CN112744664A - 自提升吊装设备及施工方法和滑动锁固组件 - Google Patents

自提升吊装设备及施工方法和滑动锁固组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于装配式外加电梯井道施工的自提升吊装设备，包括动力基座、塔架、吊臂平台、滑动锁固组件、多条钢丝绳和控制系统；塔架用于整个设备的竖向支撑，塔架的下部设有自提升绞盘，上下分别通过回转支撑与吊臂平台和动力基座连接；滑动锁固组件用于塔架与电梯井道之间的连接；控制系统可以控制吊钩的升降、主吊臂的仰俯运动、设备的提升和下降、动力基座和吊臂平台的水平旋转，以及塔架与电梯井道之间的固定与脱开。本发明设备充分利用电梯井道作为支撑结构，具有体积小、重量轻、结构简单、方便灵活、作业范围小、易于搬运安装等特点；采用本发明设备与方法进行施工，有利于减少施干扰，提高施工安全，符合建筑工业化、装配化的发展趋势。

Description

自提升吊装设备及施工方法和滑动锁固组件
技术领域
本发明涉及一种装配式建筑结构的安装设备和施工方法，具体来说涉及一种工厂标准化预制，现场分段装配的既有多层建筑外加电梯井道施工的设备和施工方法。
背景技术
中国已经成为世界上老年人口最多的国家，社会老龄化问题已经十分严峻。然而在我国城镇住宅中，大量建于20世纪八、九十年代的多层住宅，受当时经济发展水平、建设标准和相关建筑规范的限制，都没有配建电梯。随着我国人口老龄化问题日趋严重，为既有多层住宅加装电梯的适老化改造势在必行。
近年来，广东、上海、北京、福州、杭州等地已开展了大量改造工程实践，并取得了较好的社会效果。同时，将推进城镇老旧小区改造作为一项改善群众居住条件的民生工程，鼓励老旧小区多层住宅加装电梯。
目前既有多层建筑加装电梯的相关技术，大多数采用工厂整体预制，现场整体吊装的施工方式。虽然现场整体吊装施工，可以使用通用的大型吊车来完成，但通常情况下由于场地内部道路狭窄，既有建筑之间距离有限，加上周围树木、路灯等的干扰，大型的运输车辆和起重机械很难进入。即使能够靠近施工场地，不仅作业的空间受限，而且安全措施也无法保证，存在较大安全隐患，对居民干扰大。因此，急需针对既有多层建筑加装电梯工程吊装施工的专用小型起重设备。
现有技术中，如公开号CN107215749A的专利文献公开了一种电梯井道结构及提升方法，提出采用工厂整体预制现场分段提升的施工方式。但其中所采用提升设备安装在下层结构框架的侧边上，不仅需要单独安装设备的提升轨道，设备沿预设轨道垂直上下与运动，而且每次提升结束后都需要将提升设备升至到新的高度，以完成下一步提升作业，且每次提升操作都需要完成垂直和水平两个方向的移动，作业环节多，技术较复杂。
发明内容
针对目前既有多层建筑装配式外加电梯井道工程中，施工周期长，施工场地空间受限、对居民干扰大、存在安全隐患、操作环节多、技术复杂等问题，本发明提供一种适用于装配式外加电梯施工的自提升吊装设备。该设备体积小、重量轻、结构简单、方便灵活、作业范围小、易于搬运及安装，使用该设备进行电梯井道的吊装施工，占地空间小，施工周期短，对居民干扰小，方便、安全、快捷。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种自提升吊装设备，适用于装配式外加电梯施工，涉及的电梯井道结构包括钢筋混凝土基础、电梯井道、楼板、屋顶；所述电梯井道包括钢结构和轻质幕墙，所述钢结构包括N个标准层结构单元、一个首层结构单元和一个顶层结构单元；该自提升吊装设备包括动力基座、塔架、吊臂平台、滑动锁固组件、主吊钢丝绳、吊臂控制钢丝绳、自提升钢丝绳和控制系统；
所述动力基座包括固定在基座底盘上的主吊臂绞盘、吊臂控制绞盘和下回转支撑；
所述塔架用于整个设备的竖向支撑，是由三根竖向支撑杆与多根水平及倾斜支撑杆组成的三棱柱空间桁架结构，三根竖向支撑杆中的两根同时也是整个设备实现自提升作业上下运动的垂直导轨；所述塔架的下部设有自提升绞盘；
所述吊臂平台包括吊臂底座、主吊臂、倾斜支撑、拉结钢筋、第一滑轮组和第二滑轮组；所述塔架的顶部通过上回旋支撑与所述吊臂底座相连，所述塔架的底部通过所述下回转支撑与所述基座底盘相连；
所述滑动锁固组件用于塔架与电梯井道的结构单元之间的连接；所述滑动锁固组件包括固定卡件、轨道卡件、承重卡件，以及轨道卡件限位螺栓和承重卡件限位螺栓等相关配件；固定卡件每两个一组，预先安装在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上，所述固定卡件的主体上设有轨道卡件卡槽和承重卡件卡槽；每个轨道卡件对应一个固定卡件，轨道卡件的一端卡入固定卡件上的轨道卡件卡槽内，并用轨道卡件限位螺栓将轨道卡件与对应的固定卡件固定，另一端与塔架的垂直导轨外侧滑动连接；所述承重卡件包括锁体和锁舌；所述锁体固定在塔架的垂直导轨内侧，所述锁体内设有电动装置，控制所述锁舌伸出与缩回，所述锁舌伸出时与所述承重卡件卡槽咬合连接，用承重卡件限位螺栓将承重卡件与对应的固定卡件固定；所述承重卡件每两个一组，并按照位置分为上下两组，上面一组承重卡件固定在两根垂直导轨的中部，同时与上层结构单元横梁上的固定卡件连接，下面一组承重卡件位于两根垂直导轨的下部，同时与下层结构单元横梁上的固定卡件连接；为适应不同结构单元的高度，下面一组承重卡件可以沿垂直导轨调整上下位置后与塔架的垂直导轨固定；
