CN111392609A - 侧挂式新型支承架、新型全自动爬升系统及其爬升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧挂式新型支承架、新型全自动爬升系统及其爬升方法，其支承架包括至少两层能够约束塔式起重机的约束机构，约束结构包括支承梁和水平腹杆，相邻两层约束结构之间连接有若干竖向腹杆和斜腹杆，所述水平腹杆、竖向腹杆、斜腹杆与支承梁之间均采用刚性连接；顶升框分别连接在不同层约束机构的支承梁上。其爬升方法是利用两个支承架和一套顶升装置来实现塔式起重机沿超高层建筑结构侧面全自动爬升。本发明实现了全自动爬升，效率高，对建筑工程施工进度的影响很小；提高了人员操作安全性；大大降低了建筑工程施工中埋设支座的工程量。

Description

侧挂式新型支承架、新型全自动爬升系统及其爬升方法

技术领域

本发明涉及的是超高层建筑施工用侧挂式塔机的一种新型支承架及一种新型全自动爬升系统及其爬升方法，具体地说是一种利用两个支承架和一套顶升装置来实现塔式起重机沿超高层建筑结构侧面全自动爬升的方法。

背景技术

建筑施工离不开塔式起重机，对于超高层建筑，因其高度较大，通常采用爬升式塔机，也就是利用支承架将塔式起重机安装在建筑结构上，并能随着建筑结构高度的增加而借助自有爬升机构向上爬升。当塔式起重机悬挂在建筑结构的外侧时，称为侧挂式塔机。目前侧挂式塔机均采用传统支承架进行爬升，爬升过程为半自动化。

传统支承架采用单层梁支承架，如图1所示，包括：位于同一水平面内的两个支承梁3、至少两个竖向撑杆4(也可以位于支承梁3的上部，称为竖向拉杆)、两个侧向撑杆5、两个水平撑杆6、一个顶升框7。竖向撑杆4、侧向撑杆5、水平撑杆6与支承梁3之间采用销轴连接，支承梁3、竖向撑杆4、侧向撑杆5与建筑结构2上的支座8之间也采用销轴连接，方便安装和拆卸。顶升框7为连接到支承梁3上的平面矩形框架，塔式起重机1位于顶升框7内，顶升框7可通过锁紧装置箍紧或松开塔式起重机1，塔式起重机1顶升时，顶升装置支承到顶升框7上。

侧挂式塔机的传统爬升方法如图2所示：

(1)工作状态：利用A支承架9和B支承架10将塔式起重机1悬挂在建筑结构2的外侧，塔式起重机1的竖向力N由A支承架9承担，水平力V、弯矩M和扭矩T由A支承架9和B支承架10共同承担，支承架间距H为抵抗弯矩M的力臂；

(2)准备爬升：①将塔式起重机1配平并停止运转，减小弯矩M并使扭矩T＝0，此时塔式起重机1只有自重产生的竖向力N和风荷载产生的水平力V、弯矩M；②将C支承架11安装到支座8上；

(3)进行爬升：①将顶升装置12与塔式起重机1进行连接；②松开塔式起重机1与A支承架9的连接，A支承架9退出工作，塔式起重机1的竖向力N由C支承架11承担，水平力V和弯矩M由B支承架10和C支承架11共同承担；③利用顶升装置12将塔式起重机1顶升一个支承架间距H；④将塔式起重机1与B支承架10进行连接；⑤松开顶升装置12与塔式起重机1的连接；

(4)完成爬升：①拆除顶升装置12并安装到C支承架11上；②拆除A支承架9，留作下一次爬升操作时的最上层支承架。塔式起重机1恢复到初始工作状态，完成了一次爬升操作。

上述传统支承架及爬升方法存在以下缺点：

(1)传统支承架只有单层支承梁3和一个顶升框7，不能单独承担塔式起重机1的弯矩M，由于爬升时塔式起重机1要脱离A支承架，还需再安装一个C支承架才能承担塔式起重机1的弯矩M，也即爬升过程必须用A、B、C三个支承架交替使用才能完成；

(2)每一次新的爬升都需要将上一次爬升时拆下的A支承架安装到顶部新位置，顶升装置12也是要更换位置，现场拆卸、吊装和安装支承架及顶升装置的工作量很大，且需要人工高空作业，属于半自动爬升方法，平均3～4天才能完成一次爬升，不仅严重影响建筑工程的施工进度，多次人工高空拆卸和安装也大大提高了安全风险。

