CN111058617B - 混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑工程施工技术领域，特别涉及一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法，目的在于解决高层及超高层建筑混凝土筒体结构施工中，传统施工工艺存在安全隐患多、爬升效率低下的问题。它包括模板操作系统、钢筋操作架、套架顶升系统以及控制系统，模板操作系统包含立柱、模板开合装置以及定型模板，立柱的上下两端均设有连接板；钢筋操作架包括若干型钢杆件和底部连梁，二者与立柱组成钢框架结构；套架顶升系统包括顶升油缸伸缩套架、水平顶升框架、上支撑框架、下支撑框架以及若干纵连梁；自动控制系统用于智能化控制模板全自动开合和顶升筒架模板的全自动爬升。

Description

混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法

技术领域

本发明属于建筑工程施工技术领域，特别涉及一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法。

背景技术

在高层、超高层建筑中，现浇混凝土核心筒结构楼梯间、电梯间等筒体施工中，由于这些筒体一般较小，采用液压爬模动力设备不够经济，有时一些异形狭小筒体也难以布置附墙爬升机位，所以普遍采用落地式脚手架、悬挑式脚手架、塔吊提升筒架或电动提升筒架施工，而这些传统的工艺措施均存在着人工干预多、自动化程度低、施工效率低、安全风险大等问题。

落地式脚手架、悬挑式脚手架在混凝土核心筒建造过程中，需要依靠大量人工进行自下而上的搭设或翻转，需要大量的钢管、扣件、走道板等零散脚手架材料，并且筒体竖向模板一般采用木模散拼的方式，需要大量的人工成本，施工效率低；塔吊提升筒架是定型式钢框架结构，根据核心筒的筒体结构定型化加工制作，自身无爬升动力系统，主要依靠塔吊向上提升，其提升速度比较快，但由于现浇混凝土核心筒结构施工工况复杂，相对于在结构主体外部提升，在核心筒的筒体内部进行提升时常会遇到各种堆积材料、预留钢筋或型钢外伸接口、水平支模钢管或木方等材料构件的阻碍，并且这种采用钢丝绳进行柔性提升的方式，缺乏水平支撑，架体稳定性差，提升过程中架体极易发生倾斜，常与筒壁发生碰撞、钩挂等问题，容易发生事故，提升过程中常需要施工人员滞留架体进行障碍排查、就位固定等操作，安全风险极大。电动提升筒架采用电机带动钢丝绳滑轮组进行架体和模板的提升，一定程度上提升了筒架的自动化水平，但在提升过程中仍需要人工干涉，安全防线单一，其智能化程度低，并且其钢丝绳长时间使用存在磨损情况，筒架爬升过程遇阻时，可能会造成钢丝绳断裂，使筒架高空坠落，存在一定的安全风险隐患。

因此，如何提供一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法，目的在于解决高层及超高层建筑混凝土筒体结构施工中，传统施工工艺存在安全隐患多、爬升效率低下等问题，以提供安全、可靠、稳固的空间作业平台，实现模架系统的无人化智能爬升施工，降低施工成本投入，保障超高层模架爬升施工安全，提升混凝土核心筒结构施工效率。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，包括模板操作系统、钢筋操作架、套架顶升系统以及自动控制系统，

所述模板操作系统包含立柱、模板开合装置以及定型模板，立柱的上下两端均设有连接板；模板开合装置包括箱梁、箱梁销轴、筋板、限位板、模板油缸、模板推拉杆、模板连接件，限位板内嵌于箱梁内部，四周与箱梁内壁牢固连接，模板油缸内嵌于箱梁的空腔内，模板油缸一端与箱梁销轴相连，另一端与模板推拉杆相连；模板推拉杆从限位板的中部开孔处穿过，其端部设置有模板连接件，模板连接件与定型模板的围檩牢固连接；模板油缸驱动模板推拉杆实现定型模板的开合；

所述钢筋操作架包括若干型钢杆件和底部连梁，二者与所述立柱组成钢框架结构；

所述套架顶升系统包括伸缩套架、水平顶升框架、上支撑框架、下支撑框架以及若干纵连梁；

所述水平顶升框架位于套架顶升系统的顶层，其上表面连接型钢架体，从而提供施工作业空间，下表面与伸缩套架以及顶升油缸相连接，水平顶升框架包括至少2个顶升横梁和若干纵连梁，顶升横梁之间通过若干纵连梁连接；

所述上支撑框架和下支撑框架对称设置，上支撑框架至少包含两个上支撑梁，上支撑梁之间通过若干纵连杆连接，伸缩套架的套杆从上支撑梁的双拼金属杆件的中部间隙穿过；上支撑梁的两端均设置支撑牛腿，支撑牛腿的前端伸入核心筒的墙体预留凹槽，上支撑梁上还设置触碰开关传感器，对支撑牛腿的水平支撑状态进行判读和信号传递，有接触与分离两种状态；所述下支撑框架与上支撑框架相配合，其上表面与伸缩套架的伸缩杆底端固定连接，下支撑框架至少包含两个下支撑梁，下支撑梁之间通过若干纵连杆连接；