所述控制系统是控制整个设备运动的系统平台，所述控制系统的功能如下：
通过控制所述主吊臂绞盘驱动主吊钢丝绳的收放，实现吊钩的升降；通过控制所述吊臂控制绞盘驱动吊臂控制钢丝绳的收放，实现所述主吊臂的仰俯运动；通过控制所述自提升绞盘驱动自提升钢丝绳的收放，实现整体设备的提升和下降；通过控制所述下回转支撑和上回旋支撑，实现所述动力基座和吊臂平台的水平旋转；通过控制承重卡件锁体内的电动装置，驱动锁舌的伸出和缩回，实现塔架与电梯井道结构单元之间的固定与脱开。
进一步讲，本发明所述的自提升吊装设备，其中：
所述上回转支撑和所述下回转支撑的结构相同，均包括有固定盘和回转盘；所述上回转支撑和所述下回转支撑的固定盘分别与塔架的顶部和底部固定；所述上回旋支撑和所述下回转支撑的回转盘分别与所述吊臂底座和所述基座底盘固连；吊装作业的过程中，所述吊臂平台与所述动力基座的旋转方向、角度和速度同步。
所述锁舌沿伸缩方向的横截面为尖角朝向的五边形，前端及底面均为斜面，且中部设有限位凹槽；所述承重卡件卡槽截面形式与锁舌截面形式相同，底部设有与锁舌底面的限位凹槽位置及形式完全契合的限位凸块，通过锁舌底面及限位凹槽的斜面与承重卡件卡槽的底面与限位凸块斜面的咬合关系，确保在设备自提升到上一结构单元高度后，所述承重卡件与固定卡件连接过程中，自动找到相互的准确位置。
在塔架垂直导轨的下部固定有齿条，位于塔架下部的一组承重卡件的锁体内部装有与所述齿条啮合的齿轮，通过控制齿轮的转动，驱动承重卡件沿齿条上下移动，当该组承重卡件与下层结构单元横梁上的固定卡件位置对应时，锁紧齿轮，以固定承重卡件的位置。
所述主吊臂的底端与所述吊臂底座通过支撑转轴转动连接；所述倾斜支撑的底端与所述吊臂底座焊接；所述第一滑轮组的定滑轮安装在所述倾斜支撑的顶端，所述第二滑轮组的定滑轮安装在所述主吊臂的顶端，所述第二滑轮组的动滑轮上固定有吊钩；所述主吊臂的顶端通过铰链与所述拉结钢筋的一端相连，所述拉结钢筋的另一端与所述第一滑轮组的动滑轮相连；所述主吊臂底部安装有定滑轮，且定滑轮与第二滑轮组的定滑轮直径规格相同，以保证主吊臂在仰俯运动的过程中吊钩与第二滑轮组的动滑轮处于相对静止状态。
同时，本发明中还提出了利用上述的适用于装配式外加电梯施工的自提升吊装设备进行施工的方法，步骤如下：
步骤一、开挖基坑，做好钢筋混凝土基础及预埋连接构件；安装电梯井道的首层结构单元中的钢结构，并预先在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上分别固定两个固定卡件，
步骤二、自提升吊装设备的安装：将动力底座、塔架、吊臂平台、主吊钢丝绳、吊臂控制钢丝绳和自提升钢丝绳连接好；将上面的一组承重卡件与步骤一预装在首层结构单元横梁上的固定卡件连接，然后，调整下面的一组承重卡件的位置，并与垂直导轨固定，同时与固定在地圈梁上的固定卡件连接，用承重卡件限位螺栓将所有承重卡件与对应的固定卡件固定；在地圈梁和首层结构单元横梁上的固定卡件上各安装一个轨道卡件，同时使轨道卡件卡住所述垂直导轨外侧；并用轨道卡件限位螺栓将所有轨道卡件与对应的固定卡件固定；
步骤三、首层以上各层结构单元的吊装：将要吊装的结构单元设为当前层，在地面组装好当前层结构单元并与吊钩连接，通过驱动主吊臂绞盘、吊臂控制绞盘、下回转支撑和上回转支撑，调整主吊臂的位置及仰角，进行当前层结构单元吊装；
步骤四、设备自提升：在当前层结构单元横梁的固定卡件上安装对应的轨道卡件，并卡住垂直导轨外侧，用轨道卡件限位螺栓将轨道卡件与对应的固定卡件固定；将自提升钢丝绳从下一层结构单元的横梁上拆下；并重新固定在当前层结构单元的横梁上，解除所有承重卡件的承重卡件限位螺栓；正向驱动自提升绞盘收缩自提升钢丝绳进行设备自提升，缩回所有承重卡件的锁舌，直至上面一组承重卡件超过当前层结构单元的横梁时，伸出所有锁舌；反向驱动自提升绞盘，缓慢降低整体设备，直至上下两组承重卡件完全卡住当前层和下一层结构单元横梁上的固定卡件，并用承重卡件限位螺栓将承重卡件与对应的固定卡件固定；
步骤五、重复步骤三和步骤四，直至完成电梯井道的全部结构单元的安装。
