CN114908979B - 超高层建筑异形构件的施工安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高层建筑异形构件的施工安装方法，先在地面完成异形构件的预制加工，再进行现场吊装施工，其特征在于，吊装施工时，采用能够和待安装异形构件周边接触并能够依靠接触确定相互位置关系的定位参照件，根据异形构件安装后和定位参照件的相互位置关系，事先以异形构件坐标为参照确定好定位参照件的坐标，施工时按照确定的定位参照件坐标先完成定位参照件的安装固定，然后再吊装预制好的异形构件，并依靠异形构件和定位参照件的接触，实现对异形构件的安装定位。本发明能够实现对异形构件的安装施工辅助定位，具有操作施工简单便捷，定位精度准确可靠的特点，提高了异形构件建筑施工的施工效率和施工质量。

Description

超高层建筑异形构件的施工安装方法

技术领域

本发明涉及超高层建筑施工领域，具体涉及一种超高层建筑异形构件的施工安装方法。

背景技术

根据建筑设计防火规范的要求，建筑高度超过100m的民用建筑物需要设置避难层，避难层通常也作为设备层。由于超高层建筑结构形式通常较为复杂，导致结构构件的空间形式也较为复杂，尤其是超高层建筑的避难层采用钢结构构件时，构件的形式就更为复杂，通常为异型构件。异型构件的吊装与安装定位难度大，尤其是异型构件的安装定位，如果异型构件的安装定位精度达不到设计要求，将会导致结构出现安全隐患，甚至影响建筑物的顺利施工。此外，超高层建筑避难层钢结构构件的重量较大，核心筒的异型牛腿柱单个构件重量即可接近10 t，因此，安装定位过程中纠正安装偏差也较为困难。

为了提高异型钢结构构件安装的定位精度，钢结构构件安装度平面控制测量通常采用内控法，首先按照土建施工布置的平面控制网进行测点的测设，首层楼板的混凝土浇筑完成后，应重新布设平面控制网，此平面控制网将被引测至吊装施工层，并用钢构架或采用焊接方式将测试点固定于待安装钢柱的附近。然后立即复核平面控制网的边长以及角度相应关系，用于计算待安装钢柱的中心点坐标，以便于保证钢柱安装过程中的准确定位和校核。

如果平面控制网测设偏差在规范允许的范围内，才能进行钢结构安装施工的整体测量。避难层异型钢结构的安装过程中可以按相对标高法控制和测量高程，根据建筑物外围设定的原始控制点的准确标高，采用高精度水准仪引测至少6个水准点至钢柱的安装位置，以便于准确的确定建筑物外围钢柱的设计标高控制点，并做好相应的标记点。

采用上述方式引测水准点至钢柱安装位置并做出标记，以便于钢柱安装定位，但是对于异型构件而言，由于构件形状复杂，引入六个在同一平面的水准点并不能保证钢柱的竖轴中心线和底面的中心线的坐标定位精度达到设计要求，甚至可能出现底面定位准确，但是竖轴中心线定位出现偏差的情况。因此，如果要实现超高层异型结构在吊装安装过程中的精确定位，应采用三维定位控制方法。

为了实现异型构件的精确定位，避免安装过程中产生的累积误差导致构件定位误差，现有发明(CN202110363582.X)将大型异型构件划分为若干分段，首先利用全站仪模拟构件分段预拼装，确定各分段的测点后，根据各分段的测控点在安装现场设置胎架，并将构件各分段在对应的胎架上完成预拼装，然后对预拼装的分段进行复测，复测无误之后吊装至安装位置进行安装。采用累计连续预拼装技术，可以满足更狭小空间下构件的安装，将大型构件分段降低吊装难度，解决因构件本身刚度不够吊装时容易变形致使安装难度变大的问题，且构件运输及制作的难度降低。但是上述方式是在底面完成预拼装后再吊装至建筑物高层位置进行安装，导致安装过程中还需要二次引入测点，严重影响安装施工的效率，同时依然无法解决超高层建筑中从底面到高空引平面测控点产生误差的问题。