针对上述问题，本发明提出一种新型支承架和全自动爬升系统及爬升方法。

发明内容

本发明专利的目的是为克服现有侧挂式塔机爬升方法的不足，提出一种侧挂式新型支承架、侧挂式塔机的新型全自动爬升系统及其全自动爬升方法，也即利用两个支承架即可完成爬升，而且爬升过程中不需要拆卸、吊装和安装支承架和顶升装置，实现了塔式起重机的全自动爬升。

为实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种侧挂式新型支承架，包括至少两层能够约束塔式起重机的约束机构，每层约束机构均包括两道支承梁和连接两支承梁的水平腹杆，相邻上下两层约束结构之间连接有若干竖向腹杆和若干斜腹杆，所述水平腹杆、竖向腹杆、斜腹杆与支承梁之间均采用刚性连接；所述支承梁一端设有用于与建筑结构上的支座相配合的铰接结构；其还包括至少两个顶升框，所述顶升框分别连接在不同层约束机构的支承梁上。

可选的，所述相邻上下两层约束结构之间设有至少四个竖向腹杆，四个竖向腹杆分别连接在上下两道支承梁的两端，四个竖向腹杆构成四个立面，每个立面上设有至少一个斜腹杆。

可选的，所述约束结构为上下两层或上中下三层。

可选的，所述顶升框为两个，分别连接在最上层和最下层约束机构的支承梁上。

本发明还提供了一种侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，包括塔式起重机、爬升装置以及两个上述的侧挂式新型支承架，分别称为上支承架和下支承架，所述侧挂式新型支承架与建筑结构外侧可拆卸铰接，所述塔式起重机的底部支承在下支承架的下面的一道约束结构的顶升框内，并且向上穿过上支承架，所述爬升装置与上支承架和塔式起重机相连。

可选的，所述支承梁端部通过销轴与安装在建筑结构外侧的支座相连。

本发明另外提供了一种侧挂式塔机的新型全自动爬升方法，利用上述侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，包括以下步骤：

(1)工作状态：利用下支承架和上支承架将塔式起重机悬挂在建筑结构的外侧；

(2)准备爬升：①将塔式起重机配平并停止运转；②将顶升装置与塔式起重机进行连接；③松开上支承架与支座之间的销轴连接，上支承架退出工作并通过顶升装置悬挂在塔式起重机上；④利用顶升装置将上支承架沿塔式起重机向上提升一个支承架间距H，并在新位置与支座进行销轴连接；

(3)进行爬升：①松开下支承架与支座之间的销轴连接，下支承架退出工作并悬挂在塔式起重机的底部；②利用顶升装置将塔式起重机和下支承架整体顶升一个支承架间距H，并将下支承架与新位置的支座进行销轴连接；

(4)完成爬升：松开顶升装置与塔式起重机的连接。

具体步骤如下：

(1)工作状态：利用下支承架和上支承架将塔式起重机悬挂在建筑结构的外侧，塔式起重机的竖向力N由下支承架承担，水平力V、弯矩M和扭矩T由下支承架和上支承架共同承担，支承架间距H为抵抗M的力臂；

(2)准备爬升：①将塔式起重机配平并停止运转，减小弯矩M并使扭矩T＝0，此时塔式起重机只有自重产生的竖向力N和风荷载产生的水平力V、弯矩M；②将顶升装置与塔式起重机进行连接；③松开上支承架与支座之间的销轴连接，上支承架退出工作并通过顶升装置悬挂在塔式起重机上，此时塔式起重机的竖向力N、水平力V和弯矩M均由下支承架单独承担；④利用顶升装置将上支承架沿塔式起重机向上提升一个支承架间距H，并在新位置与支座进行销轴连接；

(3)进行爬升：①松开下支承架与支座之间的销轴连接，下支承架退出工作并悬挂在塔式起重机的底部，此时塔式起重机的竖向力N、水平力V和弯矩M均由上支承架单独承担；②利用顶升装置将塔式起重机和下支承架整体顶升一个支承架间距H，并将下支承架与新位置的支座进行销轴连接；

