CN110847691A - 一种高耸塔桅结构的安装结构及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耸塔桅结构的安装结构及安装方法，包括顶升平台、安装平台以及控制顶升平台同步作顶升或回落运动的控制系统，本发明的高耸塔桅结构的液压顶升系统采用计算机同步控制、液压系统配合多台大吨位、大行程千斤顶同步顶升实现结构物或构筑物自上而下的倒装逆作法安装，所有拼装、焊（栓）接、顶升工序均在地面平台上完成，具有施工安全、操作方便、自动化、机械化程度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高耸塔桅结构安装工程领域，特别涉及一种高耸塔桅结构的安装结构及安装方法。
背景技术
如图1、图2所示，观光梯的塔楼由外塔身1和内井道2组成。目前观光塔等高耸结构传统安装方法采用塔吊自下而上逐步安装，由于所有构件均只能采用塔吊安装，施工进度缓慢。随着安装高度增加，高空作业越加困难和危险，安装过程必须投入大量施工平台、安全设施施工电梯等配套设备，施工成本高。
传统安装方法属于高空高危作业，安全风险大；同时由于高耸塔桅结构一般为柔性钢结构，受风力侧压、日照温差等影响，所有安装塔吊自由高度都无法达到安装要求，只能通过设置附墙装置或采用数台吊车进行接力接高，这样不仅增加安装成本，而且吊车装、拆既困难又危险。
塔吊结构上安装附墙平台后，受吊臂重量影响，测量定位困难、安装质量和垂直精度都难以控制。
一般山区、边远地区及复杂环境，无法很好解决大型设备的运输和进退场带来的问题。
发明内容
本发明的目的一在于提供一种施工安全、操作方便、自动化、机械化程度高的高耸塔桅结构的安装结构。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高耸塔桅结构的安装结构，包括顶升平台、安装平台以及控制顶升平台同步作顶升或回落运动的控制系统，所述顶升平台和安装平台可拆卸固定在高耸塔桅结构永久基础或临时基础上。
通过采用上述技术方案，利用安装平台实现塔楼在低层安装，再通过控制系统和顶升平台配合将搭建好的塔楼顶起，然后再搭建下层塔楼，如此使得塔楼所有拼装、焊（栓）接均在地面平台上完成，避免了高空作业，安全性好，而且施工速度更快，安装成本更低，具有良好的经济效益。
本发明进一步设置为：所述顶升平台、安装平台以高耸塔桅结构为中心间隔交错分布。
通过采用上述技术方案，顶升平台与安装平台交替承载塔楼及风载传递的荷载，间隔交错分布使顶升平台或安装平台受力更加均匀，支撑的更平稳。
本发明进一步设置为：所述顶升平台包括导向架、千斤顶和滑道，所述滑道水平固接在高耸塔桅结构永久基础或临时基础上，所述导向架围设在千斤顶周边，导向架和千斤顶分别通过紧固件固定在滑道上。
通过采用上述技术方案，导向架和千斤顶能在滑道上平稳滑移，实现千斤顶的位置调节，导向架用于约束千斤顶顶升时的轴力、水平剪切力和侧向力，提高千斤顶顶升时的稳定性。
本发明进一步设置为：所述安装平台包括支撑结构和主纵梁，所述支撑结构固定在塔楼高耸塔桅结构永久基础或临时基础上，所述主纵梁固定在支撑结构的上平面。
本发明进一步设置为：在高耸塔桅结构顶部安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶、用于结构安装过程的定位、测量和控制误差。
通过采用上述技术方案，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。
本发明进一步设置为：同步顶升至高耸塔桅结构变截面部位时，在底部四个方向均安装抗风稳定索，由若干卷扬机同步控制抗风索。
通过采用上述技术方案，在安装构件过程中，由抗风索张力随机平衡塔身受风载产生的倾覆侧压力，提高施工安全性。
本发明的目的二在于提供一种高耸塔桅结构的安装方法，它采用同步顶升倒装法安装塔类高耸结构较传统的安装方法具有施工速度快、安装成本低、避免高空作业、安全性好等优势。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高耸塔桅结构的安装方法，包括以下步骤：
S1、在地面上搭建顶升平台和安装平台，将第一节外塔身立柱分别支撑在千斤顶顶部和安装平台顶部，吊装首层塔楼；