另有发明(CN202110157666.8)采用辅助定位系统解决异型钢结构弯扭构件的定位问题。该辅助系统包括夹持单元和胎架单元，夹持单元用于夹持在弯扭构件的外面板和内面板两侧，胎架单元用于从底部支撑弯扭构件的下面板；沿弯扭构件的长度延伸方向，分别间隔设置有多组夹持单元和胎架单元。该发明利用辅助定位系统可以进行有效支撑定位，有助于解决异型钢结构弯扭构件缺乏有效定位支撑的问题。但是该发明主要是解决弯扭构件壁板的组装定位问题，消除加工误差，提高加工精度，对于提高安装精度缺乏有效性。

发明(CN201820940902.7)提供一种用于异型钢结构支撑和定位的底座，底座本体上设置有若干个高度各异的支撑座，所述支撑座阵列分布，支撑座包括竖直设置的第一板和第二板，所述第一板与第二板垂直相接，第一板的竖直中心线与第二板的竖直中心线重合；所述异型钢结构包括若干钢杆以及用于连接相邻钢杆的第一连接板、第二连接板；所述第一板的顶部设置有与第一连接板相吻合的第一弧形开口，第二板的顶部设置有与第二连接板相吻合的第二弧形开口。该实用新型结构简单，通过底座本体上所设置的支撑座来支撑异型钢结构并精确定位。该发明主要是解决异型构件的支撑问题，也难以解决异型结构精确定位难度大的问题。

故如何能够更好地实现对超高层建筑异形构件的安装施工辅助定位，提高施工的便捷性和精度质量，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种操作施工简单便捷，定位精度准确可靠的超高层建筑异形构件的施工安装方法，以提高异形构件建筑施工的施工效率和施工质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种超高层建筑异形构件的施工安装方法，先在地面完成异形构件的预制加工，再进行现场吊装施工，其特征在于，吊装施工时，采用能够和待安装异形构件周边接触并能够依靠接触确定相互位置关系的定位参照件，根据异形构件安装后和定位参照件的相互位置关系，事先以异形构件坐标为参照确定好定位参照件的坐标，施工时按照确定的定位参照件坐标先完成定位参照件的安装固定，然后再吊装预制好的异形构件，并依靠异形构件和定位参照件的接触，实现对异形构件的安装定位。

这样，依靠定位参照件做转换，施工时将异形构件的安装定位转换为定位参照件的安装定位，而定位参照件具有远远小于异形构件的大小和体积，故安装定位更加方便快捷，安装好定位参照件后，依靠事先计算好的和异形构件的接触关系，快捷地实现对异形构件的安装定位。这样就依靠转换，极大地降低了安装定位的难度。操作施工简单便捷，提高了建筑施工的施工效率和施工质量。

进一步地，定位参照件由可拆卸的多个部分组成。

这样定位参照件的多个部分可以分开定位组装，进一步提高了其安装的便捷程度，降低施工难度并提高施工效率。

进一步地，本方法采用一种超高层建筑异形构件施工安装辅助装置实现，所述超高层建筑异形构件施工安装辅助装置，包括一个水平设置的呈圆环形的定位底座，定位底座上可沿自身环形滑动地配合设置有至少三个滑动支座，各滑动支座上各固定设置有一个伸缩装置，伸缩装置具有一根向内上方倾斜设置的伸缩杆，定位底座能够套于待安装的异形构件外侧并使得各伸缩杆伸出后均能和异形构件外表面接触。

