CN109154159B - 用于架设混凝土结构的爬升模板和方法 - Google Patents

Abstract

用于通过相继浇筑多个浇筑段(16)来架设混凝土结构的爬升模板(1)和方法，该爬升模板包括：‑至少一个用于限定腔体(6)的第一模板元件(4)，该腔体(6)用于接收混凝土以形成最上面的浇筑段，该第一模板元件(4)具有上端和下端；‑用于支撑第一模板元件(4)的第一支撑结构(7)；‑用于测量第一模板元件(4)的倾斜度的第一倾斜传感器(15)；‑用于测量第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离的第一测量单元(17)；‑与第一倾斜传感器(15)和第一测量单元(17)通信的处理单元(18)，该处理单元(18)用于使用第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离的测量值来计算第一模板元件(4)的目标倾斜度，该处理单元(18)还用于确定第一模板元件(4)的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

Description

用于架设混凝土结构的爬升模板和方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过相继浇筑多个浇筑段来架设混凝土结构的爬升模板。

背景技术

在现有技术中，爬升模板用于在多个相继浇筑步骤中架设混凝土结构，例如摩天大楼。这种爬升模板可在浇筑步骤之间重新定位，或者自身可向上移动。后一种类型的爬升模板通常称为自升式模板。在US 2010/0038518 A1或WO 2013/110126 A1中示出了一些示例。在WO 2011/127970中公开了另一种类型的爬升模板。

EP 1 806 559公开了一种用于高层建筑物的测量过程，该高层建筑物承受倾斜效应，并妨碍地平面基准点的使用。该系统使用至少三个基于卫星的定位系统的接收器，以确定在建建筑的最高层上配有反射器的三个基准点的位置。通过接收器确定的基准点用与该结构配套的电光测地仪器定位。通过这种方式，能够获取仪器相对于三个基准点的位置，并且该仪器以基于卫星的定位系统的绝对坐标系为基准。此外，可利用布置在最高结构层上的倾斜传感器通过重力分析来确定结构的倾斜度。可在不同结构层上设置更多的重力倾斜传感器。测量值用于将测地仪器与动态取决于建筑物的倾斜度的坐标系匹配。但是，EP 1806 559的现有技术只限于在架设期间确定建筑物的中心轴线。这不足以确定模板的正确位置。

在现有技术中，还已知的是，可将完工的前一个浇筑段的离散测量值与建筑的施工平面图进行比较，以导出下一个浇筑段的校正值。例如，可测量前一个浇筑段的每个壁的至少两个基准位置。在下一步中，测地师基于前一个浇筑段与预定布局的偏差来计算即将进行的浇筑段的多个校正值。在浇筑步骤的准备中，对模板进行调整，从而在最上面的浇筑段的形成中考虑校正值。

在现有技术中，爬升模板的操作人员必须控制模板上端的位置，因为可能无法将模板的下端精确地布置在限定的浇筑位置。为了调整模板的上端，可在爬升模板的工作平台上设置激光铅锤工具。然后，操作人员可检查从激光铅垂工具照射的激光与模板的上边缘之间的水平距离。但是，这种调整很麻烦、耗时且易出错。

因此，为了最大限度地减少手动测量工作，需要一种在混凝土结构的架设过程中使用的改进的测量和调整程序。

另一方面，JP 2000314235 A公开了一种用于控制能够快速测量和操作的滑动模板的方法和装置。在滑动模板上设置多个基准点，以在滑动待浇筑的混凝土的同时形成具有设计形状的浇筑空间，并且目标板固定至每个基准点。当基准点位于设计形状中的指定水平位置时，垂直激光束从地面发射，并通过目标板上的基准点。使用固定至滑动模板的摄像机检测从基准点至目标板与垂直激光束的交点的位移矢量。基于多个基准点处的位移矢量计算滑动模板的实测形状以及实测形状与设计形状之间的偏差。计算使偏差最小的操作输出，并且根据该操作输出使用液压千斤顶操作滑动模板。

该现有技术试图相对于布置在地面上的激光垂准仪来调整模板的位置。该方法有许多缺点。首先，激光垂准仪的最大范围可能不足以满足高层建筑的要求。其次，从激光垂准仪发射的激光的路径可能受建筑的混凝土结构层之间的温差或运动的影响。第三，目标板需要在地面上的激光垂准仪的视野内。使用当前技术的模板可能无法实现这一点。而且，对于布局随高度变化的混凝土结构，不能将激光垂准仪布置在地面上并确定绝对模板位置。

发明内容

因此，本发明的目的是减轻现有技术的一部分或所有缺点，并提出一种爬升模板和一种用于架设混凝土结构的方法，该方法有助于在浇筑之前调整模板。

此目的是通过提供具有权利要求1的特征的爬升模板和具有权利要求15的步骤的方法来实现的。

因此，本发明的爬升模板包括：

-至少一个用于限定腔体的第一模板元件，该腔体用于接收混凝土以形成最上面的浇筑段，该第一模板元件具有上端和下端，

-用于支撑第一模板元件的第一支撑结构，

-用于测量第一模板元件的倾斜度的第一倾斜传感器，

-用于测量第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离的第一测量单元，

-与第一倾斜传感器和第一测量单元通信的处理单元，该处理单元用于使用第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离的测量值来计算第一模板元件的目标倾斜度，该处理单元还用于确定第一模板元件的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