所述自动控制系统包括数据处理系统、信息采集系统、模板油缸控制器、水平油缸控制器、伸缩杆控制器、顶升油缸控制器以及远程监控系统。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供了一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，可有效解决高层及超高层建筑混凝土筒体传统施工工艺措施的存在的人员干预多、爬升效率低、材料消耗大、安全隐患多等问题，为核心筒筒体结构施工提供安全、可靠、稳固的空间作业平台，同时，可实现模架系统的无人化智能爬升施工，并在爬升遇到障碍时可以自动停机报警，进行远程监控，从而有效降低施工成本投入，保障超高层模架爬升施工安全，提升混凝土核心筒结构施工工效，推动建筑工程施工工业化智能化转型升级发展。

进一步地，还包括倾角传感器，所述倾角传感器安装在水平顶升框架上表面的中心位置，实时测量水平顶升框架的横、纵两个方向的水平倾角。

进一步地，还包括倾斜控制装置，倾斜控制装置设置在水平顶升框架下表面的四角，每个角的横向、纵向分别设置一个倾斜控制装置。

进一步地，所述上支撑框架和下支撑框架通过顶推式支撑装置支撑，所述顶推式支撑装置包括顶推式支撑梁、牛腿油缸、滑动牛腿、顶推式支撑梁销轴，顶推式支撑梁为箱型金属管件，其两端均内嵌设置牛腿油缸、滑动牛腿；牛腿油缸一端与顶推式支撑梁销轴相连，另一端与滑动牛腿相连；滑动牛腿在牛腿油缸的驱动下，可沿顶推式支撑梁的内壁进行水平滑动。

进一步地，还包括应力应变传感器，所述应力应变传感器分别在设置于顶升横梁与模板操作系统立柱连接处、上支撑梁与套杆连接处、下支撑梁与伸缩杆连接处设置应力应变传感器。

进一步地，所述上支撑梁的两端固定设置销轴式压力传感器，支撑牛腿通过销轴式压力传感器与上支撑梁连接，支撑牛腿以销轴式压力传感器为轴心进行转动，由上支撑梁的反力板进行限位，支撑牛腿后端设置配重块，配重块下方与反力板接触，使得支撑牛腿在重力作用下可以自动翻转回复水平支撑状态。

进一步地，由不同型式的钢筋操作桁架可以将模板操作系统、套架顶升系统连接起来，组合形成不同型式的顶升筒架模板系统，从而满足不同核心筒筒体体型施工。

进一步地，钢筋操作架的水平层、模板操作系统的水平层、水平顶升框架、上支撑框架、下支撑框架的上方，可间隔设置若干平台檩条，平台檩条上方铺设走道板，形成供操作人员站立的走道平台。

本发明还提供了利用前述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统的方法，该方法包括如下步骤：

S0：初始状态：顶升油缸处于伸缸状态，上支撑框架、下支撑框架的支撑牛腿均伸入墙体预留凹槽,触碰开关传感器处于接触状态，表面支撑牛腿稳固支撑于墙体上，电动推拉杆处于收缩状态，卡块未伸入伸缩杆的卡孔，伸缩杆限位装置为打开状态，伸缩套架可以自由伸缩；

S1：数据处理系统收到开始爬升信号后，向顶升油缸控制器发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架；S2：下支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S3：待下支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S4：数据处理系统在得到下支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止缩缸指令，使下支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，进入顶升上支撑框架状态；

S5：数据处理系统先向伸缩杆限位装置发出闭合指令，使伸缩套架处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架；

S6：上支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S7：待上支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S8：数据处理系统在得到上支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止伸缸指令，使上支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，再次进入提升下支撑框架状态；

S9：重复所述步骤S1～S8，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程。

一种利用前述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统的方法，包括如下步骤：

S0：初始状态：模板油缸处于伸缸状态，定型模板与墙体贴合，顶升油缸处于伸缸状态，上支撑框架、下支撑框架的支撑牛腿均伸入墙体预留凹槽,触碰开关传感器处于接触状态，表面支撑牛腿稳固支撑于墙体上，伸缩杆限位装置处于打开状态，伸缩套架可以自由伸缩；

S1：数据处理系统向模板油缸控制器发出缩缸指令，通过模板油缸拉动定型模板向远离钢筋混凝土墙体的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸的行程数据并传输至信息采集系统，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸停止缩缸，信息采集系统发出反馈信号至数据处理系统；

S2：数据处理系统收到模板油缸缩缸到位的反馈信号后，向顶升油缸控制器发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架；

S3：下支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S4：待下支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S5：数据处理系统在得到下支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止缩缸指令，使下支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，进入顶升上支撑框架状态；

S6：数据处理系统先向伸缩杆限位装置发出闭合指令，使伸缩套架处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架；