这样，本装置使用时，先将待安装的异形构件置于水平地面，将定位底座置于异形构件外侧（最好是同一水平地面以方便计算相互位置关系），将各伸缩杆伸出并调整滑动支座位置和定位底座位置，使得各伸缩杆伸出并同时和异形构件外表面接触，此时确定好辅助装置和待安装的异形构件之间在保持接触时的相互位置关系（上述步骤可以实际操作完成或者采用计算机程序模拟完成）。再将水平地面替换为建筑物顶部的异形构件安装平面，获得辅助装置基于异形构件安装平面的定位坐标，根据该定位坐标将辅助装置重新安装固定到建筑物顶部的对应位置上。先控制伸缩杆缩回，再将异形构件吊至环形的定位底座内部，再控制伸缩杆伸出，然后只需水平移动调节异形构件位置，使得异形构件外表面同时和各伸缩杆内表面接触，此时即确定为异形构件的安装位置，实现对异形构件的辅助定位。这样使用本装置能够将原本需要对异形构件实现的定位，转换为对辅助装置的定位底座的定位，因为定位底座体积小，质量轻，可以方便快捷地操作完成其精确定位。再依靠辅助装置和异形构件之间预先确定的相互位置关系，即可快速实现对异形构件的精确定位。故采用上述结构的超高层建筑异形构件施工安装辅助装置作为参照构件，实现辅助定位，具有操作施工简单便捷，定位精度准确可靠的特点，提高了异形构件建筑施工的施工效率和施工质量。

作为更好的选择是，定位底座的直径为待安装的异形构件在水平面投影最大边长的1.5-2倍。该范围能够较好地保证既能够使得异形构件安装时快速地进入到定位底座内部，又能够使得较少调整位置即可使得伸缩杆内侧和异形构件外表面接触，更好地提高效率；具体尺寸可以通过计算机计算最优解进行实施。

进一步地，伸缩杆上端的延伸线能够交汇于定位底座圆心所在的竖向直线上。这样形状规则更加方便计算。

进一步地，定位底座上还设置有多个计算标识点。

这样，方便通过计算标识点计算确定定位底座的位置。

进一步地，滑动支座上还设置有支座固定机构，支座固定机构用于实现滑动支座的固定。

这样，在伸缩杆内侧和异形构件外侧面接触确定好滑动支座位置后，可以依靠固定机构实现滑动支座的固定，更好地保持其相对位置不变，再移动安装到建筑物顶部施工面进行定位。

进一步地，支座固定机构包括一个固定螺栓，固定螺栓贯穿旋接在滑动支座上，固定螺栓前端能够和定位底座相抵实现对滑动支座的固定。

这样具有结构简单，固定方便的优点。

进一步地，滑动支座对定位底座呈向下卡接的半包围结构，固定螺栓水平设置于滑动支座外侧面。

这样避免固定螺栓干涉定位底座内部空间，且更加方便固定螺栓调节固定操作。

进一步地，定位底座上设置有滚轮槽，滑动支座上设置有滚轮配合在滚轮槽内。

这样更加方便滑动支座的移动调节。

进一步地，定位底座上还设置有水准泡结构。

这样，可以方便判断定位底座是否处于水平。

进一步地，定位底座底部还向下旋接设置有多个高度调节支座。

这样，方便调节定位底座的高度和倾角使其水平。

进一步地，定位底座上可滑动地配合设置有四个滑动支座，各滑动支座上各固定设置有一个伸缩装置。

这样，增加一根伸缩杆，增加一个和异形构件的接触点，可以更好地避免误差，更好地保证定位的精确性。

进一步地，定位底座由多个弧形的定位板对接组成，定位板两端设置有拼接定位结构，每个定位板上各配合有一个滑动支座。每个定位板下方各设置有一个高度调节支座。每个定位板上还各设置有一个水准泡和计算标识点以及一个滚轮槽。

这样，定位底座由多个弧形的定位板对接组成，平时可以拆卸后进行搬运，需要使用时再拼接安装使用，进一步提高了施工便捷性，提高了装置使用效率。

进一步地，拼接定位结构包括位于定位板一端的向上台阶和位于定位板另一端的向下台阶，向上台阶和向下台阶的高度一致，向上台阶的台阶面上设置有向外凸出的定位角，向下台阶的台阶面上设置有和定位角匹配的定位槽。

这样，定位板拼接时，依靠向上台阶和向下台阶的搭接实现高度方向的定位，依靠定位角和定位槽的插接实现水平方向的定位，具有结构简单，定位可靠的优点。另外，基于此多个弧形的定位板拼接的结构，实际上本申请还公开了一种超高层建筑异形构件施工安装辅助机构，该超高层建筑异形构件施工安装辅助机构包括四分之一圆或三分之一圆的一个弧形的定位板，定位板上设置一套上述滑动支座、伸缩装置，以及还可以进一步设置高度调节支座、水准泡等结构，定位板两端可设置上述拼接定位结构。这样生产时，可以单独生产，使用时依靠三个或四个超高层建筑异形构件施工安装辅助机构拼接配合使用即可实现对异形构件的辅助施工定位操作。

