CN114016618A - 一种顶升装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顶升装置，涉及大跨空间结构施工领域；包括支撑架、移动架和平动结构，支撑架通过平动结构连接移动架，平动结构包括交错布置的多条纵向滑轨和多条横向滑轨，各纵向滑轨和各横向滑轨均滑动连接支撑架顶端，支撑架底端通过纵向滑块与纵向滑轨一一滑动配合，支撑架底端通过横向滑块与横向滑轨一一滑动配合，使纵向滑轨和横向滑轨同时支撑移动架，支撑架顶端转动连接有抵接移动架的推拉元件；针对目前大跨空间结构施工时顶升设备难以满足平动和顶升需求的问题，采用分段结构，使得移动架能够相对于支撑架平动以改变顶升位置，移动架与支撑架之间保持稳定接触，满足顶升外部结构过程中的高度和位置调节需求。

Description

一种顶升装置

技术领域

本发明涉及大跨空间结构施工领域，具体涉及一种顶升装置。

背景技术

钢结构建筑在大跨空间结构的应用逐渐增加，大跨空间结构的施工方法主要有高空散装法，整体提升法，整体顶升法和滑移施工法。高空散装法比较简单，但是费时费力，搭设施工架比较麻烦，而且高空施工十分危险；整体提升法则是在地面拼装结构，然后通过设备将结构提升到预定高度，但是有些结构提升点难以布置；滑移施工法是将结构在其他位置拼装好，然后通过横向牵引设备将结构移到指定位置，但是其占用空间大；整体顶升法则与整体提升法一样，在地面将结构拼装完成，然后通过布设在结构下方的顶升架和千斤顶，将结构顶升至预订位置。整体顶升法不仅安全，易于施工，而且顶升设备就在结构下方，设备占用空间小，因此被广泛用于大跨空间结构的施工。

虽然整体顶升法优势明显，但是也存在一定的弊端。首先是在地面拼装时，如果按照图纸，将每一个节点都事先放线确定位置，然后在进行拼装，那么就会导致施工速度大幅降低，施工成本显著提高，施工时间过长，而且就算是事先放线再施工，结构拼装完成后难免会有误差，顶升上去后依然不能达到预定位置，结构需要进行一定范围的平动才能使结构就位，进行最后的拼装。然而现在的顶升设备均为竖向千斤顶加顶升架体组成，由于千斤顶只能在竖直方向上移动，因此难以完成结构的平行移动；常用的做法是通过千斤顶的不同步顶升让结构倾斜并产生一定位移，之后启动较低一侧的千斤顶，使结构放平，最后调整千斤顶位置从而达到平动的效果。这种方式虽然能达到平移结构的目的，但是过于危险，结构可能会因为倾斜过度，位移过大从而产生倒塌。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种顶升装置，采用分段结构，使得移动架能够相对于支撑架平动以改变顶升位置，移动架与支撑架之间保持稳定接触，满足顶升外部结构过程中的高度和位置调节需求。

为了实现上述目的，采用以下方案：

一种顶升装置，包括支撑架、移动架和平动结构，支撑架通过平动结构连接移动架，平动结构包括交错布置的多条纵向滑轨和多条横向滑轨，各纵向滑轨和各横向滑轨均滑动连接支撑架顶端，支撑架底端通过纵向滑块与纵向滑轨一一滑动配合，支撑架底端通过横向滑块与横向滑轨一一滑动配合，使纵向滑轨和横向滑轨同时支撑移动架，支撑架顶端转动连接有抵接移动架的推拉元件。

进一步地，所述支撑架顶部节段为衔接节，衔接节顶端设有支撑面，支撑面上固定有导向纵梁和导向横梁，纵向滑轨的两端分别滑动连接有导向纵梁，横向滑轨的两端分别滑动连接有导向横梁。

进一步地，所述纵向滑轨和横向滑轨的两端设有均卡槽，卡槽与导向纵梁或导向横梁配合。

进一步地，所述横向滑轨与纵向滑轨的交错位置设有避让槽，纵向滑轨与横向滑轨的交错位置也设有避让槽；横向滑轨的避让槽之间的顶面上设有配合横向滑块的横向凹槽，纵向滑轨的避让槽之间的顶面上设有配合纵向滑块的纵向凹槽。