S7：上支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S8：待上支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S9：数据处理系统在得到上支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止伸缸指令，使上支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，再次进入提升下支撑框架状态；

S10：重复所述步骤S1～S9，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程，并向数据处理系统发出反馈信号；

S11：数据处理系统收到爬升完成信号后，向模板油缸控制器发出伸缸指令，通过模板油缸推动定型模板向靠近钢筋混凝土墙体的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸的行程数据并传输至信息采集系统，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸停止伸缸，至此自动连续爬升流程结束。

附图说明

图1为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统示意图；

图2为图1的A-A截面示意图；

图3为图1的B-B截面示意图；

图4为图1的C-C截面示意图；

图5为图1的D-D截面示意图；

图6为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中钢筋操作架结构示意图；

图7为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中模板操作系统结构示意图；

图8为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中模板开合装置结构示意图；

图9为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中套架顶升系统结构示意图；

图10为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中水平顶升框架结构示意图；

图11为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中上支撑框架平面结构示意图；

图12为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中上支撑框架立面结构示意图；

图13为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中下支撑框架平面结构示意图；

图14为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中下支撑框架立面结构示意图；

图15为本发明一实施例中混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统中顶推式支撑装置立面结构示意图；

图16为本发明一实施例中多筒组合式顶升筒架模板系统结构示意图。

图中：

1-自动顶升筒架模板系统，2-核心筒墙体钢筋，3-钢筋混凝土墙体，4-墙体预留凹槽，100-钢筋操作架，101-型钢杆件，102-底部连梁，103-连接板,200-模板操作系统，201-立柱，202-模板开合装置，203-定型模板，221-箱梁，222-箱梁销轴，223-筋板，224-限位板，225-模板油缸，226-模板推拉杆，227-模板连接件，300-套架顶升系统，301-顶升油缸，302-伸缩套架，303-水平顶升框架，304-上支撑框架，305-下支撑框架，306-倾角传感器，307-倾斜控制装置，308-应力应变传感器，309-纵连梁，321-套杆，

322-伸缩套架连杆，323-伸缩杆限位装置，324-伸缩杆，

331-顶升横梁，332-球铰支座，341-上支撑梁，342-支撑牛腿，343-滚轮，344-销轴式压力传感器，345-配重块，

346-反力板，347-触碰开关传感器，351-下支撑梁，400-自动控制系统，401-数据处理系统，402-信息采集系统，

403-模板油缸控制器，404-水平油缸控制器，405-顶升油缸控制器，406-伸缩杆控制器，407-远程监控系统，501-平台檩条，1000-顶推式支撑装置，1001-顶推式支撑梁，

1002-牛腿油缸，1003-滑动牛腿，1004-顶推式支撑梁销轴。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及其方法作进一步详细说明。结合下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1至图16详细说明本发明的一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统及方法。

请参考图1至图16，一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，包括模板操作系统200、钢筋操作架100、套架顶升系统300以及自动控制系统400，模板操作系统200包含立柱201、模板开合装置202以及定型模板203，立柱201的上下两端均设有连接板103；模板开合装置202包括箱梁221、箱梁销轴222、筋板223、限位板224、模板油缸225、模板推拉杆226、模板连接件227，限位板224内嵌于箱梁221内部，四周与箱梁221内壁牢固连接，模板油缸225内嵌于箱梁221的空腔内，模板油缸225一端与箱梁销轴222相连，另一端与模板推拉杆226相连；模板推拉杆226从限位板224的中部开孔处穿过，其端部设置有模板连接件227，模板连接件227与定型模板203的围檩牢固连接；模板油缸225驱动模板推拉杆226实现定型模板203的开合；

钢筋操作架100包括若干型钢杆件101和底部连梁102，二者与立柱201组成钢框架结构，钢筋操作架100用于布设现浇结构的核心筒墙体钢筋2；

套架顶升系统300包括顶升油缸伸缩套架302、水平顶升框架303、上支撑框架304、下支撑框架305以及若干纵连梁309；

伸缩套架302包括套杆321、伸缩套架连杆322、伸缩杆限位装置323、伸缩杆324，套杆321顶端与水平顶升框架303固定连接，下端开口；伸缩杆324上端嵌入套杆321内部，可沿套杆321内壁进行往复滑动，伸缩杆324下端与下支撑框架305固定连接；

水平顶升框架303位于套架顶升系统300的顶层，其上表面连接型钢架体，从而提供施工作业空间，下表面与伸缩套架302以及顶升油缸301相连接，水平顶升框架303包括至少2个顶升横梁331和若干纵连梁309，顶升横梁331之间通过若干纵连梁309连接；顶升油缸301设置在伸缩套架302的中心位置，其上端与水平顶升框架303相连接，下端与下支撑框架305相连接，均采用球铰支座332连接，顶升油缸301从上支撑框架304的纵连梁309之间空隙处穿过，顶升油缸301不与上支撑框架304连接；