(4)完成爬升：松开顶升装置与塔式起重机的连接；塔式起重机恢复到初始工作状态，完成了一次爬升操作。

本发明的新型全自动爬升系统及爬升方法具有以下优点：

(1)新型支承架具有至少两层支撑梁和至少两个顶升框，爬升过程中一个新型支承架即可承担塔式起重机的竖向力N、水平力V和弯矩M，无需借助其他支承架；

(2)因新型支承架和顶升装置不需要循环拆除、吊装和安装，而且顶升装置既可以提升上支承架，也可以整体顶升塔式起重机和下支承架，实现了全自动爬升，省时省力，效率高，半天之内即可完成，对建筑工程施工进度的影响很小；

(3)爬升过程中只需要人工松开和安装新型支承架与支座之间的销轴，而且可以在平台上完成作业，大大提高了安全性；

(4)新型支承架只有四个支座，而传统支承架有六个支座，减少了50％，大大降低了建筑工程施工中埋设支座的工程量。

附图说明

图1是侧挂式传统支承架组成图。

图2是侧挂式塔机的传统爬升方法；其中，(a)工作状态；(b)准备爬升；(c)进行爬升；(d)完成爬升。

图3是本发明的侧挂式新型支承架组成图。

图4是侧挂式塔机的新型全自动爬升方法；其中，(a)工作状态；(b)准备爬升；(c)进行爬升；(d)完成爬升。

附图标记说明：

1—塔式起重机；2—建筑结构；3—支承梁；4—竖向撑杆；5—侧向撑杆；6—水平撑杆；7—顶升框；8—支座；9—A支承架；10—B支承架；11—C支承架；12—顶升装置；13—水平腹杆；14—竖向腹杆；15—斜腹杆；16—下支承架；17—上支承架；H—支承架间距；N—竖向力；V—水平力；M—弯矩；T—扭矩。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

侧挂式新型支承架采用多层梁支承架，如图3所示，包括：至少四个支承梁3(每个水平面内两个)、至少两个顶升框7(每个水平面内一个)、至少四个水平腹杆13(每个水平面内两个)、至少四个竖向腹杆14(每层不少于四个)、至少四个斜腹杆15(四个立面，每个立面不少于一个)。水平腹杆13、竖向腹杆14、斜腹杆15的两端均采用刚性连接，支承梁3与建筑结构2上的支座8之间采用销轴连接，方便安装和拆卸。顶升框7为连接到支承梁3上的平面矩形框架，塔式起重机1位于两个顶升框7内，两个顶升框7可通过锁紧装置箍紧或松开塔式起重机1，塔式起重机1顶升时，顶升装置支承到上部的顶升框7上。

其中，同一水平面内的两个支承梁3和两个水平腹杆13组成能够约束塔式起重机的约束机构。

所述约束结构为上下两层或上中下三层，竖向腹杆和斜腹杆的数量可以大于四个。图3中各构件截面不局限于图中形式。

实施例2

侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，包括塔式起重机、爬升装置以及两个实施例1所述的侧挂式新型支承架，分别称为上支承架和下支承架，所述侧挂式新型支承架与建筑结构外侧可拆卸铰接，所述塔式起重机的底部支承在下支承架的下面的一道约束结构的顶升框内，并且向上穿过上支承架，所述爬升装置与上支承架和塔式起重机相连

利用所述新型支承架，侧挂式塔机的新型全自动爬升方法如图4所示：

(1)工作状态：利用下支承架16和上支承架17将塔式起重机1悬挂在建筑结构2的外侧，塔式起重机1的竖向力N由下支承架16承担，水平力V、弯矩M和扭矩T由下支承架16和上支承架17共同承担，支承架间距H为抵抗M的力臂；

(2)准备爬升：①将塔式起重机1配平并停止运转，减小弯矩M并使扭矩T＝0，此时塔式起重机1只有自重产生的竖向力N和风荷载产生的水平力V、弯矩M；②将顶升装置12与塔式起重机1进行连接；③松开上支承架17与支座8之间的销轴连接，上支承架17退出工作并通过顶升装置12悬挂在塔式起重机1上，此时塔式起重机1的竖向力N、水平力V和弯矩M均由下支承架16单独承担；④利用顶升装置12将上支承架17沿塔式起重机1向上提升一个支承架间距H，并在新位置与支座8进行销轴连接；

(3)进行爬升：①松开下支承架16与支座8之间的销轴连接，下支承架16退出工作并悬挂在塔式起重机1的底部，此时塔式起重机1的竖向力N、水平力V和弯矩M均由上支承架17单独承担；②利用顶升装置12将塔式起重机1和下支承架16整体顶升一个支承架间距H，并将下支承架16与新位置的支座8进行销轴连接；

