CN109208915B - 一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，包括如下步骤：1)施工前准备，先创建冷却塔钢结构支撑基础模型、冷却塔检修平台模型及管道支架模型，再将创建的各模型结合冷却塔、冷却水管道及钢连廊创建整体结构模型，并对模型进行受力模拟分析，确保提升过程中各部分的受力满足要求，深化设计施工图纸；2)按施工图纸将冷却塔系统与钢连廊在地面进行拼装；3)拼装完成的冷却塔系统和钢连廊通过液压提升系统进行整体同步提升。该发明将冷却塔系统与钢连廊先在地面进行拼装后再整体提升，降低了冷却塔系统各部件的吊装拼装难度，节省了劳动力，且冷却塔系统各部件可同时进行拼装，保证了施工工期，提高了冷却塔系统安装施工质量和效率。

Description

一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法。

背景技术

目前国内钢连廊的提升，为了降低提升的安全隐患，一般都会采用降低钢连廊提升重量的方法，只是将钢连廊的框架拼装到位，然后进行提升，而对于钢连廊上附属的混凝土板、绿化、设备等都是在钢连廊提升就位后再进行高空作业安装。

采取现有这种先提升钢连廊后吊装设备的方案对钢连廊上安装冷却塔系统时存在如下施工问题：

1、冷却塔体积大，重量重，同时还包括管道、支架等，将其吊装至钢连廊安装高度，需使用大型吊装设备及人工机械，吊装难度大；

2、由于在高空作业，其工作平面仅仅在钢连廊上，而钢连廊的工作平面宽度和高度有限，除去冷却塔、预留冷却水管道及冷却塔检修平台的占用空间，可操作施工作业面狭窄；

3、冷却塔的吊装施工需等待钢连廊结构整体吊装完，再浇筑完混凝土才能进行，严重影响机电设备安装的施工进度；

4、钢结构与设备管线交叉施工，可能影响钢连廊结构的整体稳定，特别是运行重量、噪音共振等因素影响重大；

5、高空作业进行冷却塔系统安装，存在很大的施工难度及安全风险。

发明内容

本发明针对现有技术中大型设备安装于高空钢连廊之上的施工方法中存在的上述问题，提供一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，大大降低了冷却塔系统安装于高空钢连廊施工的难度及安全风险。

本发明的技术方案是提供了一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，包括如下步骤：

1)施工前准备

a)分别创建冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型及管道支架模型，并对模型进行受力模拟分析，确定各模型的设计形式；

b)将步骤a)创建的冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型、管道支架模型结合冷却塔、冷却水管道及钢连廊创建整体结构模型，并对创建的整体结构模型进行受力模拟分析，确保钢连廊的钢桁架能满足其设计的承重要求；

c)根据步骤b)创建的整体结构模型进行深化设计施工图纸，确定冷却塔钢结构基础、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道的结构尺寸及其在钢连廊上的拼接位置；

2)冷却塔系统与钢连廊的拼装

拼装完成钢连廊的桁架结构，并根据步骤1)确定的冷却塔钢结构基础、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道的拼接位置与钢连廊在地面上完成拼装；

3)冷却塔系统与钢连廊的整体提升

将步骤2)拼装完成的冷却塔系统和钢连廊通过液压提升系统进行整体同步提升，并在提升过程中对冷却塔及钢连廊的受力及位移情况进行观测，确认其符合模拟工况计算和设计要求，直至提升到位。

进一步的，所述步骤1)中通过BIM软件创建冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型、管道支架模型及整体结构模型，通过Midas软件对各模型进行受力模拟分析。

进一步的，所述步骤1)中创建整体结构模型时，所述钢连廊的钢桁架上设置若干次梁支撑，冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型和管道支架模型的支腿均位于钢连廊的钢桁架或次梁支撑上。

进一步的，所述步骤2)中拼装钢连廊的桁架结构时，先在钢连廊的上部预留桁架结构的若干次梁安装空间，待冷却塔钢结构支撑、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道全部拼装就位后再安装钢连廊上部桁架结构的次梁。

