鋼結構安裝用的自動頂升系統的制作方法

本發明涉及鋼結構施工領域，特指一種鋼結構安裝用的自動頂升系統。

背景技術：

隨著社會老齡化程度不斷加深，近年來我國勞動力市場供應逐漸萎縮，勞動力成本迅速攀升，縱觀世界各發達國家發展歷程，我國未來建筑市場必定從勞動密集型向技術密集型轉變，我國當前正在大力推進建筑工業化改革，這也是未來建筑行業發展的唯一出路。

隨著勞動力市場價格的迅速攀升，建筑材料成本在項目建造中所占的比重將越來越低，尤其是近年我國鋼材產能嚴重過剩，鋼材價格在未來一段時間內將低位保持相對穩定，鋼結構建筑將會得到進一步發展，與傳統施工安裝方法相比，技術革新能夠進一步提高鋼結構安裝施工速度、安全和質量，鋼結構建筑的經濟效益和社會效益將大大凸顯。

現有的鋼結構建筑的施工采用在工廠預拼或者現場拼裝，再利用塔吊吊裝而后在高空拼接形成，高空拼接時需要在已完成的鋼結構上設置操作平臺，為施工人員提供作業空間，在施工完成一層結構后，需要將操作平臺移動至已完成該層結構上再繼續拼接施工，操作平臺的移動通常是采用人工搬運或者拆卸后利用塔吊吊運，這樣的施工方法效率較低，勞動力需求較高，成本也較高。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種鋼結構安裝用的自動頂升系統，解決現有的鋼結構施工中需要人工移動操作平臺或者人工拆卸操作平臺再利用塔吊吊運而使得施工效率較低、勞動力需求較高且成本也較高的問題。

實現上述目的的技術方案是：

本發明提供了一種鋼結構安裝用的自動頂升系統，包括：

附著于鋼結構的爬架結構，所述爬架結構設于所述鋼結構的外側；以及

安裝于所述爬架結構底部的液壓頂升機構，所述液壓頂升機構的頂部與所述爬架結構的底部鉸接，所述液壓頂升機構的底部安裝有球形鉸接的受力底座，所述受力底座置于所述鋼結構上對應的承托件上，通過所述液壓頂升機構頂升所述爬架結構從而實現了所述爬架結構沿所述鋼結構爬升。

采用附著在鋼結構的爬架結構和安裝在爬架結構底部的液壓頂升機構，實現了可沿著爬架結構自動爬升的自動頂升系統，該自動頂升系統的自動爬升，解決了現有施工中需要人工移動操作平臺或者人工拆卸操作平臺再利用塔吊吊運而使得施工效率較低、勞動力需求較高且成本也較高的問題。且液壓頂升機構的頂部和底部均采用鉸接，使得液壓頂升機構符合二力桿受力特性，確保液壓頂升機構一直處于軸向受壓狀態，避免了受彎的不利工況，提高了系統的整體穩定性和安全可靠性。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述液壓頂升機構的頂部安裝有安裝座，所述安裝座上立設有一對安裝板；所述爬架結構的底部插設于一對安裝板之間并通過連接軸緊固連接所述的一對安裝板和所述爬架結構的底部，從而實現了所述爬架結構的底部與所述液壓頂升機構的鉸接。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述爬架結構包括多個支撐立柱和設于所述支撐立柱頂部的環形梁，所述支撐立柱的頂部與所述環形梁的底部鉸接。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述支撐立柱的頂部固設有第一支座，所述第一支座上設有第一連接耳板；

所述環形梁的底部固設有與所述第一支座對應的第二支座，所述第二支座上設有一對第二連接耳板，所述第一連接耳板插設于一對第二連接耳板之間并通過銷軸緊固連接所述第一連接耳板和所述的一對第二連接耳板，從而實現了所述第一支座和所述第二支座鉸接。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，還包括固設于所述支撐立柱上靠近所述鋼結構的一側的限位軌道，所述限位軌道的頂部和底部均設有倒角結構；