进一步地，所述移动架下部为立方体框架，立方体框架的四周侧面均设有推板，推拉元件输出端与推板平齐，以推动移动架相对于支撑架平动，推拉元件通过转动调整输出端朝向。

进一步地，所述支撑架包括标准节和衔接节，多个标准节沿轴向依次叠加，衔接节位于抵接后的标准节上方，衔接节连接标准节和平动结构。

进一步地，所述支撑架内部设有顶升机构，顶升机构输出端通过拉杆连接支撑架底端，顶升机构通过输出端的伸缩调节支撑架与顶升机构的竖直相对位置。

进一步地，所述标准节为立方体状桁架结构，标准节的至少一侧面为可拆卸桁架杆；标准节的轴向端部均设有对接法兰。

进一步地，所述支撑架外围连接有多个架体支撑和多条柔性索，架体支撑一端连接支撑架中部形成斜撑结构；柔性索一端连接支撑架底端，以维持支撑架提升或下落时的姿态。

进一步地，所述移动架远离支撑架的一端设有顶升块，顶升块设有多种规格，以适应不同的外部结构，顶升块可拆卸替换连接移动架主体结构。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前大跨空间结构施工时顶升设备难以满足平动和顶升需求的问题，采用分段结构，使得移动架能够相对于支撑架平动以改变顶升位置，移动架与支撑架之间保持稳定接触，满足顶升外部结构过程中的高度和位置调节需求。

(2)采用纵横交错的滑轨结构对移动架进行承载，纵向滑轨和横向滑轨能够分别导引移动架相对于支撑架进行纵向移动和横向移动，在移动过程中，保持纵向滑轨和横向滑轨同时支撑移动架，保证移动架在平移过程中的稳定性。

(3)滑块和对应的滑轨实现滑动配合，在横向滑块沿横向滑轨移动时，纵向滑块同时带动纵向滑轨沿横向滑轨轴向移动；同样的，在纵向滑块沿纵向滑轨移动时，横向滑块同时带动横向滑轨沿纵向滑轨轴向移动；使得平动结构能够进行横向和纵向的位置调整，同时，移动过程中滑轨和滑块始终保持接触，对移动架保持稳定的承载，将负载均分至横向滑轨和纵向滑轨上。

(4)横向滑轨和纵向滑轨的交错位置设置避让槽，使得在移动过程中，横向滑轨与纵向滑轨可移动范围内进行相互避让，避免移动干涉；同样的，利用横向滑轨上的避让槽能够对纵向滑轨的移动范围进行约束，利用纵向滑轨上的避让槽能够对横向滑轨的移动范围进行约束，从而约束移动架的活动范围，控制偏心范围，使移动架能够在允许范围内移动，避免超越行程导致的脱离配合、失控损坏问题。

(5)通过可变方向的推拉元件对移动架进行驱动，使得移动架能够依据需求进行位置平动调整；将推拉元件布置在移动架内部，能够通过移动架本体结构对推拉元件进行防护，减少顶升外部结构过程中的外部碰撞干涉。

(6)支撑架顶部设置衔接节，衔接节上布置导引滑轨移动的横梁，并使得衔接节顶面面积大于支撑架底面面积，保证对支撑架的稳定支撑；支撑架通过顶升机构的升降进行标准节的增加和减少，调整整个顶升装置的高度，满足外部结构对顶升高度的需求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1中顶升装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中移动架配合平动结构的示意图；

图3为本发明实施例1中标准节的结构示意图；

图4为本发明实施例1中衔接节的结构示意图；

图5为本发明实施例1中移动架的结构示意图；

图6为本发明实施例1中纵向滑轨的结构示意图；

图7为本发明实施例1中纵向滑轨和横向滑轨的配合示意图；

图8为本发明实施例1中支撑架连接附属结构的示意图；

图9为本发明实施例1中滑轨和滑块的配合示意图；

图10为本发明实施例1中标准节对接位置的示意图。

图中，1、支撑架，1-1、标准节，2、移动架，3、衔接节，4、滑轨，4-1、横向滑轨，4-2、纵向滑轨，4-3、避让槽，4-4、凹槽，5、滑块，6、推板，7、拉杆，8、顶升机构，9、卡槽，10、导向梁，11、支撑面，12、电动机，13、支撑柱，14、转动轴，15、推拉元件，16、柔性索，17、架体支撑。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图1-图10所示，给出一种顶升装置。

