长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及一种爬架安装结构及方法，尤其涉及一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置及其施工方法。


背景技术：

2.超高层建筑作为应对城市化进程加速、人口膨胀、土地资源稀缺的有效建筑策略之一，各个国家地区均在不断发展超高层建筑，其也是衡量一个国家科技实力和经济发展水平的重要标志。由超高层建筑衍生的建筑技术也在不断革新，其中爬架作为超高层建筑施工中重要的新型外围防护形式，在施工过程中的应用越来越多。对于超高层建筑外立面防护，爬架是首选项，其克服了传统钢管脚手架诸多缺点。采用爬架代替传统钢管脚手架的优势主要有：适用性强、安全性高、防护到位、升降速度快、材料占用损耗少、经济效益好、独立性强、施工穿插易实现。
3.爬架在发展历程中不断优化，但现代超高层结构形式变化多样，对爬架的适应性和安全性提出了更高的要求。爬架通过附墙支座将荷载传至主体结构，若上部悬臂端过长，则会引起爬架的架体扭曲变形，甚至失稳倾覆，为保证爬架使用工况的安全性，规范规定：使用工况下，防护平台悬臂高度不应大于架体的2/5，且不宜大于6m。对于层高较高的建筑、附墙支座无法布设，即会出现悬臂高度超限情况，此类问题主要集中于部分非常规写字楼、酒店等建筑中，且主要出现于避难层、机电层或特殊建筑功能楼层中。针对此问题，通常采用避开该类楼层方法再布置安装爬架，但未能从实质上解决爬架超限悬臂提升的问题，影响施工组织，增加施工困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置及其施工方法，能通过支撑装置提供爬架的附着条件，缩短爬架的竖向悬臂行程，避免爬架悬臂超限，提高爬架的使用安全性。
5.本发明是这样实现的：
6.一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置，包括承力柱、底部固定组件、耗能阻尼拉杆和顶部拉结组件；楼层梁板上预埋有第一安装件和第二安装件，底部固定组件设置在承力柱的底部，使承力柱通过底部固定组件经第一安装件竖直安装在楼层梁板上；承力柱平行设置在爬架的内侧，承力柱的顶部安装有附墙支座，使爬架能通过附墙支座与承力柱固定连接；顶部拉结组件设置在承力柱的顶部，若干根耗能阻尼拉杆的一端分别通过顶部拉结组件与承力柱的顶部连接，若干根耗能阻尼拉杆的另一端分别通过若干个第二安装件拉结在楼层梁板上。
7.所述的底部固定组件包括固定端板和固定侧板；固定端板的一端垂直连接在承力柱的下端面上，一对固定侧板分别平行连接在承力柱的底部两侧端面上，一对固定侧板与固定端板连接成u型槽结构，承力柱的下端位于u型槽结构内；固定端板的另一端形成有安
装孔，使固定端板通过安装孔经安装件与楼层梁板固定连接。
8.所述的顶部拉结组件包括连接板、第一连接耳板和第二连接耳板；连接板呈倒u形结构并固定套接在承力柱的上端，第一连接耳板设置在连接板的内侧面上，两个第二连接耳板设置在连接板的两侧面上；第一连接耳板和两个第二连接耳板上均形成有连接孔，使其中一根耗能阻尼拉杆的一端分别通过连接件经连接孔连接在第一连接耳板上，另两根耗能阻尼拉杆的一端通过连接件经连接孔连接在第二连接耳板上。
9.所述的另两根耗能阻尼拉杆位于同一平面内且关于承力柱对称设置，其中一根耗能阻尼拉杆所在的平面与另两根耗能阻尼拉杆所在的平面垂直，使三根耗能阻尼拉杆呈t形结构分布。
10.所述的连接板的顶部设有吊耳。
11.每个所述的第二安装件上均设有第三连接耳板，第三连接耳板上形成有连接孔，使耗能阻尼拉杆的另一端通过连接件经连接孔连接在第三连接耳板上。
