CN111236629A - 超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法。所述钢平台模架包括钢平台、钢平台外伸牛腿、立柱支撑结构、立柱牛腿、联系桁架、顶升油缸、油缸牛腿、主缆和若干可调节拉索。所述钢平台通过钢平台外伸牛腿支撑于核心筒剪力墙的外侧墙体上；立柱支撑结构由侧部的立柱牛腿支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；所述顶升油缸设置于所述立柱支撑结构底部，所述顶升油缸通过油缸牛腿支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；主缆的两端分别与两个立柱支撑结构顶部连接；若干可调节拉索用于提升钢平台。所述钢平台模架及提升方法，将钢平台的主要爬升用构件由受压转换为受拉构件；将受压支撑与爬升用构件相分离，且不需考虑单次爬升高度的限制。

Description

超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法

技术领域

本发明涉及一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法，属于超高层钢平台模架技术领域。

背景技术

钢平台模架装备是近年来超高层建筑结构普通采用的建造装备之一。现有的钢平台模架装备分为顶升式和提升式两种类型，均采用整体钢框架及平台板、脚手架体系等提供封闭式的施工作业面，充分利用了钢结构承载能力强的特点；用液压油缸提供驱动力，使模架装备沿超高层建筑核心筒向上爬升。施工核心筒所需的钢筋可堆放在钢平台模架装备的顶部作业平面上，模板可悬挂在钢平台模架装备的支撑主梁上，而混凝土可通过布置在钢平台模架装备上的布料机进行浇筑施工，因此，钢平台模架装备的使用大大提升了超高层建筑结构的建造效率和建造水平。

钢平台模架装备的关键在于爬升过程中两种受力体系的转换，分别为搁置受力体系和爬升受力体系，其中搁置受力体系状态下，钢平台模架装备通过侧向牛腿搁置在核心筒的混凝土预埋件或开孔内提供竖向支撑，属于静态受力状态；而在爬升受力体系状态，钢平台模架装备将驱动爬升的液压油缸的支撑点搁置在核心筒剪力墙上，为液压油缸提供反向力，使得油缸伸长带动装备爬升，这时，钢平台的受力状态属于动态受力状态。

在任一受力体系下，现有的钢平台模架装备的承载能力取决于牛腿、油缸支撑的支撑反力的总和，其安全性取决于各类牛腿或承力构件受力的均匀性和合理性，以及反力和是否超过安全限值。整体荷载越大时，对牛腿或承力构件的要求越高，构件由受力限制转变为形变限制，刚度要求构件截面不断增大，使得钢平台模架装备难以承受过大的使用荷载。同时，由于牛腿或承力构件的内力难以有效测量，使得作业过程和爬升过程中的安全性难以有效评估。

同时，无论是提升式还是顶升式，均存在提升辅助构件柱受压失稳，辅助构件柱受压失稳问题将限制钢平台模架装备单次爬升的高度，使得每次爬升一小段距离，就要重新进行受力体系的切换和同步性校验，从而使得爬升速度和爬升效率都大幅度降低。

发明内容

本发明提供了一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法，将钢平台的主要爬升用构件由受压转换为受拉构件；将受压支撑与爬升用构件相分离，且不需考虑单次爬升高度的限制。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架，包括：

钢平台和钢平台外伸牛腿，所述钢平台罩在核心筒剪力墙顶部，通过钢平台外伸牛腿支撑于核心筒剪力墙的外侧墙体上；

立柱支撑结构、立柱牛腿和联系桁架，立柱牛腿设置于立柱支撑结构侧部，用于将立柱支撑结构支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；联系桁架水平设置，两端分别与两侧的立柱支撑结构固定连接；

顶升油缸和油缸牛腿，所述顶升油缸设置于所述立柱支撑结构底部，所述顶升油缸通过油缸牛腿支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；

主缆和若干可调节拉索，主缆的两端分别与两个立柱支撑结构顶部连接；若干可调节拉索间隔设置，可调节拉索的顶部与主缆连接，底部与钢平台连接。

进一步，在钢平台与核心筒剪力墙之间设置限位轮，限位轮包括支腿和设置于支腿一端的滚轮，支腿的另一端与钢平台固定连接，滚轮抵在核心筒的剪力墙上，所述限位轮用于限制钢平台的横向位移。