同时，本发明中还提出了一种适用于自提升设备与主体建筑之间连接的滑动锁固组件。其中，自提升设备至少有两根以上的垂直导轨，该滑动锁固组件包括多个固定卡件、轨道卡件和承重卡件；所述固定卡件固定在主体建筑的结构横梁上，固定卡件上设有轨道卡件卡槽和承重卡件卡槽；所述轨道卡件与固定卡件一一对应，所述轨道卡件的一端卡入固定卡件的轨道卡件卡槽内，并用轨道卡件限位螺栓将轨道卡件与对应的固定卡件固定，所述轨道卡件的另一端与自提升设备上的垂直导轨滑动连接；所述承重卡件包括锁体和锁舌；所述锁体固定在自提升设备上，所述锁体内设有用于控制所述锁舌伸出与缩回的电动装置，所述锁舌伸出时与所述承重卡件卡槽咬合连接，用承重卡件限位螺栓将承重卡件与对应的固定卡件固定；所述承重卡件按照位置分为上下两组，每组的个数与自提升设备上垂直导轨的根数相同，上面一组承重卡件与主体建筑上层结构横梁上的固定卡件连接，下面一组承重卡件与主体建筑下层结构横梁上的固定卡件连接；下面一组承重卡件的位置可以沿垂直导轨上下调整，当调整到该组承重卡件与主体建筑下层结构横梁上的固定卡件相对应时，固定下面一组承重卡件的位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
由于本发明借助下部已完成的电梯井道作为支撑结构，设备自身随施工进度逐层自提升，无需独立支撑结构和巨大的吊臂，极大地减小了设备的自身体积和重量。
由于本发明设备仅安装在电梯井道一侧，无需占用其他场地，吊臂尺寸及作业范围小，极大地减少了对居民日常生活的干扰，提高了施工的安全性。
由于本发明设备被分为相对独立且重量和规格较小几个部分，并将重量较大的动力平台部分放在设备的最下部，因此方便运输和现场组装。
由于本发明设备时采用上下回转支撑同步转动的结构，因此实现了主吊臂可以进行180°水平旋转运动，提高了设备的灵活性和适应性。
由于本发明提供的滑动锁固组件可以实现轨道卡件静止不动，而是利用自提升设备竖向支撑杆作为垂直导轨，进行垂直运动，因此不需要在主体建筑上额外单独安装轨道，简化设备结构，同时减轻设备重量。
总之，本发明设备具有体积小、重量轻、结构简单，操作简便，自动化程度高，易于搬运及安装，作业空间范围小等特点。采用该设备进行施工，不仅摆脱因老旧小区内部道路狭窄，大型的运输和起重车辆难以进入，以及因老旧小区空间狭小，环境复杂，使用大型起重机械进行施工，场地内部干扰多，对居民及周边建筑干扰大，存在安全隐患等现实问题；更有利于提高施工效率，缩短现场施工周期，其节省了人工成本，提高施工精度，保证施工质量与安全，减少对居民日常生活的干扰，符合建筑工业化、标准化、装配化的发展趋势。
附图说明
图1-1是本发明用于装配式外加电梯井道结构的立体结构示意图；
图1-2是图1-1所示结构的侧视图；
图2-1是本发明吊装设备的立体结构示意图；
图2-2是图2-1所示吊装设备的另一视角的立体结构示意图；
图2-3是图2-1所示吊装设备的又一视角的立体结构示意图；
图3-1是吊装设备及电梯井道结构单元框架的位置关系的示意图一；
图3-2是吊装设备及电梯井道结构单元框架的位置关系的示意图二；
图4-1是本发明吊装设备下部结构示意图；
图4-2是本发明吊装设备及电梯井道结构单元横梁之间固定关系示意图；
图5-1是本发明吊装设备上部结构示意图；
图5-2是本发明中吊臂平台的结构示意图；
图6-1是本发明中滑动锁固组件的结构爆炸图一；
图6-2是本发明中滑动锁固组件的结构爆炸图二；
图6-3是本发明中塔架下部滑动锁固组件与电梯井道结构单元横梁的位置关系示意图；
图6-4是本发明中的塔架下部滑动锁固组件结构爆炸图；
图7-1至图7-8是利用本发明吊装设备进行施工的步骤分解图。
图中：
10-钢筋混凝土基础 20-电梯井道 21-首层结构单元
22-标准层结构单元 23-顶层结构单元 30-楼板
40-屋顶 51-动力基座 511-基座底盘
512-主吊臂绞盘 513-吊臂控制绞盘 514-下回转支撑
52-塔架 52A-垂直导轨 52B-竖向支撑杆
52C-水平支撑杆 52D-倾斜支撑杆 521-下段塔架
522-自提升绞盘 523-上段塔架 524-上回旋支撑
53-吊臂平台 531-吊臂底座 532-主吊臂
532A-支撑转轴 532B-第二滑轮组 532C-定滑轮
532D-拉结钢筋 533-倾斜支撑 533A-第一滑轮组
54-滑动锁固组件 541-固定卡件 541A-轨道卡件卡槽
541B-承重卡件卡槽 542-轨道卡件 542A-轨道卡槽
542B-轨道卡件限位螺栓 543-承重卡件 543A-锁舌
543B-锁体 543C-承重卡件限位螺栓 543D-齿条
543E-升降转盘 543F-锁固转盘
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1-1和图1-2所示，本发明提出的一种适用于装配式外加电梯施工的自提升吊装设备，涉及的电梯井道结构和电梯设备包括钢筋混凝土基础10、电梯井道20、楼板30、屋顶40；所述电梯井道20包括钢结构和轻质幕墙，所述钢结构包括N个标准层结构单元22、一个首层结构单元21和一个顶层结构单元23。
如图2-1、图2-2、图2-3所示，本发明提出的一种适用于装配式外加电梯施工的自提升吊装设备，包括动力基座51、塔架52、吊臂平台53、滑动锁固组件54、主吊钢丝绳、吊臂控制钢丝绳、自提升钢丝绳和控制系统。