上支撑框架304和下支撑框架305对称设置，上支撑框架304至少包含两个上支撑梁341，上支撑梁341之间通过若干纵连杆连接，伸缩套架302的套杆从上支撑梁341的双拼金属杆件的中部间隙穿过；上支撑梁341的两端固定设置销轴式压力传感器344，两端均设置支撑牛腿342，支撑牛腿342通过销轴式压力传感器344与上支撑梁341连接，支撑牛腿342以销轴式压力传感器344为轴心进行转动，由上支撑梁341的反力板346进行限位，支撑牛腿342的前端伸入核心筒的墙体预留凹槽，后端设置配重块345，配重块345下方与反力板346接触，使得支撑牛腿342在重力作用下可以自动翻转回复水平支撑状态，上支撑梁341上还设置触碰开关传感器347，位于配重块345后端，对支撑牛腿342的水平支撑状态进行判读和信号传递，有接触与分离两种状态；下支撑框架305与上支撑框架304相配合，其上表面与伸缩套架302的伸缩杆324底端固定连接，下支撑框架305至少包含两个下支撑梁351，下支撑梁351之间通过若干纵连杆连接；

自动控制系统400包括数据处理系统401、信息采集系统402、模板油缸控制器403、水平油缸控制器404、伸缩杆控制器406、顶升油缸控制器405以及远程监控系统407。

具体来说，本实施例提供了一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，可有效解决高层及超高层建筑混凝土筒体传统施工工艺措施的存在的人员干预多、爬升效率低、材料消耗大、安全隐患多等问题，为核心筒筒体结构施工提供安全、可靠、稳固的空间作业平台，同时，可实现模架系统的无人化智能爬升施工，并在爬升遇到障碍时可以自动停机报警，进行远程监控，从而有效降低施工成本投入，保障超高层模架爬升施工安全，提升混凝土核心筒结构施工工效，推动建筑工程施工工业化智能化转型升级发展。

在本实施例中，更优选地，还包括倾角传感器306，倾角传感器306安装在水平顶升框架303上表面的中心位置，实时测量水平顶升框架303的横、纵两个方向的水平倾角。

在本实施例中，更优选地，还包括倾斜控制装置307，倾斜控制装置307设置在水平顶升框架303下表面的四角，每个角的横向、纵向分别设置一个倾斜控制装置307。水平顶升框架303上设置1个倾角传感器306和若干倾斜控制装置307、根据倾角传感器306的数据，动态调整水平顶升框架303的水平度，从而达到控制整个自动顶升筒架模板系统1倾斜度的目的。

在本实施例中，更优选地，上支撑框架304和下支撑框架305通过顶推式支撑装置1000支撑，顶推式支撑装置1000包括顶推式支撑梁1001、牛腿油缸1002、滑动牛腿1003、顶推式支撑梁销轴1004，顶推式支撑梁1001为箱型金属管件，其两端均内嵌设置牛腿油缸1002、滑动牛腿1003；牛腿油缸1002一端与顶推式支撑梁销轴1004相连，另一端与滑动牛腿1003相连；滑动牛腿1003在牛腿油缸1002的驱动下，可沿顶推式支撑梁1001的内壁进行水平滑动。特别地，支撑牛腿342的自动翻转变为牛腿油缸1002顶推滑动支撑，触碰开关传感器347的信号反馈变为牛腿油缸1002的行程传感器信号反馈，即数据处理系统401通过牛腿油缸1002的行程传感器测量数据来判断滑动牛腿是否支撑到位。

通过模板油缸225驱动模板推拉杆226实现定型模板203的开合。模板开合装置202可两端双向开合、也可根据实际需要进行单向开合，即箱梁221的两端均可设置相应数量的箱梁销轴222、筋板223、限位板224、模板油缸225、模板推拉杆226、模板连接件227，也可只在箱梁221的一侧端头进行设置。模板操作系统200的每个水平层设置有若干模板开合装置202，水平横向设置的模板开合装置202与水平纵向的模板开合装置202相互叠加设置，分别位于同一水平高度。

定型模板203可采用钢大模或铝合金模板，背面设置围檩，竖直方向上，至少有2道围檩与模板开合装置202相连接，水平方向上，单个围檩至少与2个模板开合装置202相连接。

在本实施例中，更优选地，1个立柱201的高度为模板操作系统200的单层高度，由若干立柱201与模板开合装置202上下间隔连接，可以组成不同层数的模板操作系统200，可根据实际工程施工需要来设置，一般有3层，即需要3层立柱201与2层模板开合装置202进行组合。

顶升油缸301设置在伸缩套架302的中心位置，上端与水平顶升框架303相连接，下端与下支撑框架305相连接，均采用球铰支座332连接，顶升油缸301从上支撑框架304的纵连梁309之间空隙处穿过，顶升油缸301不与上支撑框架304连接。