进一步，立柱支撑结构与联系桁架之间采用铰接形式，允许二者在一定范围内的角度转动，二者转动角度的范围为[-α，α]，其中α为最大转动角。

进一步，所述可调节拉索上设置有索力监测仪器，所述索力监测仪器用于监测可调节拉索的拉力。

进一步，可调节拉索包括顶部拉索和底部拉索，以及将顶部拉索和底部拉索连接在一起的长度调节装置。

进一步，所述长度调节装置可以为花篮螺栓或电动葫芦或卷扬机。

进一步，所述顶部拉索和底部拉索均采用钢绞线。

相应的，本发明还提供了一种所述的超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的提升方法，包括如下步骤，

调整可调节拉索的有效长度，使可调节拉索处于受力状态，钢平台由可调节拉索支撑；

钢平台外伸牛腿从核心筒剪力墙上撤出；

逐渐缩短可调节拉索的有效长度，控制钢平台向上提升速度，钢平台提升到位后，将钢平台外伸牛腿插入核心筒剪力墙上，由核心筒剪力墙提供竖向支撑力。

进一步，所述提升方法还包括立柱支撑结构的爬升方法，所述爬升方法包括如下步骤，

S1.钢平台通过钢平台外伸牛腿固定在核心筒剪力墙上，增加可调节拉索的有效长度，使可调节拉索处于非受力状态；

S2.将立柱牛腿从核心筒剪力墙上撤出，通过立柱支撑结构底部的顶升油缸实现立柱支撑结构的顶升；立柱支撑结构顶推到位后，将立柱牛腿伸入至核心筒剪力墙上，通过立柱牛腿提供竖向力支撑；

S3.将油缸牛腿从核心筒剪力墙上撤出，使顶升油缸收缩；顶升油缸收缩到位后，油缸牛腿支撑于核心筒剪力墙上；

S4.重复步骤S2、S3，直至立柱支撑结构爬升到位。

进一步，步骤S2中保持同一根联系桁架两侧的立柱支撑结构下方的顶升油缸同步顶升；步骤S3中保持同一根联系桁架两侧的立柱支撑结构下方的顶升油缸同步收缩。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)采用可调节拉索为钢平台提升提供竖向力，使得现有钢平台体系中的受压构件转换为受拉构件，从而避开了受压构件的竖向失稳问题，可有效提升竖向的单次爬升高度。

(2)钢平台的竖向荷载全部通过主缆传递给立柱支撑结构。可通过调整立柱支撑截面的大小来适应不同荷载的钢平台结构体系。同时，由于可调节拉索、主缆、立柱支撑结构易于更换，可根据不同的受力更换不同界面尺寸构件，使得钢平台与承载塔吊一起提升，可以解决目前塔吊与钢平台无法同步提升的难题。

(3)可调节拉索的长度可调节范围较大，可实现钢平台多楼层连续爬升，提高了钢平台爬升效率。

(4)现有钢平台体系需要将提升支撑构件的全部或大部分放置在钢平台的内部，因此，钢平台的高度必须大于提升支撑构件的高度；而本发明将钢平台提升构件转化为钢平台上方的拉索，从而消除了钢平台高度限制，钢平台高度可相应降低，降低了钢平台的材料用量。

(5)采用立柱牛腿支撑立柱支撑结构、采用钢平台外伸牛腿支撑钢平台的结构形式，使得钢平台的提升与立柱支撑结构的提升相分离：立柱支撑结构采用立柱牛腿固定在核心筒剪力墙侧墙上时，可完成钢平台的提升和正常施工作业；而立柱支撑结构顶升作业时，钢平台可通过钢平台外伸牛腿固定在核心筒剪力墙外墙上，不影响钢平台的正常施工作业。因此，采用上述形式，钢平台可实现连续施工作业。

(6)立柱支撑结构爬升过程中，钢平台荷载全部通过钢平台外伸牛腿由核心筒剪力墙提供，因此，立柱支撑结构仅需要保证自重作用下的顶升稳定性，大幅度提升了顶升过程安全性。

(7)采用可调节拉索及主缆提升形式，提升过程中的受力状态可方便的通过立柱支撑结构顶部的变形监测仪器以及拉索索力监测仪器来进行监测、预警和评估，一方面对于同步提升能达到更优的控制精度；另一方面，由于解决了现有钢平台体系竖向支撑力和顶升力难以测量的难题，使得钢平台体系的受力状态能够得到更为明确的表达。

(8)由于立柱支撑结构的高度较大，且钢平台单次爬升高度较高，使得在核心筒剪力墙外墙开孔用于钢平台外伸牛腿支撑的数量大大减少，降低了对核心筒剪力墙外墙的破坏，同时可有效降低开孔的施工难度。