如图4-1、图4-2所示，所述动力基座51包括固定在基座底盘511上的主吊臂绞盘512、吊臂控制绞盘513和下回转支撑514。
如图2-1、图2-2、图2-3所示，所述塔架52用于整个设备的竖向支撑，塔架52是由三根竖向支撑杆与多根水平及倾斜支撑杆组成的三棱柱空间桁架结构，三根竖向支撑杆中的两根同时也是整个设备实现自提升作业上下运动的垂直导轨52A。本实施例中，塔架52是由两根垂直导轨52A和一根竖向支撑杆52B与多根水平支撑杆52C及倾斜支撑杆52D组成的三棱柱空间桁架结构；所述塔架52由结构相同的下段塔架521和上段塔架523构成，所述下段塔架521的顶部与上段塔架523的底部通过螺栓固定连接。所述塔架52的下部设有自提升绞盘522。
如图5-1和图5-2所示，所述吊臂平台53包括吊臂底座531、主吊臂532、倾斜支撑533、拉结钢筋532D、第一滑轮组533A和第二滑轮组532B。
如图5-1、图4-2所示，所述塔架52的顶部通过上回旋支撑524与所述吊臂底座531相连，所述塔架52的底部通过所述下回转支撑514与所述基座底盘511相连。所述上回转支撑524和所述下回转支撑514的结构相同，均包括有固定盘和回转盘；所述上回转支撑524和所述下回转支撑514的固定盘分别与塔架52的顶部和底部固定；所述上回旋支撑524和所述下回转支撑514的回转盘分别与所述吊臂底座531和所述基座底盘511固连；吊装作业的过程中，所述吊臂平台53与所述动力基座51的旋转方向、角度和速度完全同步。
如图5-1和图5-2所示，所述主吊臂532的底端与所述吊臂底座531通过支撑转轴532A转动连接；所述倾斜支撑533的底端与所述吊臂底座531焊接；所述第一滑轮组533A的定滑轮安装在所述倾斜支撑533的顶端，所述第二滑轮组532B的定滑轮安装在所述主吊臂532的顶端，所述第二滑轮组532B的动滑轮上固定有吊钩；所述主吊臂532的顶端通过铰链与所述拉结钢筋532D的一端相连，所述拉结钢筋532D的另一端与所述第一滑轮组533A的动滑轮相连；所述主吊臂532底部安装有定滑轮532C，且定滑轮532C与第二滑轮组533B的定滑轮直径规格相同，以保证主吊臂532在仰俯运动的过程中吊钩与第二滑轮组533B的动滑轮处于相对静止状态。
如图3-1和图3-2所示，所述自提升钢丝绳的一端固定在电梯井道结构单元的横梁上，另一端连接至所述自提升绞盘522上；再完成上一层电梯井道结构单元的吊装和固定后，将自提升钢丝绳从该层结构单元的横梁上拆下，并重新固定在上一层电梯井道结构单元的横梁上，再驱动自提升绞盘522将整个设备提升至上一层电梯井道结构单元的高度。
如图5-1、图2-1、图2-2和图2-3所示，所述吊臂控制钢丝绳的一端与第一滑轮组533A的定滑轮固定，所述吊臂控制钢丝绳的另一端绕过所述第一滑轮组533A后连接至所述吊臂控制绞盘513。
如图2-1、图2-2和图2-3所示，所述主吊钢丝绳的一端与第二滑轮组532B的定滑轮固定，所述主吊钢丝绳的另一端依次绕过第二滑轮组532B及所述主吊臂532底部的定滑轮532C后连接至所述主吊臂绞盘512。
本发明设备中，所述滑动锁固组件54用于塔架52与电梯井道结构单元之间的连接，所述滑动锁固组件54包括固定卡件541、轨道卡件542和承重卡件543；如图3-1、图3-2、图4-2和图6-3所示，固定卡件541每两个一组，预先安装在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上，所述固定卡件541的主体上设有轨道卡件卡槽541A和承重卡件卡槽541B；每个轨道卡件542对应一个固定卡件541，轨道卡件542的一端卡入固定卡件541上的轨道卡件卡槽541A内，并用轨道卡件限位螺栓542B将轨道卡件542与固定卡件541固定，另一端与塔架52的垂直导轨52A外侧滑动连接。
所述承重卡件543包括锁体543B和锁舌543A；所述锁体543B固定在塔架52的垂直导轨52A内侧，所述锁体543B内设有电动装置，控制所述锁舌543A伸出与缩回，所述锁舌543A伸出时与所述承重卡件卡槽541B咬合连接，并用承重卡件限位螺栓543C将承重卡件543与固定卡件541固定。如图3-1、图3-2所示，所述承重卡件543每两个一组，并按照位置分为上下两组，上面一组承重卡件543固定在两根垂直导轨52A的中部，同时与上层结构单元横梁上的固定卡件541连接，如图4-1、图4-2、图6-3和图6-4所示，下面一组承重卡件543位于两根垂直导轨52A的下部，同时与下层结构单元横梁上的固定卡件541连接；为适应不同结构单元的高度，下面一组承重卡件543可以沿垂直导轨调整上下位置后与塔架52的垂直导轨52A固定，其具体结构是，在垂直导轨的下部固定有齿条543D，位于塔架52下部的一组承重卡件543的锁体543B内部装有与所述齿条543D啮合的齿轮，通过升降转盘543E控制齿轮的转动，驱动承重卡件543沿齿条543D上下移动，当该组承重卡件543与下层结构单元横梁上的固定卡件541位置对应时，通过锁固转盘543F锁紧齿轮，以固定承重卡件543的位置，同时与下层结构单元横梁上的固定卡件541连接。