伸缩套架302包括套杆321、伸缩套架连杆322、伸缩杆限位装置323、伸缩杆324。套杆321、伸缩套架连杆322、伸缩杆324均为金属管，套杆321顶端与水平顶升框架303固定连接，下端开口；伸缩杆324上端嵌入套杆321内部，可沿套杆321内壁进行往复滑动，伸缩杆324下端与下支撑框架305固定连接。伸缩套架连杆322通过焊接或螺栓连接的方式，将若干套杆321连接成整体框架，从而保证伸缩套架302的整体稳定性；伸缩杆限位装置323用来切换伸缩套架302的伸缩状态，同时内部自带触碰开关传感器347，可发出开关状态信号。伸缩套架302有两种状态：在顶升油缸301缩缸时，伸缩杆限位装置323为打开状态，伸缩套架302可以自由伸缩，在顶升油缸301伸缸时，伸缩杆限位装置323为闭合状态，伸缩套架302只能伸长，不能收缩，从而保证整体架体顶升过程中的安全性与稳定性。

水平顶升框架303位于套架顶升系统300的顶层，其上表面与模板操作系统200相连接，下表面与伸缩套架302以及顶升油缸301相连接，水平顶升框架303包括至少2个顶升横梁331和若干纵连梁309，顶升横梁331之间通过若干纵连梁309连接。

上支撑框架304由上支撑梁341、支撑牛腿342、滚轮343、销轴式压力传感器344、配重块345、反力板346、触碰开关传感器347、纵连杆组成，上支撑梁为双拼金属杆件，伸缩套架302的套杆321从上支撑梁341的双拼金属杆件的中部间隙穿过，并与双拼金属杆件相互固定连接，上支撑框架至少包含2个上支撑梁，上支撑梁之间通过若干纵连杆连接。上支撑梁341的两端固定设置销轴式压力传感器344，两端均设置支撑牛腿342，支撑牛腿342通过销轴式压力传感器344与上支撑梁341连接，支撑牛腿342以销轴式压力传感器344为轴心进行转动，由上支撑梁341的反力板346进行限位，支撑牛腿342的前端伸入核心筒的墙体预留凹槽，后端设置配重块345，配重块345下方与反力板346接触，使得支撑牛腿342在重力作用下可以自动翻转回复水平支撑状态，上支撑梁341上还设置触碰开关传感器347，位于配重块后端，对支撑牛腿342的水平支撑状态进行判读和信号传递，有接触与分离两种状态。

下支撑框架305由下支撑梁351、支撑牛腿342、滚轮343、销轴式压力传感器344、配重块345、反力板346、触碰开关传感器347、纵连杆组成，除了下支撑梁351的结构形式外，其余构件与上支撑框架304均相同。下支撑梁351为金属管件，其上表面与伸缩套架302的伸缩杆324底端固定连接，下支撑框架305至少包含2个下支撑梁351，下支撑梁351之间通过若干纵连杆连接。

在本实施例中，更优选地，在顶升横梁331、上支撑梁341、下支撑梁351的上表面均设置应力应变传感器308，分别布置于顶升横梁331与模板操作系统立柱201连接处、上支撑梁341与套杆321连接处、下支撑梁351与伸缩杆324连接处。应力应变传感器308用来实时感知顶升油缸301在缩缸和伸缸过程中各个梁端的受力情况。纵连梁309为金属杆件，用来连接横向布置的装置，如上支撑梁341、下支撑梁351等。

在本实施例中，更优选地，自动控制系统400由数据处理系统401、信息采集系统402、模板油缸控制器403、水平油缸控制器404、伸缩杆控制器406、顶升油缸控制器405、远程监控系统407组成。数据处理系统401对信息采集系统402传输信号进行读取、处理、判断和反馈，并向各个控制器发送相应的动作指令，同时将数据信息传输至远程监控系统407；信息采集系统402是将倾角传感器306、应力应变传感器308、触碰开关传感器347、销轴式压力传感器344、伸缩杆限位装置323、油缸行程传感器所采集的信号数据进行收集处理，并传输至数据处理系统401；模板油缸控制器403作用是根据数据处理系统401的指令来操控模板油缸的伸缸与缩缸、水平油缸控制器404作用是根据数据处理系统401的指令来操控倾斜控制装置307中的水平油缸的伸缸与缩缸；伸缩杆控制器406根据数据处理系统401的指令来操控伸缩杆限位装置323的开合；顶升油缸控制器405作用是根据数据处理系统401的指令来操控顶升油缸405的伸缸与缩缸；远程监控系统407通过有线或者无线的方式与数据处理系统401连接，主要进行监测、运行、动作等各类数据备份和远端实时监测控制。

在本实施例中，更优选地，自动顶升筒架模板系统1中的每个油缸上都设有油缸行程传感器(未图示)，用来感知油缸的伸缩距离，并将相应的伸缩距离信息发送至信息采集系统402。

在本实施例中，更优选地，由不同型式的钢筋操作架100可以将模板操作系统200、套架顶升系统300连接起来，组合形成不同型式的自动顶升筒架模板系1统，从而满足各种核心筒筒体体型施工。(图16)