12.所述的承力柱的上部两侧分别设有拉结耳板，拉结耳板通过槽钢连墙件与结构主体连接。
13.所述的拉结耳板位于承力柱的全高的2/3处。
14.一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置的施工方法，包括以下步骤：
15.步骤1：根据楼层高度制作支撑装置；
16.步骤2：通过定位放线确定支撑装置的安装位置，并将承力柱的下端通过底部固定组件经第一安装件固定在楼层梁板上，使承力柱竖向设置并平行设置在爬架的内侧；
17.步骤3：在承力柱的内侧和两侧与楼层梁板之间，通过顶部拉结组件和第二安装件连接若干根耗能阻尼拉杆；
18.步骤4：在承力柱的上部设置拉结耳板，并通过拉结耳板经槽钢连墙件与结构主体连接；
19.步骤5：在承力柱和结构主体上安装附墙支座，使爬架通过附墙支座附着在承力柱和结构主体上，通过承力柱上的附墙支座缩短爬架的悬臂长度。
20.安装在所述的承力柱上的附墙支座与常规安装在结构主体上的附墙支座位于同一竖直线上。
21.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
22.1、本发明的支撑装置能提供爬架的附着条件，搭建空间模拟楼层，使爬架通过附墙支座附着于相邻楼板之间的支撑装置上，能缩短爬架的竖向悬臂行程，有效控制了爬架悬臂段的长度，解决了爬架悬臂超限的问题，满足爬架竖向悬臂高度限制规定，使爬架在向上提升跨越层高较高的楼层的过程中稳定可靠，尤其适用于超高层写字楼、酒店等建筑中避难层、机电层或特殊建筑功能楼层层高较大的建筑工程中。
23.2、本发明的支撑装置由于设有承力柱内侧和两侧的三根耗能阻尼拉杆，提供多个方向的约束力，形成整体超静定结构，增加了传力路径，避免爬架自由端过长而导致提升时发生不可恢复的扭转变形和单侧挠曲的情况发生，有效减小了爬架长行程提升造成的不稳定和损伤。
24.3、本发明的施工方法通过安装竖向的承力柱对层高进行划分，并通过顶部拉结组件在承力柱的内侧和两侧安装耗能阻尼拉杆，通过槽钢连墙件在承力柱的上部与结构主体
之间拉结固定，共同辅助承力柱受力，为爬架提供可靠的附着条件，使爬架通过附墙支座附着在承力柱上，缩短了爬架提升跨越层高较高的楼层时的竖向悬臂长度，提高了爬架的提升安全性、架体完好性及其在复杂建筑体系中的适用性。
25.4、本发明结构简单，易于取材和支座，安装便捷、灵活，使用安全性高，能在保证施工安全的基础上加快施工进度，简化施工工艺和人工消耗，同时减小对结构主体的损伤和破坏，降低后期修补费用，有效控制施工成本，具有良好的推广应用价值。
附图说明
26.图1是本发明长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置的俯视图；
27.图2是本发明长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置的安装示意图；
28.图3是本发明长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置中承力柱与底部固定组件和顶部拉结组件的结构示意图；
29.图4是本发明长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置中承力柱与底部固定组件和顶部拉结组件的主视图；
30.图5是本发明长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置中承力柱与底部固定组件和顶部拉结组件的侧视图。