从上述方案描述可以看出，本发明实际上是基于球面定位原理，设计了一种三维的类似半球形定位装置，以半球形的底面（即定位底座所在平面）构成平面测控网，以半圆球形底面的圆心为构件定位基点，并以半圆球形的顶点（伸缩杆上端交汇点）作为构件的定位中心点，同时半圆球形定位装置安装四个沿着球面底边滑动的直线型伸缩杆为控制点，共同组成可以调节的三维测控网。测试异形构件的定位点时，首先将地面引测的定位点设置在半圆球形的底面，通过调节半圆球形支座的高度设置平面测控网，再利用四个沿着球面底边滑动的可伸缩定位杆定位异形构件的竖向中心线，当四个定位杆的顶点与异形构件的四个竖向边线接触时，则异形构件的纵轴中心线与半圆球形的顶点交汇，即可实现异形构件的快速精确定位。

故综上所述，本发明能够实现对异形构件的安装施工辅助定位，具有操作施工简单便捷，定位精度准确可靠的特点，提高了异形构件建筑施工的施工效率和施工质量。

附图说明

图1为具体实施时，超高层建筑异形构件施工安装辅助装置的结构示意图。

图2为图1中单个超高层建筑异形构件施工安装辅助机构的结构示意图。

图3为图2的正视图。

具体实施方式

下面结合具体和的具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：一种超高层建筑异形构件的施工安装方法，先在地面完成异形构件的加工预制，再进行现场吊装施工，其特点在于，吊装施工时，采用能够和待安装异形构件周边接触并能够依靠接触确定相互位置关系的定位参照件，根据异形构件安装后和定位参照件的相互位置关系，事先以异形构件坐标为参照确定好定位参照件的坐标，施工时按照确定的定位参照件坐标先完成定位参照件的安装固定，然后再吊装预制好的异形构件，并依靠异形构件和定位参照件的接触，实现对异形构件的安装定位。

这样，依靠定位参照件做转换，施工时将异形构件的安装定位转换为定位参照件的安装定位，而定位参照件不需要异形构件的大小和体积，故安装定位更加方便快捷，安装好定位参照件后，依靠事先计算好的和异形构件的接触关系，快捷地实现对异形构件的安装定位。这样就依靠转换，极大地降低了安装定位的难度。操作施工简单便捷，提高了建筑施工的施工效率和施工质量。

其中，定位参照件由可拆卸的多个部分组成。

这样定位参照件的多个部分可以分开定位组装，进一步提高了其安装的便捷程度，降低施工难度并提高施工效率。

更加具体地说，本方法采用图1-3所示的超高层建筑异形构件施工安装辅助装置实现，所述超高层建筑异形构件施工安装辅助装置，包括一个水平设置的呈圆环形的定位底座1，定位底座上可沿自身环形滑动地配合设置有至少三个滑动支座2，各滑动支座2上各固定设置有一个伸缩装置，伸缩装置具有一根向内上方倾斜设置的伸缩杆3，定位底座能够套于待安装的异形构件外侧并使得各伸缩杆3伸出后均能和异形构件外表面接触。