如图6-1、图6-2、图6-3和图6-4所示，本发明中，所述承重卡件543的锁舌543A伸出时与所述承重卡件卡槽541B呈咬合状态；所述锁舌543A沿伸缩方向的横截面为尖角朝向的五边形，前端及底面均为斜面，且中部设有限位凹槽；所述承重卡件卡槽541B截面形式与锁舌543A截面形式相同，底部设有与锁舌543A底面的限位凹槽位置及形式完全契合的限位凸块，通过锁舌543A底面及限位凹槽的斜面与承重卡件卡槽541B的底面与限位凸块斜面的咬合关系，确保在设备自提升到上一结构单元高度后，所述承重卡件543与固定卡件541连接过程中，自动找到相互的准确位置。
本发明中提出的滑动锁固组件的实施例与上述设备中的滑动锁固组件的应用相同，在此不再赘述，而且本发明的滑动锁固组件适用于至少具有两根垂直导轨的自提升吊装设备，以实现设备与主体建筑之间的滑动连接。
本发明中，所述控制系统是控制整个设备运动的系统平台。
利用上述的自提升吊装设备进行装配式外加电梯的施工方法是，在完成电梯井道某一标准层结构单元的吊装施工后，通过自提升机构将自提升吊装设备提升到上一标准层结构单元，并进行上一层结构单元的吊装施工，直至完成顶层单元结构的吊装施工。在操作过程中，利用控制系统通过控制所述主吊臂绞盘512驱动主吊钢丝绳的收放，实现吊钩的升降；通过控制所述吊臂控制绞盘513驱动吊臂控制钢丝绳的收放，实现所述主吊臂532的仰俯运动；通过控制所述自提升绞盘522驱动自提升钢丝绳的收放，实现整体设备的提升和下降；通过控制所述下回转支撑514和上回旋支撑524，实现所述基座底盘511和吊臂平台53的水平旋转；通过控制承重卡件543锁体543B内的电动装置，驱动锁舌543A的伸出和缩回，实现塔架52与电梯井道结构单元之间的固定与脱开。
具体过程如下：
步骤一、开挖基坑，做好钢筋混凝土基础10及预埋连接构件；安装电梯井道的首层结构单元21中的钢结构，并预先在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上分别固定两个固定卡件541，如图7-1。
步骤二、自提升吊装设备的安装，本实施例中，塔架52由相互连接的下段塔架521和上段塔架523构成。在计划进行电梯井道吊装施工一侧的地面上，按照由下到上的顺序依次将动力底座51、下段塔架521、上段塔架523和吊臂平台53用螺栓连接好，然后将连接好的设备竖起来，并将上面一组承重卡件543的锁舌543A卡在预先安装在电梯井道首层结构单元横梁上固定卡件541的承重卡件卡槽541B中；通过升降转盘543E调整下面一组承重卡件543的位置，使锁舌543A对准并卡入预先安装在电梯井道地圈梁上固定卡件541的承重卡件卡槽541B中，通过锁固转盘543F将承重卡件543与垂直导轨52A固定，并用承重卡件限位螺栓543C将承重卡件543与对应的固定卡件541固定；分别用四个轨道卡件542的轨道卡槽542A卡住塔架52的垂直导轨52A外侧，将轨道卡件542另一端卡入轨道卡件卡槽541A，并用轨道卡件限位螺栓542B将轨道卡件542与对应的固定卡件541固定。将主吊臂532安装在吊臂底座531上，并安装好相应的滑轮组和钢丝绳；接通设备电源，并进行调试，如图7-2。
步骤三、二层结构单元的吊装，包括：在地面安装好电梯井道的二层结构单元22，通过驱动动力底座51和吊臂平台53同步水平旋转，将主吊臂532水平旋转到合适的位置，驱动吊臂控制绞盘513，降低主吊臂532的仰角，驱动主吊臂绞盘512，将主调钢丝绳吊钩降低到合适的高度，将组装好的二层结构单元与主吊钩连接，驱动主吊臂绞盘512，将二层结构单元21垂直提升到合适的高度，驱动吊臂控制绞盘513提高主吊臂532的仰角，驱动动力底座51上的下回转支撑514和吊臂平台53上的上回转支撑524同步水平旋转，将主吊臂532水平旋转到合适的位置，驱动主吊臂绞盘512，缓慢降低二层结构单元22，直至二层结构单元22与首层结构单元21位置对齐，将二层结构单元22底部与首层结构单元21顶部固定，如图7-3、图7-4、图7-5。
步骤四、设备自提升，包括：将两个轨道卡件542固定在预装在二层结构单元22顶部横梁上的固定卡件541上，并卡住上段塔架523的垂直导轨52，并用轨道卡件限位螺栓542B将轨道卡件542与对应的固定卡件541固定；将自提升钢丝绳从首层结构单元21顶部横梁上拆下，反向驱动自提升绞盘522释放自提升钢丝绳，并将自提升钢丝绳重新固定在二层结构单元22的顶部横梁上，解除连接首层结构单元顶部横梁和地圈梁的承重卡件543的承重卡件限位螺栓543C，正向驱动自提升绞盘522，收缩自提升钢丝绳，缓慢提升整体设备，收缩承重卡件543的锁舌543A，继续稳步提升整体设备，直至上面一组承重卡件543的锁舌543A高度超过二层结构单元22顶部横梁，伸出上面一组承重卡件543的锁舌543A，反向驱动自提升绞盘522缓慢降低整体设备，直至上面一组承重卡件543完全卡住预装在二层结构单元22顶部横梁上的固定卡件541；通过升降转盘543E调整下面一组承重卡件543的位置，伸出下面一组承重卡件543的锁舌543A，并下面一组承重卡件543的锁舌543A完全卡入预先安装在电梯井道首层结构单元21顶部横梁上固定卡件541的承重卡件卡槽541B中，通过锁固转盘543F将承重卡件543与垂直导轨52A固定，插入承重卡件限位螺栓543C，将下面一组承重卡件543与预先安装在电梯井道首层结构单元21顶部横梁上固定卡件541固定，如图7-6。