所述鋼結構上對應所述限位軌道裝設有限位件，所述限位件上設有限位板，且所述限位板上開設有供所述限位軌道穿過的t形限位槽，從而通過所述t形限位槽限位拉結所述限位軌道，進而實現了限位拉結所述支撐立柱。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述支撐立柱上設有支撐牛腿，所述支撐牛腿與所述限位軌道間留設有間隙，所述支撐牛腿上吊掛有活動抽插式支撐板，所述活動抽插式支撐板置于所述限位件上并承托所述支撐牛腿，從而實現了支撐所述支撐立柱。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述爬架結構還包括斜向連接于所述支撐立柱間斜撐桿。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述環形梁包括相對設置的一對橫梁和相對設置一對縱梁，所述橫梁和所述縱梁圍合連接形成方框結構，所述橫梁和所述縱梁包括多個可拆卸連接的拼接梁，通過調整所述拼接梁的數量而使得所述環形梁的尺寸適配于所述鋼結構的施工區域的尺寸。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述橫梁的每一拼接梁的端部處均固設有供與所述縱梁連接的預留連接板，所述縱梁的端部抵靠于所述橫梁端部處的拼接梁并與對應的預留連接板固定連接。

本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的進一步改進在于，所述液壓頂升機構為千斤頂。

附圖說明

圖1為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統附著于鋼結構建筑的結構示意圖。

圖2為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的結構示意圖。

圖3為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統中支撐立柱連接處的結構放大示意圖。

圖4為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統中支撐立柱和液壓頂升機構的結構示意圖。

圖5為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統中支撐立柱上限位軌道和鋼結構上的限位件連接的結構示意圖。

圖6為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統中支撐立柱上限位軌道和鋼結構上的限位件連接的俯視圖。

圖7為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統中支撐立柱上的支撐牛腿支撐連接的結構示意圖。

圖8為本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的受力分析圖。

圖9至圖11為本發明鋼筋安裝用的自動頂升系統的爬升結構中環形梁拆卸拼接梁過程的分解結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

參閱圖1，本發明提供了鋼結構安裝用的自動頂升系統，附著于鋼結構的外側，實現了隨著鋼結構施工而自動爬升的功能。該自動頂升系統為鋼結構施工提供了自動爬升的安裝基礎，在該自動頂升系統的頂部可以連接施工作業平臺，可利用自動頂升系統的自動爬升實現了施工作業平臺的自動爬升，解決了現有的鋼結構施工中需要人工移動操作平臺或者人工拆卸操作平臺再利用塔吊吊運而使得施工效率較低、勞動力需求較高且成本也較高的問題。該施工作業平臺可以為固定的操作平臺，可以為可移動調節的操作平臺，固定的操作平臺可以掛設在自動頂升系統上，可移動調節的操作平臺可以固定在自動頂升系統的頂部，無論是固定的操作平臺還是可移動調節的操作平臺均可利用自動頂升系統的爬升而實現自動爬升。該自動頂升系統還可以為吊裝結構提供安裝基礎，利用已安裝完成的鋼結構作為受力基礎，將吊裝結構安裝在自動頂升系統的頂部，利用吊裝結構實現鋼結構施工中構件的吊裝作業。下面結合附圖對本發明鋼結構安裝用的自動頂升系統的結構進行說明。

如圖1和圖2所示，本發明的用于鋼結構施工的自動頂升系統20包括附著于鋼結構10的爬架結構21和安裝于爬架結構21底部的液壓頂升機構22，爬架結構21設于鋼結構10的外側，該鋼結構10包括多個鋼構件，由鋼構件拼裝形成，鋼結構的施工，包括鋼結構建筑的拼裝施工，也包括鋼構件的裝配式施工。液壓頂升機構22的頂部與爬架結構21的底部鉸接，液壓頂升機構22的底部安裝有球形鉸接的受力底座221，鋼結構10上對應安裝有承托件24，受力底座221置于該對應的承托件24上。通過液壓頂升機構頂升爬架結構21從而實現了爬架結構21沿鋼結構10爬升。