附图说明

图1为本发明一实施例中的超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的结构示意图；

图2本发明一实施例中的超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的俯视图(核心筒正上方的钢平台水平部分未示出)；

图3为本发明一实施例中的带小油缸拉索的结构示意图。

图中标号如下：

1-核心筒剪力墙；2-钢平台；3-立柱支撑结构；4-限位轮；5-主缆；6-可调节拉索；7-联系桁架；8-顶升油缸；9-钢平台外伸牛腿；10-立柱牛腿；11-油缸牛腿；

61-顶部拉索；62-长度调节装置；63-底部拉索。

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超高层建筑拉索式柔性钢平台模架及提升方法作进一步详细说明。结合下面说明，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。

实施例一

结合图1和图2所示，本实施例提供的一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架，包括钢平台2、钢平台外伸牛腿9、立柱支撑结构3、立柱牛腿10、联系桁架7、顶升油缸8、油缸牛腿11、主缆5和若干可调节拉索6。

立柱牛腿10设置于立柱支撑结构3侧部，用于将立柱支撑结构3支撑于核心筒剪力墙1内侧墙体上。联系桁架7水平设置，两端分别与两侧的立柱支撑结构3固定连接，如图1所示，在两个立柱支撑结构3的顶部及底部各设置一根水平的联系桁架7，用于为立柱支撑结构3提供水平支撑，若立柱支撑结构3高度很高时，可考虑在中部增加联系桁架7，应注意联系桁架7增设位置不应影响钢平台的正常爬升，作为举例，若增设在可调节拉索6的位置，应考虑可调拉节索能正常穿过。所述顶升油缸8设置于所述立柱支撑结构3底部，所述顶升油缸8通过油缸牛腿11支撑于核心筒剪力墙1的内侧墙体上。作为举例，立柱支撑结构3的有效高度为30m，其中剪力墙范围内的立柱支撑结构的高度最小为10m，以确保立柱支撑结构的的稳定性。

主缆5的两端分别与两个立柱支撑结构3顶部连接，若干可调节拉索6 间隔设置，可调节拉索6的顶部与主缆5连接，底部与钢平台2连接。作为举例，主缆5采用钢绞线，设置在距离立柱支撑结构3顶部1m范围内。优选的实施方式为，所述可调节拉索上设置有索力监测仪器，所述索力监测仪器用于监测可调节拉索的拉力。

所述钢平台2罩在核心筒剪力墙顶部，通过钢平台外伸牛腿9支撑于核心筒剪力墙1的外侧墙体上。钢平台2位于可调节拉索6的下方，由可调节拉索 6带动向上提升。考虑到立柱顶升时有可能有竖向位移差，优选的实施方式为，立柱支撑结构3与联系桁架7之间采用铰接形式，允许二者在一定范围内的角度转动，比如最大转动角为α，二者转动角度的范围为[-α，α]，作为举例，α＝3°。进一步，立柱支撑结构3顶部可以设置位移测量装置，监测其横向位移。为了钢平台模架的整体安全性，α不宜太大。

优选的实施方式为，在钢平台2与核心筒剪力墙1之间设置限位轮4，如图1所示，限位轮4包括支腿和设置于支腿一端的滚轮，支腿的另一端与钢平台2固定连接，滚轮抵在核心筒的剪力墙上，限位轮4不限制钢平台2向上爬升，仅限制钢平台2的横向位移。通过设置限位轮4，可以限制钢平台2的横向位移，解决钢平台2在吊装过程中的横向晃动问题。

优选的实施方式为，如图3所示，可调节拉索6包括顶部拉索61和底部拉索63，以及将顶部拉索61和底部拉索63连接在一起的长度调节装置62，作为举例，所述长度调节装置62可以为花篮螺栓或电动葫芦或卷扬机等。优选的实施方式为，顶部拉索61和底部拉索62均采用钢绞线，其承载能力较常规的钢支撑模式大大提升，一般情况下，钢绞线直径7cm时，破断力为500tonf 左右；且由于截面尺寸大幅度减小，对钢平台2上的施工作业影响程度大幅度降低。另外，主缆采用直径更大的钢绞线结构。