为了使第一模板元件进入浇筑位置，可至少沿水平方向倾斜并移动第一模板元件。第一模板元件安装在第一支撑结构上，该第一支撑结构优选包括工作平台。在本发明中，第一倾斜传感器适合于测量第一模板元件的倾斜度，即相对于竖直平面的倾斜度。在此浇筑步骤的准备过程中，可将第一模板元件移动至浇筑位置，在该位置，第一模板元件的下端与前一个浇筑步骤的浇筑段的上端接触。但是，由于在第一模板元件的路径中有障碍物或由于其它原因，可能无法将第一模板元件的下端压靠在前一个浇筑段上，因而在第一模板元件的下端部分与前一个浇筑段的上端部分之间可能形成缝隙。这种缝隙可能具有数毫米或甚至达到一厘米的宽度(即，水平延伸尺寸)。若缝隙较大，则无法进行浇筑，因为混凝土会从腔体泄漏。可能无法清除第一模板元件的路径中的障碍物。在这种情况下，只能在第一模板元件的下端至少部分地与前一个浇筑段的上端不接触的状况下形成浇筑段。处理单元用于在考虑由第一测量单元提供的测量值的基础上确定第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端之间的缝隙。在下一步中，处理单元计算第一模板元件的目标倾斜度，使得第一模板元件的上端处于目标水平位置。优选第一模板元件的上端的目标水平位置由测量员(尤其是测地师)预先确定，以使浇筑段与建筑平面图一致。这样，在准备下一个浇筑步骤时，第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端的相对位置用作计算第一模板元件的目标倾斜度的输入。因此，本发明的爬升模板监测第一模板元件的下端相对于前一个浇筑段(即，最上面的浇筑段之下紧邻的混凝土结构层的浇筑段)的上端的水平位置，以相应地适应第一模板元件的倾斜度。

JP 2000314235 A中的方法相对于地面上的测量装置调整模板，而本发明提供了一种迭代方法，其中相对于腔体之下的浇筑段调整第一模板元件，以浇筑最上面的浇筑段。

通过这种方式，能够显著提高第一模板元件在浇筑位置的定位精度。这样更容易补偿前一个浇筑段与施工平面图的偏差。通过测量第一模板元件的下端与前一个浇筑段之间的倾斜和水平距离，当将第一模板元件定位在浇筑位置时，参与建筑施工的工人无需再执行对第一模板元件的上端的水平位置进行手动控制的费力且危险的任务。

该过程可重复多次以架设多个浇筑段，从而形成多层混凝土结构。本发明的一个优点是，第一模板元件的定位是相对于前一个浇筑步骤的浇筑段进行的。

优选第一测量单元布置在第一模板元件的下端，其中优选至少两个第一测量单元在横向于使第一模板元件到达浇筑位置的平移位移的水平方向上彼此间隔地布置。通过这种方式，能够轻松且可靠地检测在第一模板元件与前一个浇筑段之间形成的缝隙，从而可相应地调整第一模板元件的倾斜度。

在一种优选实施方式中，第一测量单元包括波发射和接收装置。该实施方式能产生精确的结果，省去了可移动部件，并且即使在高强度使用时也能避免磨损。

在第一种优选变化形式中，所述波发射和接收装置是激光距离传感器，该激光距离传感器优选基于激光三角测量。该激光距离传感器可包括激光器，可选地包括发射器透镜，并且可选地包括接收器透镜和光接收元件。

在第二种优选变化形式中，第一测量单元包括超声波发射和接收装置。该超声波发射和接收装置可包括用于发射超声波并接收超声波的反射的超声波元件。

在一个特别简单的替代方案中，第一测量单元包括接触元件，优选是销，当第一模板元件移入浇筑位置时，该接触元件可相对于第一模板元件从第一位置移动至第二位置。在第一位置时，接触元件延伸到第一模板元件的外表面的平面外。优选第一测量单元包括弹簧元件，该弹簧元件使接触元件朝第一位置的方向偏置。例如，接触元件可包括销，当压靠在前一个浇筑段的上端时，该销从第一(静止)位置移动至第二(缩回)位置。优选第一测量单元还包括用于测量接触元件的位置的编码器，尤其是磁性或光学编码器，该位置可被传送至处理单元。在一种优选变化形式中，当第一模板元件与前一个浇筑段的外表面邻接时，编码器检测接触元件的线性位移，优选是基本上沿水平方向的线性位移。当将第一模板元件布置在浇筑位置时，若第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端之间的水平距离基本上为零，则接触元件会从第一(静止)位置移动至第二(完全缩回)位置。但是，如果由于第一模板元件的路径中有障碍物而在第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端之间存在缝隙，那么接触元件会移动至第一位置与第二位置之间的某个部分缩回位置。因此，当第一模板元件接近浇筑位置时，接触元件的移动表征着第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端之间的缝隙的形成。然后，来自第一测量单元的数据被传送至处理单元，以计算第一模板元件的目标倾斜度。

在一种优选实施方式中，第一测量单元包括传感器壳体，该传感器壳体具有面向腔体的前表面，该前表面靠在第一模板元件的外表面上。因此，第一测量单元的壳体的前表面在远离用于接收混凝土的腔体的水平方向上与第一模板元件的外表面隔开。通过这种方式，第一测量单元不妨碍使第一模板元件与前一个浇筑段的上端邻接。

在一种优选实施方式中，第一测量单元(优选还有处理单元)安装在第一模板元件上，而第一支撑结构没有第一测量装置的部件。这种布置形式特别简单。而且，第一模板元件可在充分配有测量装置的状态下运送至施工现场。

在另一种优选实施方式中，用于测量第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离的第一测量单元用于测量第一模板元件的下端相对于第一支撑结构的水平位移。

因此，该实施方式的第一测量单元用于确定第一模板元件的下端相对于第一支撑结构的静止基准点(即，不随第一模板元件一起移动的基准点)的水平位移。第一测量单元还可用于确定第一模板元件相对于第一支撑结构的静止基准点的竖向位移。优选该静止基准点位于第一支撑结构的工作平台上。在该实施方式中，处理单元被用于在考虑第一模板元件的下端相对于第一支撑结构的水平位移的测量值的基础上确定第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端之间的缝隙。为了计算第一模板元件的位移，处理单元可使用存储在连接至处理单元的数据存储单元中的附加信息。这种附加信息可与第一支撑结构相对于前一个浇筑段的布置和/或第一模板元件的尺寸相关。在下一步中，处理单元计算第一模板元件的目标倾斜度，使得第一模板元件的上端处于目标水平位置。优选第一模板元件的上端的目标水平位置由测量员(尤其是测地师)预先确定，以使浇筑段与建筑平面图一致。这样，在准备下一个浇筑步骤时，第一模板元件的下端与前一个浇筑段的上端的相对位置用作计算第一模板元件的目标倾斜度的输入。因此，本发明的爬升模板监测第一模板元件的下端相对于前一个浇筑段的上端的水平位置，以相应地适应第一模板元件的倾斜。通过这种方式，能够显著提高第一模板元件在浇筑位置的定位精度。这样更容易补偿前一个浇筑段与施工平面图的偏差。通过测量第一模板元件的下端的倾斜度和水平位移，当将第一模板元件定位在浇筑位置时，参与建筑施工的工人无需再执行对第一模板元件的上端的水平位置进行手动控制的费力且危险的任务。

