得以满足,提高施工过程的安全性。
(7).特别适用屋盖采用横向桁架和纵向桁架正交组成结构体系,相交节点不能拆除后装,必须形成整体提升结构体系。
附图说明
图1是对偏位提升滑移装置及方法进行整体介绍的示意图;
图2是图1的A-A向剖视图,结构柱、屋盖桁架及支撑胎架相对位置图;
图3是图1的B-B向剖视图,牛腿工装及千斤顶布置详图图;
图4是图1的C-C向剖视图,轨道梁和滑移结构间水平内力自平衡说明;
图5是图4的D-D向剖视图,液压提升器详图;
图6是本发明中将屋盖桁架在楼面拼装成整体和安装提升器后示意图;
图7是本发明中屋盖桁架越过第一道连系梁后示意图;
图8是本发明中屋盖桁架提升通过第二道连系梁示意图;
图9是本发明中屋盖桁架经过第三道连系梁后示意图。
具体实施方式
本发明的实施例如图1~9所示,对具体实施方式作进一步详细描述。
如图1~9所示的一种偏位提升滑移方法是本发明实例之一,屋盖最高点结构标高(不含天窗)35.5m,最低点结构标高30.5m。站房是钢筋混凝土框架—预应力钢桁架屋盖结构体系,钢筋混凝土柱和钢柱支撑,由14榀横向桁架和4榀纵向桁架正交组成。屋盖结构尺寸165m×92m,其投影面积约为15180m2,桁架主要高度4m,屋盖四周由次桁架和封口钢梁组成悬挑结构,悬挑最大长度达到12m。
采用偏位提升滑移方法,充分利用结构自身刚度,将大型屋盖钢桁架结构在楼面拼装整体后,偏位提升至计算标高,再滑移至计算位置,最后用千斤顶卸载就位,完成屋盖结构的安装。施工方法具体包括如下步骤:
(1). 在结构主体钢柱3上布置提升支撑架7。轨道梁包括承重轨道8和顶推滑移轨道9,将两条平行承重轨道8用钢板焊接成格构式,将其两端焊接固定在提升支撑架7和支撑胎架5上。分别在承重轨道8上布置两条平行顶推轨道9,顶推轨道9与滑靴11表面紧密相接触。提升承重梁13两端垂直焊接在两只滑靴11上,提升承重梁13上布置提升器12。结构主体钢柱3与支撑胎架5之间设置三道铰接连系梁4。
(2).结构主体钢柱3为钢管混凝土柱,屋盖整体提升前,先浇注柱内部的混凝土,并保证钢管柱在开始受力前混凝土强度就达到设计强度。
(3). 在楼面上搭设拼装胎架2,小型机吊上楼面上对主体屋盖桁架1在进行拼装,拼装成整体屋盖1提升单元后,将提升器12焊接固定在提升承重梁13上,结构主体钢柱3与支撑胎架5之间的第二、三道连系梁铰接安装。
(4).整体同步提升屋盖桁架1高出拼装胎架22约200~300mm后停止提升,检查提升设备的稳定性、可靠性、构件的平衡性等,待确认无误后,方可继续提升;屋盖桁架(1)下弦越过第一道连系梁4a位置时,立即安装第一道连系梁4a和拆除第二道连系梁4b,屋盖桁架1下弦继续向上被提升通过第二道连系梁4b标高时,同理安装第二道连系梁4b,拆除第三道连系梁4c,同序将屋盖桁架1向上提升,将提升锚12a的上表面提升至承重轨道梁8下方300mm处,此时屋盖桁架1下弦底表面高出主体钢柱3顶设计标高50mm处,停止提升,屋盖成悬吊状态。
(5).三道铰接连系4将结构主体钢柱3与支撑胎架5形成稳定体系,防止因悬挑提升支撑架7对结构主体钢柱3产生较大的偏心受力和弯矩而局部失稳,而又不影响屋盖桁架1提升。
(6).在每个提升点处,将两套液压顶推驱动设备分别安装在两条平行的顶推轨道9上,并让驱动设备与提升承重梁13通过销轴相连;同时启动驱动设备,以实现对屋盖桁架1进行整体顶推滑移。两个液压顶推器同步同向顶推提升承重梁13,将承重轨道梁8顶推滑移至屋盖设计坐标正上方50mm处,屋盖悬吊在提升承重梁13下方。
(7).一个卸载点布置四个千斤顶,成对称布置,使屋盖结构受力方式与设计成形结构保持一致,保证卸载过程中屋盖整体稳定性与安全性。两个千斤顶固定在第三道连系梁4c上,另两个千斤顶固定在悬挑钢梁上6a,悬挑钢梁6a嵌固在主体钢柱3的工装牛腿6和提升支撑架7内,充分利用已有的支撑点布置,不需再进行设置反力点。千斤顶在顶紧桁架下弦后,将固定桁架上弦的提升锚具12e切割掉。
(8).所有的千斤顶同步分级将主体屋盖桁架1整体卸载就位,并将主体屋盖桁架1与结构主体钢柱3固定连接,拆除工装,完成施工。
本发明所述一种偏位提升滑移装置主要有如下:
在结构柱上端部焊接两个牛腿工装梁6c和6d,用圆管斜支撑在牛腿工装梁6c和6d悬挑端部和结构柱上,两根牛腿工装梁悬挑端部6c和6d间用连系杆6b铰接固定,形成空间格构式三角形稳定性结构体系,保障支撑在其上的梯形圆管格构式支撑架7稳定性。如图3所示。
两条承重轨道8通过钢板条焊接成平行形成格构式稳定体系,提升器12滑移区间段不设钢板条连接,两条平行承重轨道(8)内边缘间距均为220mm,承重轨道8两端焊接固定在提升支撑架7和支撑胎架5上。两条顶推轨道(11)分别平行的焊接固定在两条承重轨道8上,侧挡板9a两侧焊接固定在顶推轨道11和承重轨道8上。滑靴11与顶推轨道11紧密接触,提升承重梁13两端垂直焊接在两只滑靴11上,用带孔钢板将滑靴11与提升承重梁13焊接固定成一体,钢板与液压固步顶推器10通过销轴连接固定;提升器12焊接固定在提升承重梁13上中部,即提升承重梁13、滑靴11和提升器10形成“凸”字形稳定结构体系,并且提升器12下方的钢绞线可以在两条平行承重轨道8间隙220mm中自由移动。钢绞线一端固定提升器12内,另一端固定在提升锚具12e内,提升锚具12e与桁架上弦焊接固定。结构主体钢柱3与支撑胎架5之间设置三道铰接连系4,方便连系梁装拆。如图1所示。