步骤五、三层结构单元的吊装，包括：通过驱动动力底座51和吊臂平台53同步水平旋转，将主吊臂532水平旋转到合适的位置，驱动吊臂控制绞盘513，降低主吊臂532的仰角，驱动主吊臂绞盘512，将主调钢丝绳吊钩降低到合适的高度，将组装好的三层结构单元22与主吊钩连接，驱动主吊臂绞盘512，将三层结构单元22垂直提升到合适的高度，驱动吊臂控制绞盘513提高主吊臂532的仰角，驱动动力底座51和吊臂平台53同步水平旋转，将主吊臂532水平旋转到合适的位置，驱动主吊臂绞盘512，缓慢降低三层结构单元，直至三层结构单元22与二层结构单元22位置对齐，并将三层结构单元22底部与二层结构单元22顶部固定。
步骤六、重复步骤四和步骤五的操作，逐层完成电梯井道各层结构单元的吊装、设备的自提升及与相应层结构单元的固定，直至完成电梯井道全部结构单元的安装，如图7-8；期间可以将本发明设备保持在顶层，通过用吊钩连接吊篮作为操作平台，进行电梯井道局部外部幕墙的施工作业，如图7-7。
完成顶层单元结构的吊装施工后，进行设备拆除，包括：通过驱动动力底座51和吊臂平台53同步水平旋转，将主吊臂532水平旋转到与固定设备横梁垂直的位置，驱动吊臂控制绞盘513，抬高主吊臂532的仰角，将主吊臂532从吊臂底座531上拆下，解除主吊臂532上连接的钢丝绳和滑轮组，通过驱动控制吊臂绞盘513和驱动控制吊臂钢丝绳将主吊臂532缓慢下降到地面，将自提升钢丝绳固定在顶层结构单23的上部横梁上，解除承重卡件543的限位螺栓543C，驱动自提升绞盘522，略微提升整体设备，收缩承重卡件543的锁舌543A，反向驱动自提升绞盘522，缓慢降低整体设备至地面，解除卡在垂直导轨52A上的轨道卡件542，将设备整体水平放到，并依次将动力底座51、下段塔架521、上段塔架523和吊臂平台53分别拆解。
最后，进行原有建筑的改造与加固施工；继续进行并完成电梯井道包括围护幕墙、楼板、屋顶在内的土建施工；继续进行并完成包括电梯曳引机及钢索、配重及轨道、电力及通讯线缆带内的安装施工。
综上，本发明设备充分利用电梯井道作为支撑结构，具有体积小、重量轻、结构简单、方便灵活、作业范围小、易于搬运安装等特点；采用本发明设备与方法进行施工，有利于减少施干扰，提高施工安全，符合建筑工业化、装配化的发展趋势。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种自提升吊装设备，该设备用于装配式外加电梯的施工，其特征在于：该设备包括动力基座(51)、塔架(52)、吊臂平台(53)、滑动锁固组件(54)、主吊钢丝绳、吊臂控制钢丝绳、自提升钢丝绳和控制系统；
所述动力基座(51)包括固定在基座底盘(511)上的主吊臂绞盘(512)、吊臂控制绞盘(513)和下回转支撑(514)；
所述塔架(52)用于整个设备的竖向支撑，是由三根竖向支撑杆与多根水平及倾斜支撑杆组成的三棱柱空间桁架结构，三根竖向支撑杆中的两根同时也是整个设备实现自提升作业上下运动的垂直导轨(52A)；所述塔架(52)的下部设有自提升绞盘(522)；
所述吊臂平台(53)包括吊臂底座(531)、主吊臂(532)、倾斜支撑(533)、拉结钢筋(532D)、第一滑轮组(533A)和第二滑轮组(532B)；
所述塔架(52)的顶部通过上回旋支撑(524)与所述吊臂底座(531)相连，所述塔架(52)的底部通过所述下回转支撑(514)与所述基座底盘(511)相连；
所述滑动锁固组件(54)用于塔架(52)与电梯井道的结构单元之间的连接；
所述滑动锁固组件(54)包括固定卡件(541)、轨道卡件(542)和承重卡件(543)；固定卡件(541)每两个一组，预先安装在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上，所述固定卡件(541)的主体上设有轨道卡件卡槽(541A)和承重卡件卡槽(541B)；
每个轨道卡件(542)对应一个固定卡件(541)，轨道卡件(542)的一端卡入固定卡件(541)上的轨道卡件卡槽(541A)内，并用轨道卡件限位螺栓(542B)将轨道卡件(542)与对应的固定卡件(541)固定，另一端与塔架(52)的垂直导轨(52A)外侧滑动连接；