这样，本装置使用时，先将待安装的异形构件置于水平地面，将定位底座置于异形构件外侧（最好是同一水平地面以方便计算相互位置关系），将各伸缩杆伸出并调整滑动支座位置和定位底座位置，使得各伸缩杆伸出并同时和异形构件外表面接触，此时确定好辅助装置和待安装的异形构件之间在保持接触时的相互位置关系（上述步骤可以实际操作完成或者采用计算机程序模拟完成）。再将水平地面替换为建筑物顶部的异形构件安装平面，获得辅助装置基于异形构件安装平面的定位坐标，根据该定位坐标将辅助装置重新安装固定到建筑物顶部的对应位置上。先控制伸缩杆缩回，再将异形构件吊至环形的定位底座内部，再控制伸缩杆伸出，然后只需水平移动调节异形构件位置，使得异形构件外表面同时和各伸缩杆内表面接触，此时即确定为异形构件的安装位置，实现对异形构件的辅助定位。这样使用本装置能够将原本需要对异形构件实现的定位，转换为对辅助装置的定位底座的定位，因为定位底座体积小，质量轻，可以方便快捷地操作完成其精确定位。再依靠辅助装置和异形构件之间预先确定的相互位置关系，即可快速实现对异形构件的精确定位。故采用上述结构的超高层建筑异形构件施工安装辅助装置作为参照构件，实现辅助定位，具有操作施工简单便捷，定位精度准确可靠的特点，提高了异形构件建筑施工的施工效率和施工质量。

实施时，作为更好的选择是，定位底座1的直径为待安装的异形构件在水平面投影最大边长的1.5-2倍。该范围能够较好地保证既能够使得异形构件安装时快速地进入到定位底座内部，又能够使得较少调整位置即可使得伸缩杆内侧和异形构件外表面接触，更好地提高效率；具体尺寸可以通过计算机计算最优解进行实施。

本实施方式中，伸缩杆3上端的延伸线能够交汇于定位底座圆心所在的竖向直线上。这样形状规则更加方便计算。

其中，定位底座1上还设置有多个计算标识点4。

这样，方便通过计算标识点计算确定定位底座的位置。

其中，滑动支座2上还设置有支座固定机构，支座固定机构用于实现滑动支座的固定。

这样，在伸缩杆内侧和异形构件外侧面接触确定好滑动支座位置后，可以依靠固定机构实现滑动支座的固定，更好地保持其相对位置不变，再移动安装到建筑物顶部施工面进行定位。

其中，支座固定机构包括一个固定螺栓5，固定螺栓5贯穿旋接在滑动支座上，固定螺栓前端能够和定位底座相抵实现对滑动支座的固定。

这样具有结构简单，固定方便的优点。

其中，滑动支座2对定位底座呈向下卡接的半包围结构，固定螺栓5水平设置于滑动支座外侧面。

这样避免固定螺栓干涉定位底座内部空间，且更加方便固定螺栓调节固定操作。

其中，定位底座1上设置有滚轮槽6，滑动支座2上设置有滚轮配合在滚轮槽6内。

这样更加方便滑动支座的移动调节。

其中，定位底座1上还设置有水准泡结构7。

这样，可以方便判断定位底座是否处于水平。

其中，定位底座1底部还向下旋接设置有多个高度调节支座8。

这样，方便调节定位底座的高度和倾角使其水平。

其中，定位底座1上可滑动地配合设置有四个滑动支座2，各滑动支座上各固定设置有一个伸缩装置。

这样，增加一根伸缩杆，增加一个和异形构件的接触点，可以更好地避免误差，更好地保证定位的精确性。

其中，定位底座1由多个弧形的定位板9对接组成，定位板9两端设置有拼接定位结构，每个定位板9上各配合有一个滑动支座。每个定位板下方各设置有一个高度调节支座。每个定位板上还各设置有一个水准泡和计算标识点以及一个滚轮槽。

这样，定位底座由多个弧形的定位板对接组成，平时可以拆卸后进行搬运，需要使用时再拼接安装使用，进一步提高了施工便捷性，提高了装置使用效率。

其中，拼接定位结构包括位于定位板一端的向上台阶11和位于定位板另一端的向下台阶12，向上台阶和向下台阶的高度一致，向上台阶的台阶面上设置有向外凸出的定位角13，向下台阶的台阶面上设置有和定位角匹配的定位槽14。

这样，定位板拼接时，依靠向上台阶和向下台阶的搭接实现高度方向的定位，依靠定位角和定位槽的插接实现水平方向的定位，具有结构简单，定位可靠的优点。另外，基于此多个弧形的定位板拼接的结构，实际上本申请还公开了一种超高层建筑异形构件施工安装辅助机构，参见图2和图3，该超高层建筑异形构件施工安装辅助机构包括四分之一圆或三分之一圆的一个弧形的定位板，定位板上设置一套上述滑动支座、伸缩装置，以及还可以进一步设置高度调节支座、水准泡等结构，定位板两端可设置上述拼接定位结构。这样生产时，可以单独生产，使用时依靠三个或四个超高层建筑异形构件施工安装辅助机构拼接配合使用即可实现对异形构件的辅助施工定位操作。