出于本公开的目的，“下”、“上”、“水平”和“竖直”等指示位置和方向的术语指在建筑施工时使用的爬升模板的布置方式。

在一种特别优选的实施方式中，第一测量单元包括布置在第一支撑结构上的第一基准元件和布置在第一模板元件上的第二基准元件。当第一模板元件移动至浇筑位置时，固定至第一模板元件的第二基准元件相对于固定至第一支撑结构的第一基准元件移动。第一测量单元用于测量第一和第二基准元件之间的水平距离，该水平距离表示第一模板元件的下端相对于前一个浇筑段的上端的位置。因此，从第一测量单元接收测量值的处理单元可确定第一模板元件的下端与前一个浇筑步骤的浇筑段的上端之间的缝隙的宽度。然后可相应地调整第一模板元件的倾斜度。

为了获得关于第一模板元件的下端相对于前一个浇筑段的可靠、准确的位置信息，第一测量单元优选包括光学装置，尤其是摄像机，该光学装置用于分别定位第一支撑结构上的第一基准元件和第一模板元件上的第二基准元件。第一和第二基准元件分别位于光学装置的视野中。处理单元用于根据光学装置提供的数据计算第一和第二基准元件之间的水平距离。在一种特别优选的实施方式中，光学装置是用于获得包括第一和第二基准元件的画面的摄像机。在这种情况下，处理单元可包括图像处理单元(该图像处理单元是本领域中已知的)，该图像处理单元用于从摄像机拍摄的画面导出第一和第二基准元件之间的水平距离。

在一种优选实施方式中，第一和第二基准元件分别包括第一和第二条形码元件。光学装置可用于确定第一和第二条形码元件的中心点。第一和第二条形码元件还可具有独特的第一和第二识别码。测量单元和处理单元可用于读出第一和第二识别码。优选使用称为QR(快速响应)码的二维矩阵条形码元件。

为了便于测量第一模板元件的下端的水平位移，第二基准元件优选布置在第一模板元件的下端。

在一种优选实施方式中，光学装置和/或倾斜传感器布置在第一模板元件上。

在一种优选实施方式中，处理单元用于将第二基准元件相对于第一基准元件的水平位移与前一个浇筑段的外表面和第一基准元件之间的水平距离进行比较，处理单元还用于计算第一模板元件与前一个浇筑段的外表面之间的缝隙。由于在缩回位置和浇筑位置之间的第一模板元件的路径中的障碍物，所述缝隙可能在第一模板元件与前一个浇筑段的相对外表面之间延伸。通过测量第一模板元件的下端的水平位移，可在计算第一模板元件的目标倾斜度时测量并考虑所述缝隙。

在另一种优选实施方式中，在第一支撑结构上布置有第三基准元件，该第三基准元件在远离腔体的方向上布置在距第一基准元件一定距离的位置，所述光学装置用于定位第三基准元件。在该实施方式中，很容易将第一模板元件布置在限定的缩回位置，这有利于在第一模板元件移动至浇筑位置之前定位加强件。

在一种特别优选的实施方式中，处理单元用于使用第三基准元件的位置计算第一模板元件的实际水平位置与第一模板元件的目标缩回位置之间的偏差。因此，与第一基准元件相比，第三基准元件布置在更远离腔体的位置。通过监测固定在第一支撑结构元件上的第三基准元件与可随第一模板元件一起移动的第二基准元件之间的水平距离(优选借助于上述光学装置进行监测)，很容易将第一模板元件布置在限定的缩回位置，该缩回位置是与浇筑位置间隔开的。该缩回位置可用于在第一模板元件到达浇筑位置之前在腔体中布置加强件，而在浇筑位置，第一模板元件限定用于接收混凝土的腔体。第一模板元件与缩回位置的偏差可分别在显示装置上显示，由信号装置指示和/或用作连接至处理单元的驱动单元的输入。

在一种优选实施方式中，在第一模板元件的缩回位置，用于加强待浇筑的浇筑段的间隔件从第一模板元件突出。通过这种方式，当第一模板元件处于缩回位置时，很容易将加强件布置在用于在浇筑步骤中接收混凝土的空间中。由于间隔件的存在，能够防止增强件延伸超出其预定位置。优选该缩回位置与浇筑位置间隔开，从而当第一模板元件处于其缩回位置时，加强件与间隔件接触。在完成加强件的定位之后，可移除间隔件，从而可将第一模板元件安全地移至浇筑位置，而不会发生与先前布置的加强件碰撞的危险。因此，能够防止第一模板元件及其第一支撑结构的任何损坏。

优选所述间隔件安装在第一模板元件上。在缩回位置，间隔件优选基本上垂直于第一模板元件的主平面延伸。在一种优选实施方式中，间隔件可枢转地连接至第一模板元件，优选在其上端连接。在这种情况下，间隔件可在针对第一模板元件的浇筑位置的收起位置与针对第一模板元件的缩回位置的工作位置之间枢转。在工作位置，间隔件沿用于布置加强件的空间的方向从第一模板元件突出。在一种替代实施方式中，间隔件可拆卸地连接至第一模板元件。