在本实施例中，更优选地，钢筋操作架100各水平层、模板操作系统200各水平层、水平顶升框架303、上支撑框架304、下支撑框架305的上方，可间隔设置若干平台檩条501，平台檩条501上方铺设走道板，形成供操作人员站立的走道平台。

在本实施例中，更优选地，上支撑框架304、下支撑框架305除了采用带可翻转式支撑牛腿342的支撑梁外，还可采用顶推式支撑装置。顶推式支撑装置1000包括顶推式支撑梁1001、牛腿油缸1002、滑动牛腿1003、顶推式支撑梁销轴1004，顶推式支撑梁1001为箱型金属管件，其两端均内嵌设置牛腿油缸、滑动牛腿；牛腿油缸一端与顶推式支撑梁销轴1004相连，另一端与滑动牛腿相连；滑动牛腿在牛腿油缸的驱动下，可沿顶推式支撑梁1001的内壁进行水平滑动。

请继续参考图1至图16，本发明还提供了利用前述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统的方法，该方法包括如下步骤：

S0：初始状态：顶升油缸301处于伸缸状态，上支撑框架304、下支撑框架305的支撑牛腿342均伸入墙体预留凹槽4,触碰开关传感器347处于接触状态，表面支撑牛腿342稳固支撑于钢筋混凝土墙3上，伸缩杆限位装置323处于打开状态，伸缩套架302可以自由伸缩；

S1：数据处理系统401收到开始爬升信号后，向顶升油缸控制器405发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架305；

S2：下支撑框架305向上移动过程中，支撑牛腿342在钢筋混凝土墙体3抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器347由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S3：待下支撑框架305到达其上方的墙体预留凹槽4位置，其支撑牛腿342在配重块345的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器347由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S4：数据处理系统401在得到下支撑框架305的支撑牛腿342由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架305支撑到位判断，向顶升油缸控制器405发出停止缩缸指令，使下支撑框架305牢固支撑在墙体预留凹槽4中，进入顶升上支撑框架304状态；

S5：数据处理系统401先向伸缩杆限位装置323发出闭合指令，使伸缩套架302处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器405发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架304；

S6：上支撑框架304向上移动过程中，支撑牛腿342在钢筋混凝土墙体3抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器347由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S7：待上支撑框架304到达其上方的墙体预留凹槽4位置，其支撑牛腿342在配重块345的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器347由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S8：数据处理系统401在得到上支撑框架304的支撑牛腿342由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架304支撑到位判断，向顶升油缸控制器405发出停止伸缸指令，使上支撑框架304牢固支撑在墙体预留凹槽4中，再次进入提升下支撑框架305状态；

S9：重复以上S1～S8方法步骤，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程。

请继续参考图1至图16，还有另外一种开合模与爬升全自动连续施工方法，

该方法包括：

S0：初始状态：模板油缸225处于伸缸状态，定型模板203与钢筋混凝土墙体3贴合，顶升油缸处于伸缸状态，上支撑框架304、下支撑框架305的支撑牛腿342均伸入墙体预留凹槽4，触碰开关传感器347处于接触状态，表面支撑牛腿342稳固支撑于钢筋混凝土墙体3上，伸缩杆限位装置323处于打开状态，伸缩套架302可以自由伸缩；

S1：数据处理系统401向模板油缸控制器403发出缩缸指令，通过模板油缸225拉动定型模板203向远离钢筋混凝土墙体3的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸的行程数据并传输至信息采集系统402，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸停止缩缸，信息采集系统402发出反馈信号至数据处理系统401；

S2：数据处理系统401收到模板油缸缩缸到位的反馈信号后，向顶升油缸控制器405发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架305；

S3：下支撑框架305向上移动过程中，支撑牛腿342在钢筋混凝土墙体3抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器347由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S4：待下支撑框架305到达其上方的墙体预留凹槽4位置，其支撑牛腿342在配重块345的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器347由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S5：数据处理系统401在得到下支撑框架305的支撑牛腿342由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架305支撑到位判断，向顶升油缸控制器405发出停止缩缸指令，使下支撑框架305牢固支撑在墙体预留凹槽4中，进入顶升上支撑框架304状态；

S6：数据处理系统401先向伸缩杆限位装置323发出闭合指令，使伸缩套架302处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器405发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架304；

S7：上支撑框架304向上移动过程中，支撑牛腿342在钢筋混凝土墙体3抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器347由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S8：待上支撑框架304到达其上方的墙体预留凹槽4位置，其支撑牛腿342在配重块345的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器347由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统402发送至数据处理系统401；

S9：数据处理系统401在得到上支撑框架304的支撑牛腿342由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架304支撑到位判断，向顶升油缸控制器405发出停止伸缸指令，使上支撑框架304牢固支撑在墙体预留凹槽4中，再次进入提升下支撑框架305状态；