本發明的液壓頂升機構22的頂部和底部均采用鉸接的方式連接，這樣的設計使得液壓頂升機構符合二力桿的受力特性，二力桿是指不計自重的剛性構件其受二力作用而處于平衡。也就是說液壓頂升機構22頂部受到的爬架結構21的壓力和底部受到的鋼結構10的支撐力二力平衡，且壓力和支撐力均通過液壓頂升機構22的幾何中心，保證了液壓頂升機構22在頂升過程一直處于軸向受壓狀態，避免了液壓頂升機構22受彎的不利工況，提高了系統的整體穩定性和安全可靠性。

具體地，液壓頂升機構22的底部固設有球形結構，受力底座221的頂面設有與所述球形結構相適配的凹槽，所述球形結構插設于所述凹槽內，所述球形結構可于所述凹槽內轉動。該承托件11為牛腿結構，該牛腿結構固設于鋼結構10的鋼立柱上，該牛腿結構的頂部形成有承托臺，受力底座221置于該承托臺上，通過牛腿結構的承托臺支撐住受力底座221，以及液壓頂升機構22。在該牛腿結構還包括加勁肋板，該加勁肋板設于鋼結構10的鋼立柱的兩側并與鋼立柱固定連接，從而增強鋼立柱的連接強度。結合圖3和圖4所示，較佳地，在爬架結構21上通過鋼索吊掛連接有活動抽插式支撐板214，在牛腿結構上設有位于承托臺上方的夾持板，該夾持板和承托臺之間留設有間隙，在將液壓頂升機構22的受力底座221放置于牛腿結構上的承托臺上之前，先將活動抽插式支撐板214放置于承托臺上并且將該活動抽插式支撐板214插設在承托臺和夾持板之間，從而通過承托臺和夾持板來夾持限位該活動抽插式支撐板214，再將受力底座221置于該活動抽插式支撐板214上，通過活動抽插式支撐板214來支撐受力底座221。進一步地，結合圖5所示，圖5中所顯示的限位件12的結構與承托件11的結構相比僅多了限位板121，兩者均為牛腿結構，下面結合圖5對牛腿結構的具體結構進行說明：牛腿結構包括加強板141、梯形板142、夾持板143以及加勁肋板144，梯形板142為多個且間隔設置，梯形板142的直角邊固定連接在鋼結構10的鋼立柱上，且梯形板142的頂部和夾持板143間留設有間隙，梯形板的頂部形成承托臺，在鋼立柱上安裝牛腿結構時，將多個梯形板142并排且間隔的固定在鋼立柱的上翼緣板的外表面，將夾持板143也固定在鋼立柱的上翼緣板的外表面，且夾持板143和梯形板142的頂面之間留設有間隙，將加強板141貼設在上翼緣板的外表面，以對鋼立柱的上翼緣板進行加固，再將多個加勁肋板144夾設在腹板的兩側，并且與鋼立柱的腹板、上翼緣板和下翼緣板均固定連接，通過加勁肋板144對鋼立柱安裝牛腿結構處進行加固。結合圖5所示，液壓頂升機構22的頂部安裝有安裝座251，該安裝座251上立設有一對安裝板2511，該一對安裝板2511之間留設有一定的間距，爬架結構21的底部插設于一對安裝板2511之間并通過連接軸252緊固連接一對安裝板2511和爬架結構21的底部，從而實現了爬架結構21的底部與液壓頂升機構22的鉸接，該鉸接方式為銷軸接頭鉸接。較佳地，液壓頂升機構22為液壓千斤頂。液壓千斤頂置于爬架結構21的正下方，兩端為鉸接方式的連接，該液壓千斤頂通過上部的鉸接吊掛在爬架結構21的底部，使得液壓千斤頂頂升作業就位前一直處于自然下垂狀態，兩端鉸接設計使得液壓千斤頂符合二力桿的受力特性，液壓千斤頂頂升過程一直處于軸向受壓狀態，避免了液壓千斤頂受彎的不利工況，提高了系統的整體穩定性和安全可靠性。