在一种优选实施方式中，倾斜传感器包括激光垂准仪(铅垂激光器)装置，该装置优选包括用于发射竖直激光束的激光发射源、用于在其上安装激光发射源的优选自调平支架、用于接收来自激光发射源的竖直激光束的目标板、以及用于检测竖直激光束与目标板的交点的位移的摄像机单元。优选该激光发射源安装在第一模板元件的下端和上端之中的一个上，而目标板(优选也是摄像机单元)安装在第一模板元件的下端和上端之中的另一个上。这种实施方式很容易适应第一模板元件的不同高度。另外还便于安装和运输第一模板元件。而且很容易更换激光垂准仪装置。为了获得精确、可靠的结果，优选所述自调平支架连接至减震装置，以减少自调平支架的震动。

在另一种优选实施方式中，倾斜传感器包括安装在第一模板元件上的纵向元件(优选是测量杆、线或绳)，该纵向元件优选从第一模板元件的上端延伸至第一模板元件的下端，并且该纵向元件优选分别在第一模板元件的上端和下端连接至第一模板元件。这种实施方式的特别有利之处在于，能够显著提高第一模板元件的倾斜度的测量精度。在许多情况下，第一模板元件的形状可能仅以有限的精度提供。在这些情况下，在沿着第一模板元件的长度的任意位置测量第一模板元件的倾斜度不会产生可靠的结果。在上述实施方式中，通过在彼此间隔开的两个位置(优选在第一模板元件的上端和下端)将纵向元件连接至第一模板元件，能够避免该问题。在这种情况下，第一模板元件的变形对倾斜度测量的影响较小。

如果纵向元件是线或绳，那么优选该线或绳连接至张紧装置。这种变化形式特别重量轻且可靠。所述线或绳可容纳在中空元件中，尤其是在管中。通过这种方式，能够显著降低线或绳损坏的危险。

如果纵向元件是测量杆，那么安装会特别简单，并且能降低成本。

在这种实施方式中，优选所述纵向元件经由优选布置在第一模板元件的下端的第一枢转支撑件和优选布置在第一模板元件的上端的第二枢转支撑件连接至第一模板元件。因此，在该实施方式中，纵向元件优选在相对端由第一枢转或倾斜支撑件和第二枢转或倾斜支撑件支撑。通过这种方式，纵向元件的布置能精确反映第一模板元件的倾斜度。

在一种特别优选的实施方式中，处理单元连接至存储用于第一模板元件的位置的校正值的数据存储单元，该校正值是从前一个浇筑段的位置与前一个浇筑段的基准位置之间的偏差导出的，处理单元除了计算第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离之外，还使用第一模板元件的位置的校正值计算第一模板元件的目标倾斜度。如从现有技术中已知的，可为待浇筑的浇筑段的各个部分导出多个校正值。每个校正值反映前一个完工浇筑段的位置的特定测量点(尤其是在其上端处)与其基准位置(即，在施工平面图中所示的预定位置)的偏差。已知有许多技术可用于获得前一个完工浇筑段的测量点，以从其计算校正值。例如，可使用激光铅锤工具。因此，在本公开中可能省略其详细说明。但是，根据本发明，通过不仅使用校正值而且还使用来自第一测量单元的输入，能够改善浇筑段的形成。通过这种方式，能够精确地计算第一模板元件的目标倾斜度，而无需手动测量第一模板元件的上端的水平位置。

可基于第一模板元件的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差的确定以多种方式改善第一模板元件的定位。

在一种优选实施方式中，处理单元连接至显示装置，以显示第一模板元件的目标倾斜度与实际倾斜度之间的偏差。在这种特别简单的实施方式中，显示装置显示关于第一模板元件与其目标位置的偏差的信息。该信息可用于手动改变第一模板元件的倾斜度。

在另一种优选实施方式中，处理单元连接至信号装置，以指示第一模板元件的目标倾斜度与实际倾斜度之间的偏差。该信号装置可用于输出声学或视觉信号。

在另一种优选实施方式中，爬升模板包括用于相对于第一支撑结构调整第一模板元件的驱动单元，该驱动单元优选包括用于倾斜第一模板元件的第一倾斜单元和/或用于水平位移第一模板元件的第一水平位移单元和/或用于竖直位移第一模板元件的第一竖直位移单元。

在另一种优选实施方式中，处理单元连接至用于根据目标倾斜度倾斜第一模板元件的第一倾斜单元。在该实施方式中，可利用第一倾斜单元调整第一模板元件，尤其是通过使第一模板元件绕水平枢转轴线枢转来调整。

根据本发明，所述用于通过相继浇筑多个混凝土段来架设混凝土结构的方法包括以下步骤：

-在浇筑位置布置具有至少一个第一模板元件的爬升模板，其中所述第一模板元件限定用于接收混凝土以形成最上面的浇筑段的腔体，

-支撑处于浇筑位置的第一模板元件，

-测量第一模板元件的实际倾斜度，

-测量第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离，

-使用第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离的测量值计算第一模板元件的目标倾斜度，

-确定第一模板元件的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

在一种优选实施方式中，所述方法还包括以下步骤：

-存储第一模板元件的位置的校正值，该校正值是从前一个浇筑段的位置与前一个浇筑段的基准位置之间的偏差导出的，

-使用第一模板元件的位置的校正值和第一模板元件的外表面的下端与前一个浇筑段的外表面的上端之间的水平距离计算第一模板元件的目标倾斜度。

在一种优选实施方式中，所述方法还包括以下步骤之中的至少一个：

-显示第一模板元件的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差，

-指示第一模板元件的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差，

-利用驱动单元根据目标倾斜度倾斜第一模板元件。

附图说明

除了上述的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下详细说明，本发明的其它方面、实施方式和特征将变得明显。