S2、同步启动所有顶升平台，千斤顶同步顶升其上端的外塔身立柱，首层塔楼随即被顶起，支撑在安装平台上的外塔身立柱与安装平台分离，直至千斤顶的行程达到预定高度安装第一节安装构件时停止；
S3、在安装平台上安装第二节安装构件，安装在安装平台上方的第二节安装构件临时固定在安装平台上；
S4、千斤顶的活塞法兰与外塔身立柱分离，千斤顶回油，交错安装顶升平台上的其余第二节安装构件，同时安装塔身结构永久支撑，完成第二节全部塔身安装，形成顶升平台与安装平台交替承载塔楼荷载及风载传递的荷载并形成循环顶升流程；
S5、顶升过程中，以塔楼中心为基准沿径向不断调节千斤顶位置，使千斤顶始终与塔楼的外塔身立柱相对应，调节过程中，导向架随千斤顶同步运动，调节完成后将千斤顶和导向架再次固定，然后重复S2-S5过程，完成塔楼下一节塔身安装，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束，拆除导向架、顶升系统及全部临时设备和临时结构，完成塔楼结构的全部安装。
通过采用上述技术方案，本发明的全部顶升安装作业为计算机控制、机械化操作，工作效益高、周边环境影响小、地面作业施工安全、社会效益和经济效益相比传统吊装作业优势明显。
本发明进一步设置为：S2中，当千斤顶行程不能满足待安装构件的长度时，采用一节或多节调节柱经多次交替顶升直至满足待安装构件长度。
本发明进一步设置为：测量定位采用红外线激光垂准对中，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的安装结构实现塔楼所有拼装、焊（栓）接均在地面平台上完成，避免了高空作业，安全性好，而且施工速度更快，安装成本更低，具有良好的经济效益；
2、本发明的全部顶升安装作业为计算机控制、机械化操作，工作效益高、周边环境影响小、地面作业施工安全、社会效益和经济效益相比传统吊装作业优势明显。
附图说明
图1是现有观光塔整体结构示意图；
图2是现有观光塔塔楼结构示意图；
图3是实施例中高耸塔桅结构的安装结构示意图；
图4是实施例中顶升平台与安装平台位置分布示意图；
图5是实施例中高耸塔桅结构与安装结构位置关系示意图；
图6是实施例中斜支座结构示意图；
图7至图13是图解性的描述，示出了逆作顶升安装的过程。
图中，1、顶升平台；11、导向架；12、千斤顶；13、滑道；2、安装平台；21、立柱；22、纵横撑肋；23、主横梁；24、主纵梁；25、斜支座；3、条形基础；4、永久结构承台；5、独立基础；6、安装构件；7、调节柱；8、外塔身；81、外塔身立柱；9、井道；91、井道柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：一种高耸塔桅结构的安装结构，如图3、图4所示，包括顶升平台1、安装平台2和控制系统，顶升平台1和安装平台2以塔楼为中心间隔交错分布，控制系统控制顶升平台1同步作顶升运动，与安装平台2配合使得观光塔塔楼所有拼装、焊（栓）接均在地面平台上完成，实现自上而下的倒装逆作法安装（参照图5）。
如图3所示，顶升平台1主要由导向架11、千斤顶12和滑道13组成，本实施例中，于外塔身8处布置8个千斤顶，8个千斤顶一隔一间隔布置；于井道9处布置4个千斤顶，千斤顶也是间隔布置。
导向架11主体为横竖交错分布的钢管通过焊接形成的支架，顶升位置千斤顶12由于外塔身8斜向角度导致顶升时会产生水平力，故在外塔身8处的千斤顶12设置导向架11以抵抗外塔身8产生的水平力。顶升过程中导向架11要随着千斤顶12沿圆心到外塔身8的放射线滑动。
如图4所示，在顶升平台1顶升位置设置条形基础3，条形基础3上预埋通长布置钢板作为导向架11的滑道13，条形基础3相应位置预埋Φ32精轧螺纹钢抵抗水平力产生的上拔力。导向架11和千斤顶12分别临时固定在滑道13上。
如图3所示，安装平台2同样承受外塔身8传递的竖向荷载及水平力荷载。安装平台2按钢结构设计，主要由立柱21、纵横撑肋22、主横梁23、主纵梁24组成，其中立柱21、纵横撑肋22、主横梁23组成支撑结构，主纵梁24水平固定在支撑结构的上端。安装平台2由于荷载位置不断变化，位于边侧的立柱21设置在永久结构承台4上，中间立柱21支撑在独立基础5上。安装平台2顶标高与顶升千斤顶12顶标高相同。
如图6所示，主纵梁24的顶部可拆卸设置有斜支座25，斜支座25主体可以是斜管，两端均固接法兰盘，可通过法兰盘和螺栓与主纵梁24、外塔身立柱81相固接。