較佳地，液壓頂升機構22為液壓千斤頂。液壓千斤頂置于爬架結構21的正下方，兩端為鉸接方式的連接，該液壓千斤頂通過上部的鉸接吊掛在爬架結構21的底部，使得液壓千斤頂頂升作業就位前一直處于自然下垂狀態，兩端鉸接設計使得液壓千斤頂符合二力桿的受力特性，液壓千斤頂頂升過程一直處于軸向受壓狀態，避免了液壓千斤頂受彎的不利工況，提高了系統的整體穩定性和安全可靠性。

作為本發明的另一較佳實施方式，如圖2所示，爬架結構21包括多個支撐立柱211和設于支撐立柱211頂部的環形梁213，支撐立柱211支設于位于頂部的環形梁213的底部，且支撐立柱211與環形梁213鉸接。較佳地，該支撐立柱211呈兩排相對設置。進一步地，該支撐立柱211的頂部與環形梁213的底部采用銷軸接頭鉸接的方式進行鉸接，在支撐立柱211的頂部固設有第一支座241，該第一支座241上設有第一連接耳板2411，環形梁213的底部固設有與第一支座241對應的第二支座242，該第二支座242上設有一對第二連接耳板2421，該一對第二連接耳板2421間留設有一定的間距，第一連接耳板2411插設于一對第二連接耳板2421之間并通過銷軸243緊固連接第一連接耳板2411和一對第二連接耳板2421，從而實現了第一支座241和第二支座242鉸接，進而實現了支撐立柱211和環形梁213鉸接。這樣支撐立柱211的頂部和底部均為鉸接的連接方式，頂部采用銷軸接頭連接的方式，使得連接在環形梁213上的吊裝結構和操作平臺的不向支撐立柱211傳遞彎矩，減小支撐立柱211的附加彎矩，支撐立柱211通過兩端的鉸接連接方式，實現了支撐立柱211的受力特性接近二力桿，對于具有較大長細比的支撐立柱的穩定受力性能有力。進一步地，為提高爬架結構21的穩定性，該爬架結構21還包括斜向連接于支撐立柱211間的斜撐桿212，通過斜撐桿212將多個支撐立柱211拉結在一起，形成了穩定的架體結構。環形梁213可以為多個，環形梁213間隔設于支撐立柱211的外周，通過設置多個環形梁213提高爬架結構21的整體穩定性，環形梁213為閉合的方框結構。