在结构主体钢柱3上用四个千斤顶,两个千斤顶固定在第三道连系梁4c靠近主体钢柱3端部上,另两个固定在悬挑钢梁(4c)两端,悬挑钢梁4c嵌固在主体钢柱3的工装牛腿6上和提升支撑架7内,四个千斤顶位置高度基本一致,如图3所示。在楼面上搭设格构式拼装胎架2拼装屋盖桁架,如图2所示。
本施工方法还可以应用于支撑柱为钢柱或混凝土柱等情况,还适用于网壳、张弦结构等钢结构体系。

Claims (9)

1.一种偏位提升滑移方法,其特征在于:该提升滑移方法包括如下步骤,
(1).在结构主体钢柱(3)上布置提升支撑架(7);轨道梁包括承重轨道(8)和顶推滑移轨道(9),将两条平行承重轨道(8)用钢板焊接成格构式,将其两端焊接固定在提升支撑架(7)和支撑胎架(5)上;分别在承重轨道(8)上布置两条平行顶推轨道(9),顶推轨道(9)与滑靴(11)表面紧密相接触;提升承重梁(13)两端垂直焊接在两只滑靴(11)上,提升承重梁(13)上布置提升器(12);结构主体钢柱(3)与支撑胎架(5)之间设置三道铰接连系梁(4);
(2).在楼面上搭设拼装胎架(2),对主体屋盖桁架(1) 拼装成整体结构;将整体屋盖桁架(1)提升至置于承重轨道(8)下方;液压固步顶推器(10)通过销轴与提升承重梁(13)相连,启动液压顶推驱动设备,顶推提升承重梁(13)在承重轨道(8)上滑移至计算标高;
(3).在结构主体钢柱(3)上用四个千斤顶顶紧屋盖桁架(1)下弦,关闭提升器(12)设备装置,所有千斤顶均同步同级将主体屋盖桁架(1)卸载就位,并将其与结构主体钢柱(3)固定连接,完成施工。
2.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:在所述的步骤(1)中,对主体屋盖桁架(1)进行楼面拼装,主体屋盖桁架(1)拼装成整体提升单元后,将其提升到计算标高,最后将主体屋盖桁架(1)滑移后到控制部位再卸载至设计位置。
3.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:在所述的步骤(2)中,对所述的将整体屋盖桁架提升至置于承重轨道(8)下方的过程中,步骤如下:首先在楼面上将主体屋盖桁架(1)拼装成整体提升单元,启动液压提升装置设备,当屋盖桁架(1)下弦越过第一道连系梁(4a)位置时,立即安装第一道连系梁(4a)和拆除第二道连系梁(4b),同序将屋盖桁架(1)提升通过第二、三道连系梁至计算位置,停止提升。
4.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,对所述的顶推提升承重梁(13)在承重轨道(8)上滑移至计算标高的滑移方法,步骤如下:每个提升点处,安装两套液压固步顶推器(10)设备;即在每条承重轨道(8)上布置两套顶推滑移装置,以实现对屋盖桁架(1)处于悬挂状态下进行整体顶推滑移。
5.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:在所述的步骤(3)中,对所述的主体屋盖桁架(1)用千斤顶卸载就位的方法,步骤如下:一个卸载点布置四个对称千斤顶,使屋盖结构受力方式与设计成形结构保持一致,保证同步分级卸载过程中屋盖整体稳定性与安全性。
6.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于在:所述偏位提升滑移方法还可以应用于支撑柱为钢柱或混凝土柱情况,屋盖结构为空间网架、网格结构及张弦结构。
7.根据权利要求1所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:设置三道铰接连系梁(4),将结构主体钢柱(3)与支撑胎架(5)形成稳定体系,防止因悬挑提升支撑架(7)对结构主体钢柱(3)产生较大的偏心力及弯矩而失稳,而又不影响屋盖桁架(1)提升。
8.根据权利要求4所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:所述的提升器(12)为穿芯式油缸,由上锚具油缸(12a)、下锚具油缸(12b)、主油缸(12c)及底座(12d)组成;提升时,通过有序的循环控制上下锚具油缸及夹片来制动钢绞线提升。
9.根据权利要求4所述的一种偏位提升滑移方法,其特征在于:所述的液压固步顶推器(10)的一端设有顶紧装置(10a),该装置顶紧侧挡板(9a)提供反力;液压油缸(10b)两端通过销轴及连接耳板与提升承重梁(13)和顶紧装置(10a)前后相连。
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