进一步的，所述步骤2)中冷却塔与冷却塔钢结构支撑之间设置有若干第一减震器，冷却水管道与管道支架之间设置有若干第二减震器。

进一步的，所述冷却塔钢结构支撑上第一减震器安装处与冷却塔之间通过槽钢进行限位处理，所述冷却塔钢结构支撑的各方向上设有斜支撑进行固定。

进一步的，所述液压提升系统包括四套液压提升装置和计算机同步控制系统，四套所述液压提升装置分别与钢连廊上部四角连接，且四套所述液压提升装置均通过信号控制线与计算机同步控制系统电连接；所述四套液压提升装置包括液压提升器、钢绞线和液压泵源，所述液压提升器为穿芯式结构，且其上下端通过锚具与钢绞线的上下端锚紧，所述液压泵源通过液压油管与所述液压提升器的主油缸连接，所述液压提升器上连接有位移传感器并电连至计算机同步控制系统。

进一步的，所述液压提升系统对冷却塔系统和钢连廊整体提升步骤如下：

1)液压提升器上端的锚具锚紧钢绞线，下端的锚具不锚紧呈松开状态，钢绞线下方吊钢连廊，计算机同步控制系统通过位移传感器的数据反馈和控制指令控制四套液压提升器的主油缸缓慢同步提升钢绞线；

2)待液压提升器的主油缸提升钢绞线至设计高度后，液压提升器下端的锚具锚紧钢绞线，主油缸微缩，液压提升器上端的锚具松开；

3)当液压提升器上端的锚具完全松开后，主油缸非同步缩回至原位，即完成对冷却塔系统和钢连廊整体提升过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法将冷却塔系统与钢连廊一同先在地面进行拼装后再整体提升，大大降低了冷却塔系统各部件的吊装拼装难度，节省了劳动力，且冷却塔系统各部件可同时进行拼装，保证了施工工期，提高了冷却塔系统安装施工质量和效率。

(2)本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法利用BIM技术对冷却塔系统与钢连廊整体设计，并利用Midas软件对整体模型进行受力分析，确定冷却塔钢结构基础、冷却塔检修平台及管道支架的设计形式，冷却塔系统与钢连廊的合理布局，为整体系统的稳定提升奠定了坚实基础。

(3)本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法中通过用钢结构冷却塔基础代替现有的混凝土基础，并对其进行受力模拟分析确定钢结构基础的设计形式，在确保对冷却塔支撑作用的同时，避免了钢结构基础对冷却塔系统与钢连廊整体提升稳定性的影响。

(4)本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法中通过给冷却塔添加检修平台，解决了在冷却塔后期运维中阀门检修、上冷却塔爬梯、进入冷却塔侧检修口困难的难题，减小后期运维成本。

(5)本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法为了满足冷却塔的噪音及震动等的要求，将钢连廊上部部分拼装，给冷却塔安装预留空间，待冷却塔系统就位之后再进行钢连廊顶梁拼装，增大了冷却塔系统安装的操作空间。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明冷却塔系统与钢连廊的安装结构示意图；

图2是本发明中冷却塔钢结构支撑模型的结构示意图；

图3是本发明中冷却塔检修平台模型的结构示意图；

图4是本发明中管道支架模型的结构示意图；

图5是本发明中冷却塔系统与钢连廊整体提升示意图；

图6是本发明中液压提升器上端锚紧钢绞线的示意图；

图7是本发明中液压提升器的主油缸提升示意图；

图8是本发明中液压提升器下端锚紧钢绞线的示意图；

图9是本发明中液压提升器上端锚具慢慢松开示意图；

图10是本发明中液压提升器上端锚具完全松开状态示意图；

图11是本发明中液压提升器的主油缸回落示意图；

图12是本发明中冷却塔系统与钢连廊整体提升后效果示意图。

附图标记说明：1、钢连廊；2、冷却塔钢结构支撑；3、冷却塔；4、冷却塔检修平台；5、电缆桥架；6、冷却水管道；7、管道支架；8、平衡管；9、斜支撑；10、钢梁；11、钢柱；12、第一减震器；13、平台立柱；14、走道板；15、栏杆；16、第二减震器；17、连接段；18、固定段；19、支撑段；20、钢绞线；21、液压提升器；22、主油缸；23、锚具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实施例以武汉中建光谷之星项目为例，即在两栋塔楼之间18-20层（约73.6米高）设置钢连廊1，将冷却塔系统（包括5台冷却塔3、冷却塔钢结构支撑2、冷却塔检修平台4、管道支架7和冷却水管道6）设计在空中钢连廊之中，提供了一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，包括如下步骤：