所述承重卡件(543)包括锁体(543B)和锁舌(543A)；所述锁体(543B)固定在塔架(52)的垂直导轨(52A)内侧，所述锁体(543B)内设有电动装置，控制所述锁舌(543A)伸出与缩回，所述锁舌(543A)伸出时与所述承重卡件卡槽(541B)咬合连接，用承重卡件限位螺栓(543C)将承重卡件(543)与对应的固定卡件(541)固定；所述承重卡件(543)每两个一组，并按照位置分为上下两组，上面一组承重卡件(543)固定在两根垂直导轨(52A)的中部，同时与上层结构单元横梁上的固定卡件(541)连接，下面一组承重卡件(543)位于两根垂直导轨(52A)的下部，同时与下层结构单元横梁上的固定卡件(541)连接；为适应不同结构单元的高度，下面一组承重卡件(543)可以沿垂直导轨调整上下位置后与塔架(52)的垂直导轨(52A)固定；
所述控制系统是控制整个设备运动的系统平台，所述控制系统的功能如下：
通过控制所述主吊臂绞盘(512)驱动主吊钢丝绳的收放，实现吊钩的升降；通过控制所述吊臂控制绞盘(513)驱动吊臂控制钢丝绳的收放，实现所述主吊臂(532)的仰俯运动；通过控制所述自提升绞盘(522)驱动自提升钢丝绳的收放，实现整体设备的提升和下降；通过控制所述下回转支撑(514)和上回旋支撑(524)，实现所述动力基座(51)和吊臂平台(53)的水平旋转；通过控制承重卡件(543)锁体(543B)内的电动装置，驱动锁舌(543A)的伸出和缩回，实现塔架(52)与电梯井道结构单元之间的固定与脱开。
2.根据权利要求1所述的自提升吊装设备，其特征在于，所述上回转支撑(524)和所述下回转支撑(514)的结构相同，均包括有固定盘和回转盘；所述上回转支撑(524)和所述下回转支撑(514)的固定盘分别与塔架的顶部和底部固定；所述上回旋支撑(524)和所述下回转支撑(514)的回转盘分别与所述吊臂底座(531)和所述基座底盘(511)固连；吊装作业的过程中，所述吊臂平台(53)与所述动力基座(51)的旋转方向、角度和速度同步。
3.根据权利要求1所述的自提升吊装设备，其特征在于，所述锁舌(543A)沿伸缩方向的横截面为尖角朝向的五边形，前端及底面均为斜面，且中部设有限位凹槽；所述承重卡件卡槽(541B)截面形式与锁舌(543A)截面形式相同，底部设有与锁舌(543A)底面的限位凹槽位置及形式完全契合的限位凸块，通过锁舌(543A)底面及限位凹槽的斜面与承重卡件卡槽(541B)的底面与限位凸块斜面的咬合关系，确保在设备自提升到上一结构单元高度后，所述承重卡件(543)与固定卡件(541)连接过程中，自动找到相互的准确位置。
4.根据权利要求1所述的自提升吊装设备，其特征在于，在塔架垂直导轨的下部固定有齿条(543D)，位于塔架(52)下部的一组承重卡件(543)的锁体(543B)内部装有与所述齿条(543D)啮合的齿轮，通过控制齿轮的转动，驱动承重卡件(543)沿齿条(543D)上下移动，当该组承重卡件(543)与下层结构单元横梁上的固定卡件(541)位置对应时，锁紧齿轮，以固定承重卡件(543)的位置。
5.根据权利要求1所述的自提升吊装设备，其特征在于，所述主吊臂(532)的底端与所述吊臂底座(531)通过支撑转轴(532A)转动连接；所述倾斜支撑(533)的底端与所述吊臂底座(531)焊接；所述第一滑轮组(533A)的定滑轮安装在所述倾斜支撑(533)的顶端，所述第二滑轮组(532B)的定滑轮安装在所述主吊臂(532)的顶端，所述第二滑轮组的动滑轮上固定有吊钩；所述主吊臂(532)的顶端通过铰链与所述拉结钢筋(532D)的一端相连，所述拉结钢筋(532D)的另一端与所述第一滑轮组(533A)的动滑轮相连；所述主吊臂(532)底部安装有定滑轮(532C)，且定滑轮(532C)与第二滑轮组(532B)的定滑轮直径规格相同，以保证主吊臂(532)在仰俯运动的过程中吊钩与第二滑轮组(532B)的动滑轮处于相对静止状态。
6.根据权利要求1所述的自提升吊装设备，其特征在于，
所述自提升钢丝绳的一端固定在电梯井道结构单元的横梁上，另一端连接至所述自提升绞盘(522)上；再完成上一层电梯井道结构单元的吊装和固定后，将自提升钢丝绳从该层结构单元的横梁上拆下，并重新固定在上一层电梯井道结构单元的横梁上，再驱动自提升绞盘(522)将整个设备提升至上一层电梯井道结构单元的高度；
所述吊臂控制钢丝绳的一端与第一滑轮组(533A)的定滑轮固定，所述吊臂控制钢丝绳的另一端绕过所述第一滑轮组(533A)后连接至所述吊臂控制绞盘(513)；
所述主吊钢丝绳的一端与第二滑轮组(532B)的定滑轮固定，所述主吊钢丝绳的另一端依次绕过第二滑轮组(532B)及所述主吊臂(532)底部的定滑轮(532C)后连接至所述主吊臂绞盘(512)。
7.一种适用于装配式外加电梯施工的自提升吊装施工方法，其特征在于，利用如权利要求1至6中任一所述的自提升吊装设备，并按照以下步骤施工：
步骤一、开挖基坑，做好钢筋混凝土基础(10)及预埋连接构件；安装电梯井道的首层结构单元(21)中的钢结构，并预先在对应吊装施工一侧电梯井道的地圈梁和各层结构单元的横梁上分别固定两个固定卡件(541)，