图1是本发明的用于逐步架设建筑结构的爬升模板的示意图，该爬升模板具有分别由第一和第二支撑结构支撑的第一和第二模板元件；

图2是图1中所示的爬升模板的放大图，其中第一模板元件布置在基本竖直的浇铸位置；

图3是图2的爬升模板的一个视图，其中第一模板元件布置在倾斜的浇铸位置；

图4是图1至图3的爬升模板的俯视图；

图5是如图2、3所示的爬升模板的一个视图，其中第一模板元件移动至缩回位置，以在用于接收混凝土的腔体中布置加强件；

图6是图1至图5的爬升模板的功能图；

图7是本发明的通过相继浇筑多个混凝土段来架设混凝土结构的方法的框图；

图8是本发明的另一种实施方式的布置在缩回位置的爬升模板的一个视图；

图9是图8的爬升模板在第一模板元件接近前一个浇筑段时的视图；

图10是图8和图9的爬升模板处于浇筑位置时的视图；

图11是图8至图10的爬升模板的第一模板元件的透视图；

图12是本发明的另一种实施方式的爬升模板的放大图；

图13是本发明的另一种实施方式的爬升模板的放大图；

图14是本发明的另一种实施方式的爬升模板的第一模板元件的一个视图；

图15是图14的第一模板元件的上端和下端的详图；和

图16是本发明的另一种实施方式的爬升模板的第一模板元件的一个视图。

具体实施方式

图1示出了用于逐步架设混凝土结构2(例如摩天大楼)的爬升模板1。混凝土结构2通过多个浇筑步骤架设，在这些步骤中形成相应数量的浇筑段3，每个浇筑段3与混凝土结构2的一层对应。为此，爬升模板1包括第一模板元件4和第二模板元件5。第一模板元件4和第二模板元件5中的每一个包括模板面板。在浇筑位置，第一模板元件4和第二模板元件5在其间限定腔体或空间6，以接收用于形成最上面的浇筑段的混凝土。详细地说，第一模板元件4的外表面4a面向腔体6，而第一模板元件4的内表面4b背向腔体6，以接收混凝土。通常，在浇筑最上面的浇筑段之前，在第一模板元件4与第二模板元件5之间的腔体6中布置加强件10。加强件10从第一模板元件4和第二模板元件5的上端向上突出。爬升模板1还包括用于支撑第一模板元件4的第一支撑结构7和用于支撑第二模板元件5的第二支撑结构8。

在所示的实施方式中，在完成浇筑步骤之后可使用吊车吊升爬升模板1。但是，如在现有技术中所公知的，第一支撑结构7可连接至第一吊升装置，第二支撑结构8可连接至第二吊升装置。第一和第二吊升装置用于将第一模板元件4和第二模板元件5沿竖直方向从用于形成第一浇筑段的第一浇筑位置吊升至用于形成第二浇筑段的第二浇筑位置，该第二浇筑段布置在第一浇筑段的上面。通过这种方式，能实现自动式或自升式模板。

下面将参照第一模板元件4和第一支撑结构7(如图1的左侧所示)说明爬升模板1。但是，应理解，该说明也适用于第二模板元件5和第二支撑结构8(如图1的右侧所示)。在任何情况下，所示爬升模板1的第一支撑结构7和第二支撑结构8的结构都是常规的，因此可能省略详细说明。

第一支撑结构7包括支撑构件11，该支撑构件11安装在驱动单元12上，用于调整第一模板元件4相对于第一支撑结构7的位置和朝向。在所示的实施方式中，驱动单元12包括用于倾斜第一模板元件4的第一倾斜单元13。倾斜单元13允许将第一模板元件4部署在竖直浇筑位置(参见图2)和倾斜浇筑位置(参见图3)之中的任何一个处。第一模板元件4的倾斜度可反映相对于前一个浇筑段16的校正值。此外，驱动单元12包括用于将第一模板元件4移动至浇筑位置的第一水平位移单元14。此外，驱动单元12可包括用于竖直地位移第一模板元件4的第一竖直位移单元。

在所示的实施方式中，第一支撑结构7包括用于从下方支撑第一模板元件4的工作平台7a。但是，在一种替代实施方式中，第一模板元件4悬挂在第一支撑结构7上。这种悬挂模板在现有技术中是已知的。

驱动单元12可包括任何已知的驱动装置。例如，倾斜单元13可包括用于倾斜第一模板元件4的液压柱塞和液压缸。此外，水平位移单元14可包括用于水平地位移第一模板元件4的滑架机构，如WO 2011/127970中所述。在一种不太优选的实施方式中，对模板元件4进行手动调整，以布置在浇筑位置。

在浇筑位置，第一模板元件4的外表面4a的下端靠在前一个浇筑段16(即，腔体6下方紧邻的浇筑段)的外表面16a的上端，以形成最上面的浇筑段(参见图2)。但是，由于第一模板元件4的路径中的障碍物，可能无法将第一模板元件4布置在抵靠前一个浇筑段16的位置。为此，所示的爬升模板1的实施方式用于确定第一模板元件4的下端的位置，以调整第一模板元件4的倾斜度，使得第一模板元件4的上端在浇筑之前处于目标水平位置。

在所示的实施方式中，爬升模板1包括第一倾斜传感器15(又称为测斜仪)，该倾斜传感器用于测量第一模板元件4的主平面相对于竖直平面的倾斜度。倾斜传感器15可以是常规设计，并且在附图中仅示意性地示出。爬升模板1还包括第一测量单元17，该第一测量单元17用于测量第一模板元件4的下端相对于第一支撑结构7的工作平台7a的水平位移。处理单元18(参见图6)分别与第一倾斜传感器15和第一测量单元17通信。

处理单元18基于来自第一测量单元17的输入计算第一模板元件4的目标倾斜度，该第一测量单元17测量第一模板元件的下端(即，第一模板元件4的邻近工作平台7a的端部)的水平位移。在此基础上，处理单元18确定第一模板元件4的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