(1)施工前准备

a)分别创建冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型及管道支架7模型，并对模型进行受力模拟分析，确定各模型的设计形式。

具体的，冷却塔钢结构支撑2模型的设计：一般冷却塔3设置在屋面楼板之上使用混凝土设备基础，而本项目中冷却塔3设置在钢连廊1的钢桁架结构之上，在地面拼装无法设置混凝土基础，因此选用钢结构的冷却塔支撑基础。该冷却塔钢结构支撑2模型通过BIM（建筑信息化模型）软件进行建模，用Midas（有限元分析软件）进行受力模拟，根据受力状态进行冷却塔钢结构支撑基础的各型钢选型。本项目设计的冷却塔钢结构支撑2模型结构如图2所示，由两排平行相对设置的六根钢柱11，以及每排连接相邻钢柱11和连接两排端部的若干根钢梁10刚接构成支撑基础框架；本项目中通过受力分析后，钢柱11和钢梁10选用型钢类型为方钢P200*4。

冷却塔检修平台4模型的设计：由于冷却塔系统中供水管上的电动蝶阀、冷却塔补水阀门、上冷却塔爬梯、冷却塔侧检修口在平时检修的时候比较困难，因此，本实施例结合需要检修的点位，进行冷却塔检修平台4设计，给以后冷却塔3后期运维提供了很大的便利。该冷却塔检修平台4通过BIM软件进行建模，用Midas进行受力模拟，根据受力状态进行冷却塔检修平台4的各型钢选型。本项目设计的冷却塔检修平台4模型结构如图3所示，包括平台立柱13、走道板14和栏杆15；本项目通过受力分析后，平台立柱13选用型钢类型为方钢P100*4，走道板14由多块花纹钢板拼装而成，其边沿通过10#工字钢固定在平台立柱13上，且花纹钢板之间通过10#槽钢间隔固定，栏杆15由多根竖直设置的焊接钢管PD48*3.5和水平设置的焊接钢管PD26.8*3.75构成。优化的，如图1所示，可在冷却塔检修平台4模型的设计时，在冷却塔检修平台4的走道板14侧边设计电缆桥架5，以便于冷却塔系统中机电设备的电缆线的整洁安装。

管道支架7模型的设计同样通过BIM软件进行建模，用Midas进行受力模拟，根据受力状态进行管道支架7模型的各型钢选型。本项目设计的管道支架模型结构如图4所示，包括用于与钢连廊1连接的连接段17，用于支撑管道的支撑段19，以及设置在连接段17上用于固定支撑段19两端的固定段18；本项目中通过受力分析后，连接段17选用型钢类型为H型钢-HW175*175*7.5*11，固定段18选用型钢类型为16#槽钢。

b)将步骤a)构建的冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型、管道支架7模型结合冷却塔3、冷却水管道6及钢连廊1构建整体结构模型，其结构如图1所示，并对构建的整体结构模型进行受力模拟分析，确保钢连廊1的钢桁架能满足其设计的承重要求。

具体的，利用BIM软件建模创建整体结构模型，冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型、管道支架7模型均安装在钢连廊1的底梁上，冷却塔3安装于冷却塔钢结构支撑2模型上，冷却水管道6安装于管道支架7模型上，而因冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型和管道支架7模型的支腿不能与钢连廊1的钢桁架结构完美放置，在设计过程中，对冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型、管道支架7模型与钢连廊1的钢桁架结构进行合理布局尽可能的使其支腿落于钢连廊1的钢桁架结构之上，对不能落于钢桁架结构之上的支腿，在钢桁架上可加设次梁支撑，使得冷却塔钢结构支撑2模型、冷却塔检修平台4模型和管道支架7模型的支腿均位于钢连廊1的钢桁架或次梁支撑上，最后利用Midas软件对构建整体结构模型进行整体受力模拟分析，通过调整冷却塔系统各部分在钢连廊1上的拼装位置，而确保钢连廊1的钢桁架能满足其设计的承重要求。

c)根据步骤b)构建的整体结构模型利用Tekla软件（钢结构详图设计软件）进行深化设计施工图纸，确定冷却塔钢结构支撑2、冷却塔检修平台3、管道支架7、冷却塔3和冷却水管道6的结构尺寸及其在钢连廊1上的拼接位置。