S10：重复步骤S1～S9，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程，并向数据处理系统发出反馈信号；

S11：数据处理系统401收到爬升完成信号后，向模板油缸控制器403发出伸缸指令，通过模板油缸225推动定型模板203向靠近钢筋混凝土墙体3的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸225的行程数据并传输至信息采集系统402，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸225停止伸缸，至此自动连续爬升流程结束。

在本实施例中，更优选地，上支撑框架304和下支撑框架305向上移动过程中，各自对应的应力应变传感器308实时感知梁端的受力情况，该受力数据通过信息采集系统402传输至数据处理系统401，当其测量数值大于幅值(预先设定的一个特定值)时，数据处理系统401做出遇到障碍物判断并发出报警，同时立刻向顶升油缸控制器405发出停止指令，待障碍物排除并且应力应变传感器308的测量数值低于幅值时，再恢复顶升油缸运行状态。

特别地，上支撑框架304向上移动过程中，倾角传感器306实时将架体水平度数据通过信息采集系统402传输至数据处理系统401，数据处理系统401根据其各个方向的倾角数据信息，向对应方向的倾斜控制油缸发出指令，通过倾斜控制油缸的伸缩缸来推动墙体产生反力，调整上支撑框架304的水平度，倾角传感器306各个方向的测量数值控制在特定的范围内，从而控制整个架体系统的稳定性。

特别地，爬升过程中各种数据信息，均同时发送至远程监控系统407，远程监控系统407可在运行过程中对数据处理系统401以及各个控制器发出各种控制指令，其优先级大于数据处理系统401。

上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受以上实例的限制。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，包括模板操作系统、钢筋操作架、套架顶升系统以及自动控制系统，

所述模板操作系统包含立柱、模板开合装置以及定型模板，立柱的上下两端均设有连接板；模板开合装置包括箱梁、箱梁销轴、筋板、限位板、模板油缸、模板推拉杆、模板连接件，限位板内嵌于箱梁内部，四周与箱梁内壁牢固连接，模板油缸内嵌于箱梁的空腔内，模板油缸一端与箱梁销轴相连，另一端与模板推拉杆相连；模板推拉杆从限位板的中部开孔处穿过，其端部设置有模板连接件，模板连接件与定型模板的围檩牢固连接；模板油缸驱动模板推拉杆实现定型模板的开合；

所述钢筋操作架包括若干型钢杆件和底部连梁，二者与所述立柱组成钢框架结构；

所述套架顶升系统包括伸缩套架、水平顶升框架、上支撑框架、下支撑框架以及若干纵连梁；

所述伸缩套架包括套杆、伸缩套架连杆、伸缩杆限位装置、伸缩杆，套杆顶端与水平顶升框架固定连接，下端开口；伸缩杆上端嵌入套杆内部，可沿套杆内壁进行往复滑动，伸缩杆下端与下支撑框架固定连接；所述水平顶升框架位于套架顶升系统的顶层，其上表面连接型钢架体，从而提供施工作业空间，下表面与伸缩套架以及顶升油缸相连接，水平顶升框架包括至少2个顶升横梁和若干纵连梁，顶升横梁之间通过若干纵连梁连接；所述顶升油缸设置在伸缩套架的中心位置，其上端与水平顶升框架相连接，下端与下支撑框架相连接，均采用球铰支座连接，顶升油缸从上支撑框架的纵连梁之间空隙处穿过，顶升油缸不与上支撑框架连接；

所述上支撑框架和下支撑框架对称设置，上支撑框架至少包含两个上支撑梁，上支撑梁之间通过若干纵连杆连接，伸缩套架的套杆从上支撑梁的双拼金属杆件的中部间隙穿过；上支撑梁的两端均设置支撑牛腿，支撑牛腿的前端伸入核心筒的墙体预留凹槽，上支撑梁上还设置触碰开关传感器，对支撑牛腿的水平支撑状态进行判读和信号传递，有接触与分离两种状态；所述下支撑框架与上支撑框架相配合，其上表面与伸缩套架的伸缩杆底端固定连接，下支撑框架至少包含两个下支撑梁，下支撑梁之间通过若干纵连杆连接；

所述自动控制系统包括数据处理系统、信息采集系统、模板油缸控制器、水平油缸控制器、伸缩杆控制器、顶升油缸控制器以及远程监控系统。

2.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，还包括倾角传感器，所述倾角传感器安装在水平顶升框架上表面的中心位置，实时测量水平顶升框架的横、纵两个方向的水平倾角。

3.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，还包括倾斜控制装置，倾斜控制装置设置在水平顶升框架下表面的四角，每个角的横向、纵向分别设置一个倾斜控制装置。

4.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，所述上支撑框架和下支撑框架通过顶推式支撑装置支撑，所述顶推式支撑装置包括顶推式支撑梁、牛腿油缸、滑动牛腿、顶推式支撑梁销轴，顶推式支撑梁为箱型金属管件，其两端均内嵌设置牛腿油缸、滑动牛腿；牛腿油缸一端与顶推式支撑梁销轴相连，另一端与滑动牛腿相连；滑动牛腿在牛腿油缸的驱动下，可沿顶推式支撑梁的内壁进行水平滑动。