为了确定第一模板元件4的下端的水平位置，第一测量单元17包括静止地布置在第一支撑结构7上的第一基准元件19和布置在第一模板元件4上的第二基准元件20。第一基准元件19和第二基准元件20布置在第一测量单元15的光学装置21的视野中，如虚线22所示。优选光学装置21是能够捕获包含第一基准元件19和第二基准元件20的图像的摄像机。处理单元18包括用于确定第一基准元件19的中心点与第二基准元件20的中心点之间的水平距离的图像处理单元23。第一基准元件19和第二基准元件20优选分别包括第一和第二条形码元件。第二基准元件20布置在第一模板元件4的下端，而第一基准元件19布置在第一支撑结构7的工作平台7a上。在所示的实施方式中，光学装置21和倾斜传感器15固定不动地附接至第一模板元件4。

在准备最上面的浇筑段的浇铸时，处理单元18将第二基准元件20相对于第一基准元件19的水平位移与前一个浇筑段16的外表面16a与第一基准元件19之间的已知水平距离进行比较。基于该比较结果，处理单元18确定第一模板元件4的外表面4a的下端与前一个浇筑段16的外表面16a的上端之间的缝隙(即，水平距离)。因此，对第一模板元件4是否完全靠在前一个浇筑段16上进行检查。

处理单元18还连接至数据存储单元24，该数据存储单元24存储用于本浇筑步骤的浇筑段的多个校正值。该浇筑段的校正值被转换为第一模板元件4的位置的校正值，从而前一个浇筑段16与如施工平面图中所示的基准位置的偏差在当前浇筑步骤中得到补偿。为了调整第一模板元件4，处理单元18除了使用第一模板元件4的下端的水平位移的测量值之外还使用第一模板元件4的位置的校正值来计算第一模板元件4的目标倾斜度。

从图6能够示意性地看出，处理单元18优选连接至显示装置25，以显示第一模板元件4的目标倾斜度与实际倾斜度之间的偏差。处理单元18还可连接至信号装置26，以指示第一模板元件4的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。最后，处理单元18优选连接至驱动单元12的第一倾斜单元13，以根据目标倾斜度来倾斜第一模板元件4。

图5示出了爬升模板1的另一种实施方式，其中在第一支撑结构7上布置有第三基准元件27。第三基准元件27可以是条形码元件，尤其是二维矩阵条形码。第三基准元件27在远离腔体6的方向上布置在距第一基准元件19一定距离处。光学装置21同时定位第一支撑结构7处的第三基准元件27和第一模板元件4处的第二基准元件20。通过与上述相同的方式，处理单元18可确定第二基准元件27与第三基准元件27之间的水平距离，以将第一模板元件4布置在限定的缩回位置(在图5中示出)，该位置与浇铸位置相距一段限定的水平距离。

在该缩回位置，很容易布置用于最上面的浇筑段的加强件10。利用间隔件28可使该工作变得更为方便。在所示的实施方式中，间隔件28可枢转地安装在第一模板元件4的上端。在第一模板元件4的缩回位置，增强件10与间隔件28接触。在这种情况下，能确保在移除间隔件28并且第一模板元件4移动至浇筑位置之后，加强件10处于腔体6内的其预定位置。

图7示出了在准备浇筑步骤时调整爬升模板1的流程图。在开始该过程之前，通过使第一模板元件4的下端与前一个浇筑段16的上端接触，将第一模板元件4移动至浇筑位置。

在框100处，测量和调整过程开始。在开始时，可对爬升模板1进行多种测试。在框101处，检查爬升模板1的电子部件的供电。在框102处，利用第一测量单元17定位基准元件19。在框103处，以相同的方式定位基准元件20。在框104处，检查在数据存储单元24中是否有第一模板元件4的当前位置的校正值。在框105处，验证关于第一模板元件4的几何形状(尤其是高度)的信息。若这些检查中的任何一个失败，则在框106处返回错误结果。在此情况下，在重新检查(框108)之前，按照用于消除错误源的例行程序操作(框107)。若在框101至105处的检查成功完成，则开始测量第一模板元件4的下端的水平位移(框107)。从第二基准元件20与第一基准元件19之间的水平距离导出控制值(框108)。将该控制值与第一基准元件19和前一个浇筑段16的外表面16a之间的已知距离进行比较(方框109)。若比较结果表明第一模板元件4与前一个浇筑段16接触，则该程序继续进行，对第一模板元件4的目标倾斜度进行计算(框110)。若上述控制值表明第一模板元件4的下端从第一模板元件4的抵靠前一个浇筑段16的位置偏离，则在显示装置25处输出错误消息(框111)。然后，操作人员可确认所确定的第一模板元件4在浇筑位置的错位是否是可接受的(框112)。若确认是可接受的，则在框110处程序继续计算第一模板元件4的目标倾斜度。另一方面，若第一模板元件4的位置偏差超过容许阈值，则程序可返回至步骤107。在框113处，倾斜传感器15返回第一模板元件4的实际倾斜度。在框114处，将第一模板元件4的目标倾斜度与第一模板元件4的实际倾斜度进行比较。如果第一模板元件4的实际倾斜度与目标倾斜度对应，则会给出一条消息表明第一模板元件4已正确定位(框115)，并且程序结束(框116)。在第一模板元件4的实际倾斜度偏离目标倾斜度的情况下，显示装置25会向指导人员警告偏差(框117)。所述消息可包含如何手动调节第一模板元件4的倾斜度以实现第一模板元件4的上端的目标位置的指示。在框118处，手动调整或利用驱动单元12调整第一模板元件4的倾斜度。然后，程序返回至框107处的第一模板元件4的水平位移的测量。该子过程不断重复，直到实现第一模板元件4的目标倾斜度(框114)，此时可结束第一模板元件4的调整(框116)。

在图8至图15中示出了本发明的其它实施方式。下面仅说明与图1至图7中所示的实施方式的相关差异。

图8至图15的实施方式的共同之处在于，不仅第一倾斜传感器15而且第一测量单元17的所有部件都布置在第一模板元件4上。通过这种方式，无需相对于工作平台7a测量第一模板元件4的外表面4a的下端与前一个浇筑段16的外表面16a的上端之间的水平距离。

在图8至图15中，示出了第一测量单元17和倾斜传感器15的变化形式。本领域技术人员应理解，第一测量单元17和倾斜传感器15的变化形式的所有组合都可分别用在模板1中。