增大立柱支撑结构3的截面以及主缆5、可调节拉索的直径，可提升钢平台2的承载能力，使得承载塔吊设备同步爬升成为可能。

与现有技术相比，本发明提供的超高层建筑拉索式柔性钢平台模架具有如下优点：

(1)采用可调节拉索6为钢平台2提升提供竖向力，使得现有钢平台2 体系中的受压构件转换为受拉构件，从而避开了受压构件的竖向失稳问题，可有效提升竖向的单次爬升高度。

(2)钢平台2的竖向荷载全部通过主缆5传递给立柱支撑结构3。可通过调整立柱支撑截面的大小来适应不同荷载的钢平台2结构体系。同时，由于可调节拉索6、主缆5、立柱支撑结构3易于更换，可根据不同的受力更换不同界面尺寸构件，使得钢平台2与承载塔吊一起提升，可以解决目前塔吊与钢平台2无法同步提升的难题。

(3)可调节拉索6的长度可调节范围较大，可实现钢平台2多楼层连续爬升，提高了钢平台2爬升效率。

(4)现有钢平台2体系需要将提升支撑构件的全部或大部分放置在钢平台2的内部，因此，钢平台2的高度必须大于提升支撑构件的高度；而本发明将钢平台提升构件转化为钢平台2上方的拉索，从而消除了钢平台2高度限制，钢平台2高度可相应降低，降低了钢平台2的材料用量。

实施例二

本实施例提供了一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的提升方法，下面结合实施例一及图1至图3对所述提升方法作进一步介绍。所述提升方法包括如下步骤：

调整可调节拉索6的有效长度，使可调节拉索6处于受力状态，钢平台2 由可调节拉索6支撑；

钢平台外伸牛腿9从核心筒剪力墙1上撤出；

逐渐缩短可调节拉索6的有效长度，控制钢平台2向上提升速度，钢平台 2提升到位后，将钢平台外伸牛腿9插入核心筒剪力墙1上，由核心筒剪力墙 1提供竖向支撑力。

由于立柱支撑结构3高度较高，可实现钢平台2的多次爬升。然而，若钢平台2爬升到一定高度后，仍需要使立柱支撑结构3进行爬升。优选的实施方式为，所述提升方法还包括立柱支撑结构3的爬升方法，具体包括如下步骤：

S1.钢平台2通过钢平台外伸牛腿9固定在核心筒剪力墙1上，增加可调节拉索6的有效长度，使可调节拉索6处于非受力状态；

S2.将立柱牛腿10从核心筒剪力墙1上撤出，通过立柱支撑结构3底部的顶升油缸8实现立柱支撑结构3的顶升；立柱支撑结构3顶推到位后，将立柱牛腿10伸入至核心筒剪力墙1上，通过立柱牛腿10提供竖向力支撑；

S3.将油缸牛腿11从核心筒剪力墙1上撤出，使顶升油缸8收缩；顶升油缸8收缩到位后，油缸牛腿11支撑于核心筒剪力墙1上；

S4.重复步骤S2、S3，直至立柱支撑结构3爬升到位。

进一步，步骤S2中保持同一根联系桁架7两侧的立柱支撑结构3下方的顶升油缸8同步顶升；步骤S3中保持同一根联系桁架7两侧的立柱支撑结构 3下方的顶升油缸8同步收缩。

当立柱支撑结构3与联系桁架7之间采用铰接形式，二者可转动角度的范围为[-α，α]，此时，若同一根联系桁架7两侧的立柱支撑结构3下方的顶升油缸8同步顶升、同步收缩中存在一定的偏差时，依然不影响立柱支撑结构3 的安全爬升。

与现有技术相比，本实施例提供了一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的提升方法，除了具有实施例一中所述的钢平台模架的优点外，还具有如下优点：

(1)采用立柱牛腿10支撑立柱支撑结构3、采用钢平台外伸牛腿9支撑钢平台2的结构形式，使得钢平台2的提升与立柱支撑结构3的提升相分离：立柱支撑结构3采用立柱牛腿10固定在核心筒剪力墙1侧墙上时，可完成钢平台2的提升和正常施工作业；而立柱支撑结构3顶升作业时，钢平台2可通过钢平台外伸牛腿9固定在核心筒剪力墙1外墙上，不影响钢平台2的正常施工作业。因此，采用上述形式，钢平台2可实现连续施工作业。

(2)立柱支撑结构3爬升过程中，钢平台2荷载全部通过钢平台外伸牛腿9由核心筒剪力墙1提供，因此，立柱支撑结构3仅需要保证自重作用下的顶升稳定性，大幅度提升了顶升过程安全性。