从上述方案描述可以看出，本发明实际上是基于球面定位原理，设计了一种三维的类似半球形定位装置，以半球形的底面（即定位底座所在平面）构成平面测控网，以半圆球形底面的圆心为构件定位基点，并以半圆球形的顶点（伸缩杆上端交汇点）作为构件的定位中心点，同时半圆球形定位装置安装四个沿着球面底边滑动的直线型伸缩杆为控制点，共同组成可以调节的三维测控网。

更加具体地说，施工时，将本发明的辅助装置放置在异形构件安装位置，开始设置平面测控网，以半圆球形的底面圆心为构件定位基点，同时与四个伸缩杆的延伸交汇顶点共同构成平面测控网，通过可调的高度调节支座调整半球形底面高度，实现平面测控网的测设。异形构件吊装就位之后，以半圆球形的顶点作为构件的定位中心点，以圆球形定位装置的四个沿着球面底边滑动的直线型伸缩杆为控制点，当四个伸缩杆与异形构件的任意四个竖向边线接触时，则异形构件的纵轴中心线与半圆球形的顶点交汇，即可实现异形构件的快速精确定位。

Claims (9)

1.一种超高层建筑异形构件的施工安装方法，先在地面完成异形构件的预制加工，再进行现场吊装施工，其特征在于，吊装施工时，采用能够和待安装异形构件周边接触并能够依靠接触确定相互位置关系的定位参照件，根据异形构件安装后和定位参照件的相互位置关系，事先以异形构件坐标为参照确定好定位参照件的坐标，施工时按照确定的定位参照件坐标先完成定位参照件的安装固定，然后再吊装预制好的异形构件，并依靠异形构件和定位参照件的接触，实现对异形构件的安装定位；

本方法采用一种超高层建筑异形构件施工安装辅助装置实现，所述超高层建筑异形构件施工安装辅助装置，包括一个水平设置的呈圆环形的定位底座，定位底座上可沿自身环形滑动地配合设置有至少三个滑动支座，各滑动支座上各固定设置有一个伸缩装置，伸缩装置具有一根向内上方倾斜设置的伸缩杆，定位底座能够套于待安装的异形构件外侧并使得各伸缩杆伸出后均能和异形构件外表面接触。

2.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，定位参照件由可拆卸的多个部分组成。

3.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，伸缩杆上端的延伸线能够交汇于定位底座圆心所在的竖向直线上。

4.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，定位底座上还设置有多个计算标识点。

5.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，滑动支座上还设置有支座固定机构，支座固定机构用于实现滑动支座的固定；

支座固定机构包括一个固定螺栓，固定螺栓贯穿旋接在滑动支座上，固定螺栓前端能够和定位底座相抵实现对滑动支座的固定。

6.如权利要求5所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，滑动支座对定位底座呈向下卡接的半包围结构，固定螺栓水平设置于滑动支座外侧面。

7.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，定位底座上设置有滚轮槽，滑动支座上设置有滚轮配合在滚轮槽内。

8.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，定位底座上还设置有水准泡结构；

定位底座底部还向下旋接设置有多个高度调节支座；

定位底座上可滑动地配合设置有四个滑动支座，各滑动支座上各固定设置有一个伸缩装置。

9.如权利要求1所述的超高层建筑异形构件的施工安装方法，其特征在于，定位底座由多个弧形的定位板对接组成，定位板两端设置有拼接定位结构，每个定位板上各配合有一个滑动支座；

拼接定位结构包括位于定位板一端的向上台阶和位于定位板另一端的向下台阶，向上台阶和向下台阶的高度一致，向上台阶的台阶面上设置有向外凸出的定位角，向下台阶的台阶面上设置有和定位角匹配的定位槽。