根据图8至图11的实施方式，第一测量单元17包括邻接在前一个浇筑段16的外表面16a的上端的接触元件29(关于该测量单元17的细节，请参考图15)。当第一模板元件4进入浇筑位置时，接触元件29可相对于第一模板元件4移动。在所示的实施方式中，接触元件29包括销，该销可压靠在前一个浇筑段16的上端。第一测量单元17还包括编码器(例如磁编码器)，该编码器用于提供接触元件29相对于第一模板元件4的位置。该编码器连接至布置在第一模板元件4的内表面4b上的处理单元18。在所示的实施方式中，当第一模板元件与前一个浇筑段16的外表面16a邻接时，编码器检测接触元件29沿基本上水平方向的线性位移。第一测量单元17还包括弹簧元件30，该弹簧元件30使接触元件29朝第一(静止)位置的方向上偏置，该第一(静止)位置对应于接触元件29与前一个浇筑段16的上端不接触的位置(参见图8)。当将第一模板元件布置在浇筑位置时(参见图10)，接触元件29可首先与前一个浇筑段16的上端(参见图9)接触，然后可从静止位置向后位移到缩回位置。当第一模板元件4处于其浇筑位置时，若第一模板元件4的下端与前一个浇筑段16的上端之间没有缝隙，则接触元件16处于完全缩回的位置。但是，当第一模板元件4到达浇筑位置时，若在第一模板元件4与前一个浇筑段16之间存在缝隙，则接触元件29处于部分地缩回的位置。接触元件29的位置由编码器检测并传送至处理单元18，以计算第一模板元件4的目标倾斜度，如前文所述。从图15中能够看出，销29从具有面向腔体6的前表面32的传感器壳体31突出。前表面32靠在第一模板元件的外表面4a上。

从图11中能够看出，至少两个第一测量单元17可在与第一模板元件4从缩回位置(参见图8)到浇筑位置(参见图10)的平移运动垂直的水平方向上间隔开。所述至少两个第一测量单元17可在第一模板元件4上布置在与前一个浇筑段16的完工位置对应的位置33(在图11中用符号表示)的下方。同样，在该浇筑步骤中待浇筑的浇筑段的将来竣工位置示出为第一模板元件4的上端处的位置34。当然，爬升模板1可包括多个第一测量单元17和/或倾斜传感器15。

在图12、13的实施方式中，第一测量单元17包括用于确定第一模板元件4的下端与前一个浇筑段16的上端之间的水平距离的波发射和接收装置35。

根据图12，波发射和接收装置35是激光距离传感器36，在所示的实施方式中，该激光距离传感器36使用激光三角测量。激光距离传感器36包括激光器37、可选的发射器透镜38、可选的接收器透镜39、以及光接收元件40。若在第一模板元件4与前一个浇筑区段16之间存在缝隙(如图12所示)，则激光辐射(以实线41示出)在第一位置击中光接收元件40；而若第一模板元件4紧靠前一个浇筑段16(以虚线42示出)，则激光辐射在(已知的)第二位置击中光接收元件40。根据第一位置与第二位置之间的距离，能够计算第一模板元件4与前一个浇筑段16之间的缝隙。

在图13的实施方式中，第一测量单元17包括超声波发射和接收装置43。如现有技术中已知的那样，超声波发射和接收装置43包括用于发射超声波45和接收超声波45的反射46的超声波元件44。根据超声波45的发射和接收之间的时间计算至目标的距离(即，至前一个浇筑段16的外表面16a的距离)。

图8至图16示出了倾斜传感器15的多种实施方式，该倾斜传感器15连接至处理单元18，用于传递第一模板元件4的当前倾斜度。

在图8至图13和图14、15的变化形式中，倾斜传感器15分别包括安装在第一模板元件4上的纵向元件47。纵向元件47从第一模板元件4的上端延伸至第一模板元件4的下端。在这两种变化形式中，纵向元件47分别有且仅有与第一模板元件4的两个连接，即，在第一模板元件4的上端处的上连接48和下端处的下连接49。

根据图8至图13，纵向元件47是测量杆47a。从图12、13能够看出，测量杆47a的下连接件49包括在其下端固定不动地附接至第一模板元件4的第一支架50，该第一支架50具有用于可枢转地支撑测量杆48的下端的第一枢转支撑件51。上连接件48包括在其上端固定不动地连接至第一模板元件4的第二支架52，该第二支架52具有用于可枢转地支撑测量杆47a的上端的第二枢转支撑件53。设有电子传感器元件54(仅在图12、13中示意性地示出)以测量测量杆47a的倾斜度。电子传感器元件54可布置在测量杆47a的下端。

图14(示意性地)和图15(更详细地)示出了倾斜传感器15的一种实施方式，其中纵向元件47是线或绳55。倾斜传感器15还包括用于使线或绳55受张力的张紧装置56。线或绳55的下端固定至第一安装件57，线或绳55的上端固定至第二安装件58。在所示的示例中，张紧装置56布置在第二安装件58处，但是也可位于第一安装件57中。下连接件49包括第一支架50，该第一支架50在其下端固定不动地连接至第一模板元件4，该第一支架50具有第一枢转支撑件51。在该实施方式中，第一枢转支撑件51针对线或绳55的下端布置为可枢转地支撑第一安装件58。上连接件48包括第二支架52，该第二支架52在其上端固定不动地连接至第一模板元件4，第二支架52具有第二枢转支撑件53。在该实施方式中，第二枢转支撑件53针对线或绳55的上端布置为可枢转地支撑第二安装件58。设有电子传感器元件54(仅在图15中示意性地示出)以测量线或绳55的倾斜度。电子传感器元件54可针对线或绳55的下端布置在第一安装件57处。