5.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，还包括应力应变传感器，所述应力应变传感器分别设置于顶升横梁与模板操作系统立柱连接处、上支撑梁与套杆连接处、下支撑梁与伸缩杆连接处设置应力应变传感器。

6.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，所述上支撑梁的两端固定设置销轴式压力传感器，支撑牛腿通过销轴式压力传感器与上支撑梁连接，支撑牛腿以销轴式压力传感器为轴心进行转动，由上支撑梁的反力板进行限位，支撑牛腿后端设置配重块，配重块下方与反力板接触，使得支撑牛腿在重力作用下可以自动翻转回复水平支撑状态。

7.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，由不同型式的钢筋操作桁架可以将模板操作系统、套架顶升系统连接起来，组合形成不同型式的顶升筒架模板系统，从而满足不同核心筒筒体体型施工。

8.根据权利要求1所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统，其特征在于，钢筋操作架的水平层、模板操作系统的水平层、水平顶升框架、上支撑框架、下支撑框架的上方，可间隔设置若干平台檩条，平台檩条上方铺设走道板，形成供操作人员站立的走道平台。

9.一种利用权利要求1至8任一项所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S0：初始状态：顶升油缸处于伸缸状态，上支撑框架、下支撑框架的支撑牛腿均伸入墙体预留凹槽,触碰开关传感器处于接触状态，表面支撑牛腿稳固支撑于墙体上，电动推拉杆处于收缩状态，卡块未伸入伸缩杆的卡孔，伸缩杆限位装置为打开状态，伸缩套架可以自由伸缩；

S1：数据处理系统收到开始爬升信号后，向顶升油缸控制器发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架；

S2：下支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S3：待下支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S4：数据处理系统在得到下支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止缩缸指令，使下支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，进入顶升上支撑框架状态；

S5：数据处理系统先向伸缩杆限位装置发出闭合指令，使伸缩套架处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架；

S6：上支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S7：待上支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转恢复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S8：数据处理系统在得到上支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止伸缸指令，使上支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，再次进入提升下支撑框架状态；

S9：重复所述步骤S1～S8，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程。

10.一种利用权利要求1至7任一项所述的混凝土结构施工自动顶升筒架模板系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S0：初始状态：模板油缸处于伸缸状态，定型模板与墙体贴合，顶升油缸处于伸缸状态，上支撑框架、下支撑框架的支撑牛腿均伸入墙体预留凹槽,触碰开关传感器处于接触状态，表面支撑牛腿稳固支撑于墙体上，伸缩杆限位装置处于打开状态，伸缩套架可以自由伸缩；

S1：数据处理系统向模板油缸控制器发出缩缸指令，通过模板油缸拉动定型模板向远离钢筋混凝土墙体的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸的行程数据并传输至信息采集系统，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸停止缩缸，信息采集系统发出反馈信号至数据处理系统；

S2：数据处理系统收到模板油缸缩缸到位的反馈信号后，向顶升油缸控制器发出指令，控制顶升油缸开始缩缸，从而提升下支撑框架；

S3：下支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S4：待下支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S5：数据处理系统在得到下支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出下支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止缩缸指令，使下支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，进入顶升上支撑框架状态；

S6：数据处理系统先向伸缩杆限位装置发出闭合指令，使伸缩套架处于只能伸长、不能收缩的状态，然后向顶升油缸控制器发出伸缸指令，开始顶升上支撑框架；

S7：上支撑框架向上移动过程中，支撑牛腿在钢筋混凝土墙体抵触作用下发生转动，其尾部的触碰开关传感器由接触状态变为分离状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S8：待上支撑框架到达其上方的墙体预留凹槽位置，其支撑牛腿在配重块的作用下翻转回复水平位置，其尾部的触碰开关传感器由分离状态变为接触状态，并将状态信号通过信息采集系统发送至数据处理系统；

S9：数据处理系统在得到上支撑框架的支撑牛腿由接触到分离再到接触的状态切换后，做出上支撑框架支撑到位判断，向顶升油缸控制器发出停止伸缸指令，使上支撑框架牢固支撑在墙体预留凹槽中，再次进入提升下支撑框架状态；

S10：重复所述步骤S1～S9，直至整个系统完成一个结构层的爬升作业，即完成预定高度的爬升指令流程，并向数据处理系统发出反馈信号；

S11：数据处理系统收到爬升完成信号后，向模板油缸控制器发出伸缸指令，通过模板油缸推动定型模板向靠近钢筋混凝土墙体的方向水平移动，油缸行程传感器实时读取模板油缸的行程数据并传输至信息采集系统，待模板油缸缩缸行程到达预定值，模板油缸停止伸缸，至此自动连续爬升流程结束。

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