(4)完成爬升：松开顶升装置12与塔式起重机1的连接。塔式起重机恢复到初始工作状态，完成了一次爬升操作。

Claims (8)

1.侧挂式新型支承架，其特征在于，包括至少两层能够约束塔式起重机的约束机构，每层约束机构均包括两个支承梁和连接两支承梁的水平腹杆，相邻上下两层约束结构之间连接有若干竖向腹杆和若干斜腹杆，所述水平腹杆、竖向腹杆、斜腹杆与支承梁之间均采用刚性连接；所述支承梁一端设有用于与建筑结构上的支座相配合的铰接结构；其还包括至少两个顶升框，所述顶升框分别连接在不同层约束机构的支承梁上。

2.根据权利要求1所述的侧挂式新型支承架，其特征在于，所述相邻上下两层约束结构之间设有至少四个竖向腹杆，四个竖向腹杆分别连接在上下两个支承梁的两端，四个竖向腹杆构成四个立面，每个立面上设有至少一个斜腹杆。

3.根据权利要求1所述的侧挂式新型支承架，其特征在于，所述约束结构为上下两层或上中下三层。

4.根据权利要求1所述的侧挂式新型支承架，其特征在于，所述顶升框为两个，分别连接在最上层和最下层约束机构的支承梁上。

5.侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，包括塔式起重机、爬升装置以及两个权利要求1-4任一项所述的侧挂式新型支承架，分别称为上支承架和下支承架，其特征在于，所述侧挂式新型支承架与建筑结构外侧可拆卸铰接，所述塔式起重机的底部支承在下支承架的下面的一道约束结构的顶升框内，并且向上穿过上支承架，所述爬升装置与上支承架和塔式起重机相连。

6.根据权利要求5所述的侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，其特征在于，所述支承梁端部通过销轴与安装在建筑结构外侧的支座相连。

7.侧挂式塔机的新型全自动爬升方法，其特征在于，利用权利要求5-6任一项所述侧挂式塔机的新型全自动爬升系统，包括以下步骤：

(1)工作状态：利用下支承架和上支承架将塔式起重机悬挂在建筑结构的外侧；

(2)准备爬升：①将塔式起重机配平并停止运转；②将顶升装置与塔式起重机进行连接；③松开上支承架与支座之间的销轴连接，上支承架退出工作并通过顶升装置悬挂在塔式起重机上；④利用顶升装置将上支承架沿塔式起重机向上提升一个支承架间距H，并在新位置与支座进行销轴连接；

(3)进行爬升：①松开下支承架与支座之间的销轴连接，下支承架退出工作并悬挂在塔式起重机的底部；②利用顶升装置将塔式起重机和下支承架整体顶升一个支承架间距H，并将下支承架与新位置的支座进行销轴连接；

(4)完成爬升：松开顶升装置与塔式起重机的连接。

8.根据权利要求7所述的侧挂式塔机的新型全自动爬升方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)工作状态：利用下支承架和上支承架将塔式起重机悬挂在建筑结构的外侧，塔式起重机的竖向力N由下支承架承担，水平力V、弯矩M和扭矩T由下支承架和上支承架共同承担，支承架间距H为抵抗M的力臂；

(2)准备爬升：①将塔式起重机配平并停止运转，减小弯矩M并使扭矩T＝0，此时塔式起重机只有自重产生的竖向力N和风荷载产生的水平力V、弯矩M；②将顶升装置与塔式起重机进行连接；③松开上支承架与支座之间的销轴连接，上支承架退出工作并通过顶升装置悬挂在塔式起重机上，此时塔式起重机的竖向力N、水平力V和弯矩M均由下支承架单独承担；④利用顶升装置将上支承架沿塔式起重机向上提升一个支承架间距H，并在新位置与支座进行销轴连接；

(3)进行爬升：①松开下支承架与支座之间的销轴连接，下支承架退出工作并悬挂在塔式起重机的底部，此时塔式起重机的竖向力N、水平力V和弯矩M均由上支承架单独承担；②利用顶升装置将塔式起重机和下支承架整体顶升一个支承架间距H，并将下支承架与新位置的支座进行销轴连接；

(4)完成爬升：松开顶升装置与塔式起重机的连接；塔式起重机恢复到初始工作状态，完成了一次爬升操作。

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