针对目前大跨空间结构施工时顶升设备难以满足平动和顶升需求的问题，提供一种顶升装置，采用多节分段结构，依次设置移动架2、平动结构和支撑架1，使得移动架2能够相对于支撑架1平动以改变顶升位置，移动架2与支撑架1之间保持稳定接触，满足顶升外部结构过程中的高度和位置调节需求。

所述顶升装置主要包括支撑架1、移动架2和平动结构，支撑架1顶端通过平动结构连接移动架2，移动架2通过平动结构进行位置调整，从而改变移动架2与支撑架1的相对位置，达到平动调整对外部结构顶升位置的目的。

支撑架1为多段拼接结构，位于顶部的节段为衔接节3，下方节段由多段标准节依次叠加形成，移动架2、平动结构、衔接节3和标准节依次叠加。

为了满足顶升装置对外部结构支撑时的平动需求，设置平动结构和衔接节3对移动架2的位置进行调整。

具体的，平动结构包括交错布置的多条纵向滑轨4-2和多条横向滑轨4-1，各纵向滑轨4-2和各横向滑轨4-1均滑动连接支撑架1顶端的衔接节3，移动架2底端通过纵向滑块5与纵向滑轨4-2一一滑动配合，形成移动副，移动架2底端通过横向滑块5与横向滑轨4-1一一滑动配合，形成移动副，使纵向滑轨4-2和横向滑轨4-1同时支撑移动架2。

衔接节3顶端设有支撑板，支撑板的顶面形成支撑面11，支撑面11上固定有导向梁10，对应移动架2在横向和纵向上的移动，导向梁10分别为导向纵梁和导向横梁，纵向滑轨4-2的两端分别滑动连接有导向纵梁，横向滑轨4-1的两端分别滑动连接有导向横梁。

如图6、图7所示，在本实施例中，纵向滑轨4-2设有平行分布的两条，横向滑轨4-1也设有平行分布的两条，纵向滑轨4-2和横向滑轨4-1交错布置形成井字形结构，纵向滑轨4-2的两端分别搭接在一根导向纵梁上，横向滑轨4-1的两端分别搭接在一根导向横梁上，两根导向横梁和两根导向纵梁形成口字型结构。

可以理解的是，在布置多条纵向滑轨4-2时，所有纵向滑轨4-2同时配合导向纵梁，在布置多条横向滑轨4-1时，所有横向滑轨4-1同时配合导向横梁。

纵向滑轨4-2和横向滑轨4-1的两端设有均卡槽9，卡槽9与导向纵梁或导向横梁配合。

传统的轨道、滑轮、齿轮传动等平动方式，由于尺寸传动装置过大，整体无法置于移动架2内部，在外置时容易受到外部结构的干涉；同时由于外部待顶升结构的自重过大，滑轮等滚动传动的方式承载能力难以满足需求；虽然传统的轨道结构能够满足承载力的需求，但是由于外部待支撑结构需求的平动是多个方向的，传统轨道只能实现单一方向的平动，若简单叠加轨道结构，不同平动方向的轨道会相互约束而无法有效实现方向调整。

在本实施例中，横向滑轨4-1与纵向滑轨4-2的交错位置设有避让槽4-3，纵向滑轨4-2与横向滑轨4-1的交错位置也设有避让槽4-3，横向滑轨4-1与纵向滑轨4-2可移动范围内进行相互避让，在移动架2沿一个滑轨4移动时，移动架2也能够带动另一个方向的滑轨4移动，保持移动架2与横向滑轨4-1和纵向滑轨4-2的共同接触，同时能够避免移动干涉。

进一步地，如图6、图7所示，横向滑轨4-1上避让槽4-3的数目与纵向滑轨4-2的数目相同，纵向滑轨4-2上避让槽4-3的数目与横向滑轨4-1的数目相同；在本实施例中，避让槽4-3深度为滑轨4高度的1/2-2/3，横向滑轨4-1与纵向滑轨4-2通过避让槽4-3扣合。