步骤二、自提升吊装设备的安装：将动力底座(51)、塔架(52)、吊臂平台(53)、主吊钢丝绳、吊臂控制钢丝绳和自提升钢丝绳连接好；将上面的一组承重卡件(543)与步骤一预装在首层结构单元(21)横梁上的固定卡件(541)连接，然后，调整下面的一组承重卡件(543)的位置，并与垂直导轨(52A)固定，同时与固定在地圈梁上的固定卡件(541)连接，用承重卡件限位螺栓(543C)将所有承重卡件(543)与对应的固定卡件(541)固定；在地圈梁和首层结构单元(21)横梁上的固定卡件(541)上各安装一个轨道卡件(542)，同时使轨道卡件(542)卡住所述垂直导轨(52A)外侧；并用轨道卡件限位螺栓(542B)将所有轨道卡件(542)与对应的固定卡件(541)固定；
步骤三、首层以上各层结构单元的吊装：将要吊装的结构单元设为当前层，在地面组装好当前层结构单元并与吊钩连接，通过驱动主吊臂绞盘(512)、吊臂控制绞盘(513)、下回转支撑(514)和上回转支撑(524)，调整主吊臂(532)的位置及仰角，进行当前层结构单元吊装；
步骤四、设备自提升：在当前层结构单元横梁的固定卡件(541)上安装对应的轨道卡件(542)，并卡住垂直导轨(52A)外侧，用轨道卡件限位螺栓(542B)将轨道卡件(542)与对应的固定卡件(541)固定；将自提升钢丝绳从下一层结构单元的横梁上拆下；并重新固定在当前层结构单元的横梁上，解除所有承重卡件(543)的承重卡件限位螺栓(543C)；正向驱动自提升绞盘(522)收缩自提升钢丝绳进行设备自提升，缩回所有承重卡件(543)的锁舌(543A)，直至上面一组承重卡件(543)超过当前层结构单元(22)的横梁时，伸出所有锁舌(543A)；反向驱动自提升绞盘(522)，缓慢降低整体设备，直至上下两组承重卡件(543)完全卡住当前层和下一层结构单元横梁上的固定卡件(541)，并用承重卡件限位螺栓(543C)将承重卡件(543)与对应的固定卡件(541)固定；
步骤五、重复步骤三和步骤四，直至完成电梯井道的全部结构单元的安装。
8.一种滑动锁固组件，该滑动锁固组件用于自提升设备与主体建筑之间的连接，其中，自提升设备至少有两根以上的垂直导轨，其特征在于，
该滑动锁固组件(54)包括多个固定卡件(541)、轨道卡件(542)和承重卡件(543)；所述固定卡件(541)固定在主体建筑的结构横梁上，固定卡件(541)上设有轨道卡件卡槽(541A)和承重卡件卡槽(541B)；
所述轨道卡件(542)与固定卡件(541)一一对应，所述轨道卡件(542)的一端卡入固定卡件(541)的轨道卡件卡槽(541A)内，并用轨道卡件限位螺栓(542B)将轨道卡件(542)与对应的固定卡件(541)固定，所述轨道卡件(542)的另一端与自提升设备上的垂直导轨(52A)滑动连接；
所述承重卡件(543)包括锁体(543B)和锁舌(543A)；所述锁体(543B)固定在自提升设备上，所述锁体(543B)内设有用于控制所述锁舌(543A)伸出与缩回的电动装置，所述锁舌(543A)伸出时与所述承重卡件卡槽(541B)咬合连接，用承重卡件限位螺栓(543C)将承重卡件(543)与对应的固定卡件(541)固定；
所述承重卡件(543)按照位置分为上下两组，每组的个数与自提升设备上垂直导轨的根数相同，上面一组承重卡件(543)与主体建筑上层结构横梁上的固定卡件(541)连接，下面一组承重卡件(543)与主体建筑下层结构横梁上的固定卡件(541)连接；下面一组承重卡件(543)的位置可以沿垂直导轨上下调整，当调整到该组承重卡件(543)与主体建筑下层结构横梁上的固定卡件(541)相对应时，固定下面一组承重卡件(543)的位置。
9.根据权利要求8所述的滑动锁固组件，其特征在于，所述锁舌(543A)沿伸缩方向的横截面为尖角朝向的五边形，前端及底面均为斜面，且中部设有限位凹槽；所述承重卡件卡槽(541B)截面形式与锁舌(543A)截面形式相同，底部设有与锁舌(543A)底面的限位凹槽位置及形式完全契合的限位凸块，通过锁舌(543A)底面及限位凹槽的斜面与承重卡件卡槽(541B)的底面与限位凸块斜面的咬合关系，确保在设备自提升到上一层结构单元高度后，所述承重卡件(543)与固定卡件(541)连接过程中，自动找到相互的准确位置。
10.根据权利要求8所述的滑动锁固组件，其特征在于，在垂直导轨的下部固定有齿条(543D)，位于垂直导轨下部的一组承重卡件(543)的锁体(543B)内部装有与所述齿条(543D)啮合的齿轮，通过控制齿轮的转动，驱动承重卡件(543)沿齿条(543D)上下移动，当该组承重卡件(543)与下层结构横梁上的固定卡件(541)位置对应时，锁紧齿轮，以固定承重卡件(543)的位置。
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