(2)冷却塔系统与钢连廊的拼装

根据步骤(1)得到的冷却塔系统与钢连廊1的整体结构模型的施工图纸，在现场加工区预制加工完成冷却塔钢结构支撑2、冷却塔检修平台4、管道支架7，并拼装完成钢连廊1的桁架结构，然后根据步骤(1)确定的冷却塔钢结构支撑2、冷却塔检修平台4、管道支架7、冷却塔3和冷却水管道6的拼接位置，采用吊车将冷却塔钢结构支撑2、冷却塔检修平台4、管道支架7、冷却塔3和冷却水管道6吊装至钢连廊1的指定位置安装，从而完成冷却塔系统与钢连廊1在地面的拼装。

为了满足冷却塔3的噪音及震动等的要求，冷却塔3为整塔进场，而因为钢连廊1的钢桁架结构为框架结构，框架中间存在很多主次梁，梁间的空隙小于冷却塔3的尺寸，钢连廊1的钢桁架结构整体安装完成后冷却塔无法进入钢连廊1内部；若首先将冷却塔3吊装进入后再进行钢连廊1上部的安装会造成钢连廊1的整体变形。优化的，本实施例采用钢连廊1的钢桁架结构上部部分拼装，预留多根次梁不进行安装，待冷却塔系统吊装完成后再进行安装的方案，即先将钢连廊1的上部除预留次梁外部分拼装完成，然后用吊车将冷却塔系统逐步吊装就位，最后将钢连廊上预留的次梁安装完成。

由于钢连廊1提升时会有轻微的晃动及不水平的现象发生，进一步优化的，如图2和图4所示，可在冷却塔3与冷却塔钢结构支撑2之间设置有若干第一减震器12，冷却水管道6与管道支架7之间设置有若干第二减震器16；所述冷却塔钢结构支撑2上第一减震器12安装处与冷却塔3之间通过槽钢进行限位处理，所述冷却塔钢结构支撑12的各方向上设有斜支撑9进行固定，通过此加固措施对冷却塔3进行加固，防止冷却塔3的失稳发生。

(3)冷却塔系统与钢连廊的整体提升

将步骤(2)拼装完成的冷却塔系统和钢连廊1通过液压提升系统进行整体同步提升，并在提升过程中对冷却塔3及钢连廊1的受力及位移情况进行观测，确认其符合模拟工况计算和设计要求，直至提升到位。

具体的，所述液压提升系统包括四套液压提升装置和计算机同步控制系统，四套所述液压提升装置分别与钢连廊1上部四角连接（如图5所示），且四套所述液压提升装置均通过信号控制线与计算机同步控制系统电连接；所述四套液压提升装置包括液压提升器21、钢绞线20和液压泵源，所述液压提升器21为穿芯式结构，且其上下端通过锚具23与钢绞线20的上下端锚紧，所述液压泵源通过液压油管与所述液压提升器21的主油缸22连接，所述液压提升器21上连接有位移传感器并电连至计算机同步控制系统。

如图6～11所示，上述液压提升系统对冷却塔系统和钢连廊1整体提升步骤如下：

1)液压提升器21上端的锚具23锚紧钢绞线20，下端的锚具23不锚紧呈松开状态，钢绞线20下方吊钢连廊1（如图6所示），计算机同步控制系统通过位移传感器的数据反馈和控制指令控制四套液压提升器21的主油缸22缓慢同步提升钢绞线20（如图7所示）；

2)待液压提升器21的主油缸22提升钢绞线20至设计高度后，液压提升器21下端的锚具23锚紧钢绞线20（如图8所示），主油缸22微缩，液压提升器21上端的锚具23松开（如图9所示）；