卡槽9与其下方的导向梁10配合，使得滑轨4只发生垂直于滑轨4轴线的移动而不会产生沿滑轨4轴线方向的移动。

避让槽4-3的覆盖长度与所需平动调节的范围相适应，由于避让槽4-3的覆盖长度有限，利用横向滑轨4-1上的避让槽4-3能够对纵向滑轨4-2的移动范围进行约束，利用纵向滑轨4-2上的避让槽4-3能够对横向滑轨4-1的移动范围进行约束，从而约束移动架2的活动范围，控制偏心范围，使移动架2能够在允许范围内移动，避免超越行程导致的脱离配合、失控损坏问题。

对于移动架2与滑轨4的配合，横向滑轨4-1的避让槽4-3之间的顶面上设有配合横向滑块5的横向凹槽，纵向滑轨4-2的避让槽4-3之间的顶面上设有配合纵向滑块5的纵向凹槽；横向滑块5与横向滑轨4-1上的横向凹槽滑动配合，纵向滑块5与纵向滑轨4-2上的纵向凹槽滑动配合。

如图10所示，为了在保证在横向移动时纵向滑轨4-2随之移动，滑块5置于凹槽4-4内部，平移时，滑块5与滑轨4的凹槽4-4之间为滑动摩擦，摩擦系数较大，因此需要增加润滑措施。常用措施有在滑块5与凹槽4-4之间添加润滑剂减摩，也可以在滑块5底部增设聚四氟乙烯等高分子材料，也可以将高分子材料、润滑剂组合使用以减少摩擦力。设置滑块5宽度小于滑轨4上凹槽4-4的宽度，可以将滑块5置于滑轨4上凹槽4-4的内部。

衔接节3顶端支撑板上连接有抵接移动架2的推拉元件15；移动架2下部为立方体框架，立方体框架的四周侧面均设有推板6，推拉元件15输出端与推板6平齐，以推动移动架2相对于支撑架1平动，推拉元件15通过转动调整输出端朝向。

当外部待顶升结构在一个方向平动时，滑轨4也会随着一起移动，顶升装置是由多个模块拼接而成，因此叠加布置的支撑架1之间的连接角钢无法承受滑轨4传下来的竖向荷载，所以通过衔接节3连接支撑架1和移动架2，衔接节3为一个整体，相邻立柱间由M型圆管相连，衔接节3长宽与支撑架1的标准节一致，高度可根据实际情况采用。衔接节3主要用来承受滑轨4传来的竖向荷载，同时滑轨4通过卡槽9卡在衔接节3导向梁10上，衔接节3的导向梁10还可以作为滑轨4移动的轨道。

在本实施例中，移动架2远离支撑架1的一端设有顶升块，顶升块有点多种规格，不同规格的结构不同，以适应不同的外部待支撑结构。顶升块可拆卸替换连接移动架2主体结构。

需要特别指出的是，在本实施例中，移动架2整体高度为1m，移动架2为设有四根竖向立柱的桁架式结构，相邻两个立柱之间由两道水平钢管，水平钢管上连接有多根矩形钢管，矩形钢管形成M型结构，推板6安装在矩形钢管上。

所述的推拉元件15为水平千斤顶，水平千斤顶可以选用液压油缸，其轴线水平放置，并与推板6处于同一高度，液压油缸连接有支撑柱13，支撑柱13底端配合有转动轴14，电动机12输出端连接支撑柱13，用于带动支撑柱13绕轴线自转，从而带动液压油缸改变输出端的朝向。

在外部待顶升结构需要横向移动的时候，将水平千斤顶转成横向，启动千斤顶，千斤顶通过移动架2四周的推板6把水平力传到移动架2上，而移动架2位于纵向滑轨4-2上的纵向滑块5会将水平力传递给纵向滑轨4-2，这时移动架2会与纵向滑轨4-2一起进行横向平移。

同样的，在外部待顶升结构需要纵向移动的时候，将水平千斤顶转成纵向，启动千斤顶，千斤顶通过移动架2四周的推板6把水平力传到移动架2上，而移动架2位于横向滑轨4-1上的横向滑块5会将水平力传递给横向滑轨4-1，这时移动架2会与横向滑轨4-1一起进行纵向平移。