(3)采用可调节拉索6及主缆5提升形式，提升过程中的受力状态可方便的通过立柱支撑结构3顶部的变形监测仪器以及拉索索力监测仪器来进行监测、预警和评估，一方面对于同步提升能达到更优的控制精度；另一方面，由于解决了现有钢平台2体系竖向支撑力和顶升力难以测量的难题，使得钢平台2体系的受力状态能够得到更为明确的表达。

(4)由于立柱支撑结构3的高度较大，且钢平台2单次爬升高度较高，使得在核心筒剪力墙外墙开孔用于钢平台外伸牛腿支撑的数量大大减少，降低了对核心筒剪力墙外墙的破坏，同时可有效降低开孔的施工难度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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)

1.一种超高层建筑拉索式柔性钢平台模架，其特征在于，包括：

钢平台和钢平台外伸牛腿，所述钢平台罩在核心筒剪力墙顶部，通过钢平台外伸牛腿支撑于核心筒剪力墙的外侧墙体上；

立柱支撑结构、立柱牛腿和联系桁架，立柱牛腿设置于立柱支撑结构侧部，用于将立柱支撑结构支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；联系桁架水平设置，两端分别与两侧的立柱支撑结构固定连接；

顶升油缸和油缸牛腿，所述顶升油缸设置于所述立柱支撑结构底部，所述顶升油缸通过油缸牛腿支撑于核心筒剪力墙内侧墙体上；

主缆和若干可调节拉索，主缆的两端分别与两个立柱支撑结构顶部连接；若干可调节拉索间隔设置，可调节拉索的顶部与主缆连接，底部与钢平台连接。

2.如权利要求1所述的钢平台模架，其特征在于，

在钢平台与核心筒剪力墙之间设置限位轮，限位轮包括支腿和设置于支腿一端的滚轮，支腿的另一端与钢平台固定连接，滚轮抵在核心筒的剪力墙上，所述限位轮用于限制钢平台的横向位移。

3.如权利要求1所述的钢平台模架，其特征在于，

立柱支撑结构与联系桁架之间采用铰接形式，允许二者在一定范围内的角度转动，二者转动角度的范围为[-α，α]，其中α为最大转动角。

4.如权利要求1所述的钢平台模架，其特征在于，所述可调节拉索上设置有索力监测仪器，所述索力监测仪器用于监测可调节拉索的拉力。

5.如权利要求1所述的钢平台模架，其特征在于，

可调节拉索包括顶部拉索和底部拉索，以及将顶部拉索和底部拉索连接在一起的长度调节装置。

6.如权利要求5所述的钢平台模架，其特征在于，所述长度调节装置可以为花篮螺栓或电动葫芦或卷扬机。

7.如权利要求5所述的钢平台模架，其特征在于，所述顶部拉索和底部拉索均采用钢绞线。

8.如权利要求1所述的超高层建筑拉索式柔性钢平台模架的提升方法，其特征在于，包括如下步骤，

调整可调节拉索的有效长度，使可调节拉索处于受力状态，钢平台由可调节拉索支撑；

钢平台外伸牛腿从核心筒剪力墙上撤出；

逐渐缩短可调节拉索的有效长度，控制钢平台向上提升速度，钢平台提升到位后，将钢平台外伸牛腿插入核心筒剪力墙上，由核心筒剪力墙提供竖向支撑力。

9.如权利要求8所述的提升方法，其特征在于，所述提升方法还包括立柱支撑结构的爬升方法，所述爬升方法包括如下步骤，

S1.钢平台通过钢平台外伸牛腿固定在核心筒剪力墙上，增加可调节拉索的有效长度，使可调节拉索处于非受力状态；

S2.将立柱牛腿从核心筒剪力墙上撤出，通过立柱支撑结构底部的顶升油缸实现立柱支撑结构的顶升；立柱支撑结构顶推到位后，将立柱牛腿伸入至核心筒剪力墙上，通过立柱牛腿提供竖向力支撑；

S3.将油缸牛腿从核心筒剪力墙上撤出，使顶升油缸收缩；顶升油缸收缩到位后，油缸牛腿支撑于核心筒剪力墙上；

S4.重复步骤S2、S3，直至立柱支撑结构爬升到位。

10.如权利要求9所述的提升方法，其特征在于，

步骤S2中保持同一根联系桁架两侧的立柱支撑结构下方的顶升油缸同步顶升；

步骤S3中保持同一根联系桁架两侧的立柱支撑结构下方的顶升油缸同步收缩。

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