3)当液压提升器21上端的锚具23完全松开（如图10所示）后，主油缸22非同步缩回至原位（如图11所示），即完成对冷却塔系统和钢连廊整体提升过程，冷却塔系统和钢连廊整体提升后的效果如图12所示。

综上所述，本发明提供的这种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法将冷却塔系统与钢连廊一同先在地面进行拼装后再整体提升，大大降低了冷却塔系统各部件的吊装拼装难度，节省了劳动力，且冷却塔系统各部件可同时进行拼装，保证了施工工期，提高了冷却塔系统安装施工质量和效率。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)施工前准备

a)分别创建冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型及管道支架模型，并对模型进行受力模拟分析，确定各模型的设计形式；

b)将步骤a)创建的冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型、管道支架模型结合冷却塔、冷却水管道及钢连廊创建整体结构模型，并对创建的整体结构模型进行受力模拟分析，确保钢连廊的钢桁架能满足其设计的承重要求；

c)根据步骤b)创建的整体结构模型进行深化设计施工图纸，确定冷却塔钢结构支撑、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道的结构尺寸及其在钢连廊上的拼接位置；

2)冷却塔系统与钢连廊的拼装

拼装完成钢连廊的桁架结构，并根据步骤1)确定的冷却塔钢结构支撑、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道的拼接位置与钢连廊在地面上完成拼装；

3)冷却塔系统与钢连廊的整体提升

将步骤2)拼装完成的冷却塔系统和钢连廊通过液压提升系统进行整体同步提升，并在提升过程中对冷却塔及钢连廊的受力及位移情况进行观测，确认其符合模拟工况计算和设计要求，直至提升到位。

2.如权利要求1所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤1)中通过BIM软件创建冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型、管道支架模型及整体结构模型，通过Midas软件对各模型进行受力模拟分析。

3.如权利要求1所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤1)中创建整体结构模型时，所述钢连廊的钢桁架上设置若干次梁支撑，冷却塔钢结构支撑模型、冷却塔检修平台模型和管道支架模型的支腿均位于钢连廊的钢桁架或次梁支撑上。

4.如权利要求1所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤2)中拼装钢连廊的桁架结构时，先在钢连廊的上部预留桁架结构的若干次梁安装空间，待冷却塔钢结构支撑、冷却塔检修平台、管道支架、冷却塔和冷却水管道全部拼装就位后再安装钢连廊上部桁架结构的次梁。

5.如权利要求1所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤2)中冷却塔与冷却塔钢结构支撑之间设置有若干第一减震器，冷却水管道与管道支架之间设置有若干第二减震器。

6.如权利要求5所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述冷却塔钢结构支撑上第一减震器安装处与冷却塔之间通过槽钢进行限位处理，所述冷却塔钢结构支撑的各方向上设有斜支撑进行固定。

7.如权利要求1所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述液压提升系统包括四套液压提升装置和计算机同步控制系统，四套所述液压提升装置分别与钢连廊上部四角连接，且四套所述液压提升装置均通过信号控制线与计算机同步控制系统电连接；所述四套液压提升装置包括液压提升器、钢绞线和液压泵源，所述液压提升器为穿芯式结构，且其上下端通过锚具与钢绞线的上下端锚紧，所述液压泵源通过液压油管与所述液压提升器的主油缸连接，所述液压提升器上连接有位移传感器并电连至计算机同步控制系统。

8.如权利要求7所述的冷却塔系统与钢连廊整体提升施工方法，其特征在于：所述液压提升系统对冷却塔系统和钢连廊整体提升步骤如下：

1)液压提升器上端的锚具锚紧钢绞线，下端的锚具不锚紧呈松开状态，钢绞线下方吊钢连廊，计算机同步控制系统通过位移传感器的数据反馈和控制指令控制四套液压提升器的主油缸缓慢同步提升钢绞线；

2)待液压提升器的主油缸提升钢绞线至设计高度后，液压提升器下端的锚具锚紧钢绞线，主油缸微缩，液压提升器上端的锚具松开；

3)当液压提升器上端的锚具完全松开后，主油缸非同步缩回至原位，即完成对冷却塔系统和钢连廊整体提升过程。

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