可以理解的是，移动架2不宜过大，应保证下部支撑架1主体小偏心受压。

所述支撑架1包括标准节和衔接节3，多个标准节沿轴向依次叠加，衔接节3位于抵接后的标准节上方，衔接节3连接标准节和平动结构。

所述支撑架1内部设有顶升机构8，顶升机构8输出端通过拉杆7连接支撑架1底端，顶升机构8通过输出端的伸缩调节支撑架1与顶升机构8的竖直相对位置；

所述标准节为立方体状桁架结构，标准节的至少一侧面为可拆卸桁架杆；标准节的轴向端部均设有对接法兰。

在本实施例中，标准节由两片标准单元和三道角钢拼接而成，每道连接角钢每端由2个螺栓与标准单元上的耳板相连。每个标准节高度为1m，所述顶升机构8为竖向千斤顶，竖向千斤顶放于大型架体内部中间，在竖向千斤顶输出端连接四根拉杆7，拉杆7一端固定在竖向千斤顶上端，另一端固定在最下方标准节四根肢柱的下方，如图10所示，相邻标准节的肢柱均由螺栓配合对接法兰进行连接，方便拆卸。

在进行竖直顶升时，包括以下步骤：

在竖向顶升的时候竖向千斤顶向上顶升，通过四根拉杆7带动顶升装置整体向上位移；

在顶升一个标准节高度时，在支撑架1下方安装一个标准节并回落竖向千斤顶，使支顶升装置落地。

之后将四条拉杆7卸下并重新固定到新装标准节的四根肢柱下方，然后重复上述两个步骤即可实现顶升。

竖向顶升时，由于顶升装置下端被竖向千斤顶抬起且结构较重，容易发生侧倾事故，因此要用钢丝绳将顶升架下侧与结构相连以保证结构稳定。

支撑架1外围连接有多个架体支撑17和多条柔性索16，架体支撑17一端连接支撑架1中部形成斜撑结构；柔性索16一端连接支撑架1底端，以维持支撑架1提升或下落时的姿态，当顶升架过高时，减少风力对顶升装置造成的水平荷载影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶升装置，其特征在于，包括支撑架、移动架和平动结构，支撑架通过平动结构连接移动架，平动结构包括交错布置的多条纵向滑轨和多条横向滑轨，各纵向滑轨和各横向滑轨均滑动连接支撑架顶端，移动架底端通过纵向滑块与纵向滑轨一一滑动配合，移动架底端通过横向滑块与横向滑轨一一滑动配合，使纵向滑轨和横向滑轨同时支撑移动架，支撑架顶端转动连接有抵接移动架的推拉元件。

2.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述支撑架顶部节段为衔接节，衔接节顶端设有支撑面，支撑面上固定有导向纵梁和导向横梁，纵向滑轨的两端分别滑动连接有导向纵梁，横向滑轨的两端分别滑动连接有导向横梁。

3.如权利要求2所述的顶升装置，其特征在于，所述纵向滑轨和横向滑轨的两端设有均卡槽，卡槽与导向纵梁或导向横梁配合。

4.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述横向滑轨与纵向滑轨的交错位置设有避让槽，纵向滑轨与横向滑轨的交错位置也设有避让槽；横向滑轨的避让槽之间的顶面上设有配合横向滑块的横向凹槽，纵向滑轨的避让槽之间的顶面上设有配合纵向滑块的纵向凹槽。

5.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述移动架下部为立方体框架，立方体框架的四周侧面均设有推板，推拉元件输出端与推板平齐，以推动移动架相对于支撑架平动，推拉元件通过转动调整输出端朝向。

6.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述支撑架包括标准节和衔接节，多个标准节沿轴向依次叠加，衔接节位于抵接后的标准节上方，衔接节连接标准节和平动结构。

7.如权利要求6所述的顶升装置，其特征在于，所述支撑架内部设有顶升机构，顶升机构输出端通过拉杆连接支撑架底端，顶升机构通过输出端的伸缩调节支撑架与顶升机构的竖直相对位置。

8.如权利要求6或7所述的顶升装置，其特征在于，所述标准节为立方体状桁架结构，标准节的至少一侧面为可拆卸桁架杆；标准节的轴向端部均设有对接法兰。

9.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述支撑架外围连接有多个架体支撑和多条柔性索，架体支撑一端连接支撑架中部形成斜撑结构；柔性索一端连接支撑架底端，以维持支撑架提升或下落时的姿态。

10.如权利要求1所述的顶升装置，其特征在于，所述移动架远离支撑架的一端设有顶升块，顶升块设有多种规格，以适应不同的外部结构，顶升块可拆卸替换连接移动架主体结构。

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