在图16所示的实施方式中，倾斜传感器15包括激光垂准仪装置59，该激光垂准仪装置59具有用于发射竖直激光束61的激光发射源60、用于在其上安装激光发射源61的自调平支架62(仅在图16中示意性地示出)、用于接收来自激光发射源60的竖直激光束61的目标板63、以及用于检测竖直激光束61与目标板的交点相对于目标板63的基准点的位移的摄像机单元64。激光发射源61通过自调平支架62安装在第一模板元件4的下端，这确保激光束61是竖直的，不受第一模板元件4的倾斜的影响。目标板63和摄像机单元64附接至第一模板元件4的上端。在使用中，第一模板元件4的倾斜导致激光束61在目标板63上的位置相对于目标板63上的基准点发生水平位移。处理单元18可根据该水平位移计算第一模板元件4的实际倾斜度。

自调平支撑件62可连接至用于减少自调平支架62(未示出)的震动的减震装置。

Claims (21)

1.一种用于通过相继浇筑多个浇筑段(16)来架设混凝土结构(2)的爬升模板(1)，该爬升模板(1)包括：

-至少一个用于限定腔体(6)的第一模板元件(4)，该腔体(6)用于接收混凝土以形成最上面的浇筑段，该第一模板元件(4)具有上端和下端，

-用于支撑第一模板元件(4)的第一支撑结构(7)，

其特征在于

-用于测量第一模板元件(4)的倾斜度的第一倾斜传感器(15)，

-用于测量第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离的第一测量单元(17)，

-与第一倾斜传感器(15)和第一测量单元(17)通信的处理单元(18)，该处理单元(18)用于使用第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离的测量值来计算第一模板元件(4)的目标倾斜度，该处理单元(18)还用于确定第一模板元件(4)的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

2.如权利要求1所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)布置在第一模板元件(4)的下端。

3.如权利要求2所述的爬升模板(1)，其特征在于，至少两个第一测量单元(17)在横向于使第一模板元件(4)到达浇筑位置的平移位移的水平方向上彼此间隔地布置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括波发射和接收装置(35)。

5.如权利要求4所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括超声波发射和接收装置(43)或激光距离传感器(36)。

6.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括接触元件(29)，当第一模板元件(4)移动至浇筑位置时，该接触元件(29)可相对于第一模板元件(4)从第一位置移动至第二位置。

7.如权利要求6所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述接触元件(29)是销。

8.如权利要求6所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括使接触元件(29)朝第一位置的方向偏置的弹簧元件(30)。

9.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括具有面向腔体(6)的前表面(32)的传感器壳体(31)，该前表面(32)靠在第一模板元件(4)的外表面(4a)上。

10.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一测量单元(17)包括布置在第一支撑结构(7)上的第一基准元件(19)以及布置在第一模板元件(4)上的第二基准元件(20)，所述第一测量单元(17)包括光学装置(21)，该光学装置(21)布置为分别定位第一支撑结构(7)上的第一基准元件(19)和第一模板元件(4)上的第二基准元件(20)。

11.如权利要求10所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述第一基准元件(19)为第一条形码元件以及所述第二基准元件(20)为第二条形码元件，所述光学装置(21)是摄像机。

12.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述倾斜传感器(15)包括激光垂准仪装置(59)。

13.如权利要求12所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述激光垂准仪装置(59)包括用于发射竖直激光束(61)的激光发射源(60)、用于在其上安装激光发射源(60)的自调平支架(62)、用于从激光发射源(60)接收竖直激光束(61)的目标板(63)、以及用于检测竖直激光束(61)与目标板(63)的交点的位移的摄像机单元(64)。

14.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述倾斜传感器(15)包括安装在第一模板元件(4)上的纵向元件(47)，该纵向元件(47)从第一模板元件(4)的上端延伸至第一模板元件(4)的下端，并且该纵向元件分别在第一模板元件(4)的上端和下端连接至第一模板元件(4)。

15.如权利要求14所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述纵向元件(47)是测量杆(47a)或线或绳(55)。

16.如权利要求14所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述纵向元件(47)经由布置在第一模板元件(4)的下端的第一枢转支撑件(51)和布置在第一模板元件(4)的上端的第二枢转支撑件(53)连接至第一模板元件(4)。

17.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述处理单元(18)连接至存储第一模板元件(4)的位置的校正值的数据存储单元(23)，该校正值是从前一个浇筑段(16)的位置与前一个浇筑段(16)的基准位置之间的偏差导出的，所述处理单元(18)除了计算第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离之外，还使用第一模板元件(4)的位置的校正值计算第一模板元件(4)的目标倾斜度。

18.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述处理单元(18)连接至以下装置中的至少一个：

-用于显示第一模板元件(4)的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差的显示装置(25)，

-用于指示第一模板元件(4)的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差的信号装置(26)。

19.如权利要求1至3中任一项所述的爬升模板(1)，其特征在于用于相对于第一支撑结构(7)调整第一模板元件(4)的驱动单元(12)，该驱动单元(12)包括用于倾斜第一模板元件(4)的第一倾斜单元(13)和/或用于水平位移第一模板元件(4)的第一水平位移单元(14)和/或用于竖直位移第一模板元件(4)的第一竖直位移单元。

20.如权利要求19所述的爬升模板(1)，其特征在于，所述处理单元(18)连接至用于根据目标倾斜度来倾斜第一模板元件(4)的第一倾斜单元(13)。

21.一种用于通过相继浇筑多个浇筑段(16)来架设混凝土结构(2)的方法，包括以下步骤：

-在浇筑位置布置具有至少一个第一模板元件(4)的爬升模板(1)，其中所述第一模板元件(4)限定用于接收混凝土以形成最上面的浇筑段的腔体(6)，

-支撑处于浇筑位置的第一模板元件(4)，

其特征在于

-测量第一模板元件(4)的实际倾斜度，

-测量第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离，

-使用第一模板元件(4)的外表面(4a)的下端与前一个浇筑段(16)的外表面(16a)的上端之间的水平距离的测量值计算第一模板元件(4)的目标倾斜度，

-确定第一模板元件(4)的实际倾斜度与目标倾斜度之间的偏差。

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