31.图中，1承力柱，11拉结耳板，12槽钢连墙件，2耗能阻尼拉杆，3楼层梁板，31第一安装件，32第二安装件，4爬架，41附墙支座，51固定端板，52固定侧板，53安装孔，61连接板，62第一连接耳板，63第二连接耳板，64吊耳。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
33.请参见附图1和附图2，一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置，包括承力柱1、底部固定组件、耗能阻尼拉杆2和顶部拉结组件；楼层梁板3上预埋有第一安装件31和第二安装件32，底部固定组件设置在承力柱1的底部，使承力柱1通过底部固定组件经第一安装件31竖直安装在楼层梁板3上；承力柱1平行设置在爬架4的内侧(以建筑结构的室内部分为内侧，建筑结构的室外部分为外侧)，承力柱1的顶部安装有附墙支座41，使爬架4能通过附墙支座41与承力柱1固定连接；顶部拉结组件设置在承力柱1的顶部，若干根耗能阻尼拉杆2的一端分别通过顶部拉结组件与承力柱1的顶部连接，若干根耗能阻尼拉杆2的另一端分别通过若干个第二安装件32拉结在楼层梁板3上。
34.承力柱1的高度可根据楼层的层高和爬架悬臂行程限制进行适应性调整,承力柱1竖向安装在相邻楼层梁板3之间，用于缩短爬架悬臂行程，优选的，承力柱1的高度为楼层高度的1/2。承力柱1上的附墙支座41为爬架4提供层间额外的附着点，解决了爬架4无层间附着点而导致悬臂行程过长和超限的问题，爬架4和外部荷载可通过本发明的支撑装置传递至楼层梁板3，传力直接有效，减小其他常规设置的附墙支座41的荷载分配，若干根耗能阻尼拉杆2形成多个方向的约束结构，防止爬架4立面外倾失稳，保证了爬架4的使用安全，耗能阻尼拉杆2的数量也可根据实际工程情况进行适应性调整。
35.请参见附图1至附图5，所述的底部固定组件包括固定端板51和固定侧板52；固定端板51的一端垂直连接在承力柱1的下端面上，一对固定侧板52分别平行连接在承力柱1的
底部两侧端面上，一对固定侧板52与固定端板51连接成u型槽结构，承力柱1的下端位于u型槽结构内；固定端板51的另一端形成有安装孔53，使固定端板51通过安装孔53经安装件31与楼层梁板3固定连接。第一安装件31可采用螺杆，安装孔53可采用螺孔，使固定端板51通过螺帽固定在第一安装件31上，从而保证承力柱1与楼层梁板3之前的固定连接。固定端板51和固定侧板52可采用钢板制成。
36.请参见附图1至附图5，所述的顶部拉结组件包括连接板61、第一连接耳板62和第二连接耳板63；连接板61呈倒u形结构并固定套接在承力柱1的上端，第一连接耳板62设置在连接板61的内侧面上，两个第二连接耳板63设置在连接板61的两侧面上；第一连接耳板62和两个第二连接耳板63上均形成有连接孔，使其中一根耗能阻尼拉杆2的一端分别通过连接件21经连接孔连接在第一连接耳板62上，另两根耗能阻尼拉杆2的一端通过连接件21经连接孔连接在第二连接耳板63上。连接板61、第一连接耳板62和第二连接耳板63可采用钢板制成。
37.爬架4在停留和提升过程中有水平荷载作用，而承力柱1作为悬臂构件，当顶部的附墙支座41处水平荷载超过承力柱1自身刚度时，承力柱1会出现挠曲屈服现象，通过内侧和两侧的耗能阻尼拉杆2限制承力柱1的平面位移，同时吸收水平向荷载，避免在使用支撑装置的楼层由于外部水平荷载过大对承力柱1造成破环，加强了支撑装置的有效性，多向传力耗能，减弱不利效应，降低外部扰动对爬架4在停留和提升阶段的影响，增加支撑位置上附墙支座41的约束性。
38.所述的另两根耗能阻尼拉杆2位于同一平面内且关于承力柱1对称设置，其中一根耗能阻尼拉杆2所在的平面与另两根耗能阻尼拉杆2所在的平面垂直，使三根耗能阻尼拉杆2呈t形结构分布。爬架4作为施工外防护措施，使用期间将承受施工荷载、风雨荷载等外力，尤其在超高层结构中，高空风荷载的效应强，对爬架4的附着要求高，在层高较高的楼层停留且爬架4不具备附着条件时，通过支撑装置提供额外附墙支座，利用耗能阻尼拉杆2的耗能特性，在附着薄弱点提高该附墙支座位置的稳定性。