控制系统包括同步液压系统、控制阀组总成、电器柜及操作台，控制系统能同步控制所有顶升平台的千斤顶作顶升或回落操作。
顶升平台1和安装平台2均要满足顶升结构在最不利的工况下产生的轴力、倾覆力和剪切力，顶升期间顶升平台1的千斤顶12、导向架11与滑道13固接，同时导向架11有足够的刚度约束千斤顶12顶升时的轴力、水平剪切力和侧向力。
结合图7至图13，高耸塔桅结构的安装过程如下：
一、在地面上搭建顶升平台1和安装平台2，将第一节外塔身立柱81分别支撑在顶升平台1的千斤顶12顶部和安装平台2顶部，井道柱91支撑在其下方的千斤顶12顶部，吊装首层塔楼。
二、同步启动所有顶升平台1，千斤顶12同步顶升其上端的外塔身立柱81和井道柱91，首层塔楼随即被顶起，支撑在安装平台2上的塔身立柱21与安装平台2分离，直至千斤顶12的行程达到预定高度安装一节安装构件6时停止。
三、在安装平台2上安装第二节安装构件6，安装在安装平台2上方的第二节安装构件6通过调整斜支座25位置使其临时固定在安装平台2上。
四、千斤顶12的活塞法兰与外塔身立柱81分离，千斤顶12回油，交错安装顶升平台上的其余第二节安装构件6（外塔身立柱81），同时安装塔身结构永久支撑，完成第二节全部塔身安装，形成顶升平台1与安装平台2交替承载塔楼荷载及风载传递的荷载并形成循环顶升流程。
五、顶升过程中，以塔楼中心为基准沿径向不断调节千斤顶12位置，使千斤顶12始终与塔楼的外塔身立柱81相对应，调节过程中，导向架11随千斤顶12同步运动，调节完成后将千斤顶12和导向架11再次固定，然后重复二至五过程，完成塔楼下一节塔身安装，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束，拆除导向架11、顶升系统及全部临时设备和临时结构，完成塔楼结构的全部安装。
在塔顶上安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶，顶升过程中采用红外线激光垂准对中技术测量定位，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。
在同步顶升至高耸塔桅结构变截面部位，即顶升稳定工况最差时在底部四个方向均安装抗风稳定索，由4-8台大吨位张力数控智能型卷扬机同步控制抗风索，抗风稳定索随机构同步提升直至塔身外径外扩后拆除，在安装构件6过程中，由抗风稳定索张力随机平衡塔身受风载产生的倾覆侧压力。
步骤二中，如千斤顶12行程不能满足待安装构件6的长度时，可采用一节或多节调节柱7经多次交替顶升直至满足待安装的构件长度；具体为，千斤顶12顶起首层塔楼，在首层塔楼和安装平台2之间安装第一节调节柱7，第一节调节柱7与首层塔楼底部临时固接，千斤顶12活塞回落，第一节调节柱7支撑在安装平台2上，并与安装平台2临时固接。
在千斤顶12活塞上也安装第一节调节柱7，解除第一节调节柱7与安装平台2的临时固接，千斤顶12再次启动，将同一高度的第一节调节柱7同步顶起，然后在首层塔楼和安装平台2之间、第一节调节柱7的下端继续固接第二节调节柱7，以此往复，直至首层塔楼与安装平台2之间的间隔足够容纳待安装构件6后停止，然后先将首层塔楼与安装平台2之间的调节柱7替换为安装构件6，该安装构件6支撑在安装平台2上后再替换首层塔楼与千斤顶12之间的安装构件6。
本发明的液压同步顶升安装塔类高耸结构较传统的塔吊安装工艺具有施工速度快、安装成本低、避免高空作业安全性好等优势。该发明对今后的塔类高耸结构建设者们具有积极的推广和应用市场。
本发明达到的技术效果、社会效益和经济效益明显，以某观光塔安装实例说明：
某观光塔结构形式为钢结构，塔身20层，塔楼9层，建筑高度为311.7米，总用钢量约8400吨。按照传统采用大型吊车自下而上逐层吊装法：需大型动臂吊车或大型塔吊二台租赁费加上进退场费用900万元、人工安装费1200万元、高空操作平台及安全设施300万元、工期280天、且测量定位困难、工人高空作业危险、劳动强度大、工作效益低。大型吊车临时占地大、施工噪音大、对周边环境影响大，而采用本发明则不需要大型吊车、新购全套液压同步顶升费用800万元（如改为租赁或设备摊销仅需300万元）、人工费用700万元、其他操作平台及安全设施120万元（因为只需地上一层）、工期150天、测量定位采用红外线激光垂准对中技术、操作简单方便，定位精准，全部顶升安装作业为计算机控制、机械化操作，工作效益高、周边环境影响小、地面作业施工安全、社会效益和经济效益相比传统吊装作业优势明显。