39.所述的连接板61的顶部设有吊耳64，可用于通过吊绳连接至起吊设备，便于整个支撑装置的吊装到位。
40.请参见附图1和附图2，每个所述的第二安装件32上均设有第三连接耳板33，第三连接耳板33上形成有连接孔，使耗能阻尼拉杆2的另一端通过连接件21经连接孔连接在第三连接耳板33上。通过螺栓螺母在第一连接耳板62、第二连接耳板63、第三连接耳板33上的连接固定，能适应耗能阻尼拉杆2的安装倾斜角度，保证耗能阻尼拉杆2的阻尼耗能效果。第三连接耳板33可采用钢板制成。
41.请参见附图1至附图5，所述的承力柱1的上部两侧分别设有拉结耳板11，拉结耳板11通过槽钢连墙件12与结构主体(如结构柱、墙体等)连接。承力柱1、槽钢连墙件12和耗能阻尼拉杆2共同承载爬架4在承力柱1上的附墙支座41处的荷载，减小了爬架4在结构主体上常规安装的附墙支座41的荷载，保证了爬架4的结构稳定性。
42.优选的，所述的拉结耳板11位于承力柱1的全高的2/3处，确保承力柱1受力的稳定性，拉结耳板11可采用钢板制成。
43.请参见附图1，一种长行程超限悬臂爬架提升的支撑装置的施工方法，包括以下步骤：
44.步骤1：根据楼层高度制作支撑装置。支撑装置的数量和设置间距可根据爬架4的悬臂长度、附着要求等适应性调整。
45.在设计制作支撑装置时，可利用有限元模拟软件对支撑装置进行受力分析，明确支撑装置的抗力性能是否满足爬架4的附着要求，确定应力集中位置，考虑变形条件，可根据不同爬架形式、架体重量、整体高度、风荷载取值等参数优化承力柱1的设计，同时配合bim建模软件将支撑装置放置于混凝土结构楼层模型中，对每个支撑装置进行编号，指导三维技术交底和现场安装，既实现了附墙支座的布置，又保证了架体的多约束。承力柱1可采用20#工字钢制成。
46.步骤2：通过定位放线确定支撑装置的安装位置，并将承力柱1的下端通过底部固定组件经第一安装件31固定在楼层梁板3上，使承力柱1竖向设置并平行设置在爬架4的内侧。
47.在安装该支撑装置的楼层浇筑楼层梁板3的混凝土前，须先根据支撑装置的承力柱1平面定位准确放线，明确每个支撑装置的安装位置，特别对于固定端板51的第一安装件31的预埋位置需要严格按照图纸预埋，第一安装件31可采用螺杆，保证预埋施工质量。
48.施工过程中，承力柱1安装前必须先对楼层梁板3的混凝土板面进行找平，清理碎石碎渣，保证固定端板51与楼层梁板3的全截面接触贴合。
49.支撑装置的承力柱1的垂直度需要严格保证，主要从制作阶段和安装阶段进行校正和控制，制作时要按照加工图纸选择材料，接口焊接均为满焊，符合焊接质量；安装阶段通过底部固定组件和耗能阻尼拉杆2约束调整支撑装置垂直度。
50.步骤3：在承力柱1的内侧和两侧与楼层梁板3之间，通过顶部拉结组件和第二安装件32连接若干根耗能阻尼拉杆2。
51.步骤4：承力柱1的上部通过拉结耳板11经槽钢连墙件12与结构主体连接。
52.步骤5：在承力柱1和结构主体上安装附墙支座41，使爬架4通过附墙支座41附着在承力柱1和结构主体上，通过承力柱1上的附墙支座41缩短爬架4的悬臂长度。
53.安装在所述的承力柱1上的附墙支座41与常规安装在结构主体上的附墙支座41位于同一竖直线上，保证爬架4的整体结构稳定性。
54.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，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。