而且本发明的安装方法还适用于其他钢结构或钢筋混凝土结构的高耸建筑和设备安装领域，例如：双曲线冷却塔，高耸化工设备，电力、通讯塔，桥梁索塔，装配式建筑等高耸结构的制造和安装领域。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：包括顶升平台(1)、安装平台(2)以及控制顶升平台(1)同步作顶升或回落运动的控制系统，所述顶升平台(1)和安装平台(2)可拆卸固定在高耸塔桅结构永久基础或临时基础上。
2.根据权利要求1所述的高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：所述顶升平台(1)、安装平台(2)以高耸塔桅结构为中心间隔交错分布。
3.根据权利要求1或2所述的高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：所述顶升平台(1)包括导向架(11)、千斤顶(12)和滑道(13)，所述滑道(13)水平固接在高耸塔桅结构永久基础或临时基础上，所述导向架(11)围设在千斤顶(12)周边，导向架(11)和千斤顶(12)分别通过紧固件固定在滑道(13)上。
4.根据权利要求1或2所述的高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：所述安装平台(2)包括支撑结构和主纵梁(24)，所述支撑结构固定在塔楼高耸塔桅结构永久基础或临时基础上，所述主纵梁(24)固定在支撑结构的上平面。
5.根据权利要求1所述的高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：在高耸塔桅结构顶部安装红外线电子发射仪，在地面上设置相对应的接收靶，用于结构安装过程的定位、测量和控制误差。
6.根据权利要求1或5所述的高耸塔桅结构的安装结构，其特征在于：同步顶升至高耸塔桅结构变截面部位时，在底部四个方向均安装抗风稳定索，由若干卷扬机同步控制抗风索。
7.一种高耸塔桅结构的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在地面上搭建顶升平台(1)和安装平台(2)，将第一节外塔身立柱(81)分别支撑在千斤顶(12)顶部和安装平台(2)顶部，吊装首层塔楼；
S2、同步启动所有顶升平台(1)，千斤顶(12)同步顶升其上端的外塔身立柱(81)，首层塔楼随即被顶起，支撑在安装平台(2)上的外塔身立柱(81)与安装平台(2)分离，直至千斤顶(12)的行程达到预定高度安装一节安装构件(6)时停止；
S3、在安装平台(2)上安装第二节安装构件(6)，安装在安装平台(2)上方的第二节安装构件(6)临时固定在安装平台(2)上；
S4、千斤顶(12)的活塞法兰与外塔身立柱(81)分离，千斤顶(12)回油，交错安装顶升平台(1)上的其余第二节安装构件同时安装塔身结构永久支撑，完成第二节全部塔身安装，形成顶升平台(1)与安装平台(2)交替承载塔楼荷载及风载传递的荷载并形成循环顶升流程；
S5、顶升过程中，以塔楼中心为基准沿径向不断调节千斤顶(12)位置，使千斤顶(12)始终与塔楼的外塔身立柱(81)相对应，调节过程中，导向架(11)随千斤顶(12)同步运动，调节完成后将千斤顶(12)和导向架(11)再次固定，然后重复S2-S5过程，完成塔楼下一节塔身安装，继续重复以上步骤，直至塔身结构的全部构件安装结束，拆除导向架(11)、顶升系统及全部临时设备和临时结构，完成塔楼结构的全部安装。
8.根据权利要求7所述的高耸塔桅结构的安装方法，其特征在于：S2中，当千斤顶(12)行程不能满足待安装构件(6)的长度时，采用一节或多节调节柱(7)经多次交替顶升直至满足待安装构件(6)长度。
9.根据权利要求7所述的高耸塔桅结构的安装方法，其特征在于：测量定位采用红外线激光垂准对中，根据激光定位靶误差即时进行调整安装时出现的风力侧压、日照温差等误差，确保每一段安装垂直精度。
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