作為本發明的再一較佳實施方式，如圖2和圖9所示，環形梁213包括相對設置的一對橫梁2131和相對設置的一對縱梁2132，橫梁2131和縱梁2132圍合連接形成方框結構，該橫梁2131和縱梁2132包括多個可拆卸連接的拼接梁2133，這樣使得橫梁2131和縱梁2132可通過調整拼接梁2133的數量來調整長度，進而使得環形梁213的尺寸適配于鋼結構10的施工區域的尺寸。拼接梁2133間的可拆卸連接可通過設置在拼接梁2133端部處的連接耳板實現緊固連接，在需要較長的橫梁2131和縱梁2132時，可在橫梁2131和縱梁2132的端部繼續連接拼接梁2133，在需要縮短橫梁2131和縱梁2132的長度時，可將橫梁2131和縱梁2132上端部處的拼接梁2133拆除。為便于縱梁2132和橫梁2131的連接，在橫梁2131的每一個拼接梁2133的端部處均固設有供與縱梁2132連接的預留連接板2134，連接縱梁2132時，將縱梁2132的端部抵靠在橫梁2131端部處的拼接梁2133上并與對應的預留連接板固定連接。如圖9至圖11所示，環形梁213的尺寸可根據實際使用的需要而進行調節，使得該環形梁213能夠適應鋼結構10的截面變化和不同尺寸的鋼結構的施工，爬架結構21的支撐立柱211可根據環形梁213的尺寸適應性的增加或減少。環形梁213的尺寸調節，可以僅改變橫梁2131的長度而不改變縱梁2132的長度，還可以僅改變縱梁2132的長度而不改變橫梁2131的長度，還可以橫梁2131和縱梁2132的長度均改變，本發明中的爬架結構21中的支撐立柱211可以僅設置在橫梁2131的底部，也可以橫梁2132和縱梁2132的底部均設置支撐立柱211。下面以橫梁2131和縱梁2132的長度均變小來說明爬架結構21如何調節尺寸，爬架結構21在爬升過程中，遇到施工的鋼結構10的截面變小時，可減小爬架結構21的尺寸來適應截面變小的鋼結構10的施工工況，具體地，將一側的縱梁2132與兩個橫梁2131的連接解除，拆除兩個橫梁2131端部處的拼接梁2133，拆除拼接梁2133的數量根據鋼結構10的截面來定，拆除完成后，再根據鋼結構10的截面來確定縱梁2132的長度，將另一側的縱梁2132的一端與橫梁2131的連接拆除，而后將該縱梁2132端部的拼接梁拆除，完成后再將該縱梁2132的端部與橫梁2131端部連接，可通過該橫梁2131端部處的預留連接板2134緊固連接。再將側部的縱梁2132上的拼接梁2133進行對應的拆除，然后再與兩個橫梁2131端部處的拼接梁2133上的預留連接板2134緊固連接。實現了環形梁213的尺寸變小，在拆除拼接梁2133時，對應的將其底部連接的支撐立柱211也一同移除。

作為本發明的再又一較佳實施方式，如圖3至圖7所示，本發明的自動頂升系統20還包括固設在支撐立柱211上靠近鋼結構10的一側的限位軌道231，通過該限位軌道231將支撐立柱211限位拉結在鋼結構10的鋼立柱上，相應地，在鋼結構10的鋼立柱上對應限位軌道231裝設有限位件12，該限位件12上設有限位板121，限位板121橫向固設在限位件12上，該限位板121上開設有供限位軌道231穿過的t形限位槽122，從而通過該t形限位槽122限位拉結該限位軌道231，進而實現了限位拉結支撐立柱211。較佳地，該限位軌道231為工字型結構，其中的一個翼緣板固定連接在支撐立柱211上，另一個翼緣板和腹板組成了t形結構，該t形結構剛好與限位板121上的t形限位槽122相適配，在安裝支撐立柱211時，將支撐立柱211上的限位軌道231的頂部從下向上穿過限位板121上的t形限位槽122，這樣使得限位軌道231卡套在限位件12上，限位了支撐立柱211除上下方向外其余方向上的位移，限制了支撐立柱211相對于鋼立柱的前后左右的晃動。進一步地，為便于限位軌道的爬升移動，該限位軌道231的頂部和底部均設有倒角結構2311，該倒角結構2311的截面呈t形，且其截面尺寸為向限位軌道231的頂部或底部逐漸變小的錐形狀，即位于頂部的倒角結構2311的截面尺寸為從頂至底逐漸變大的錐形狀，位于底部的倒角結構2311的截面尺寸為從底至頂逐漸變大的錐形狀，通過倒角結構2311的設置，使得限位軌道231在爬升過程中即使與限位件12間存有偏差也能夠自動的滑入到t形限位槽122內，實現了自動糾偏的功能，使得支撐立柱211爬升順利，而不會出現因偏差卡住不能爬升的問題。更進一步地，在支撐立柱211上設置支撐該支撐立柱211的支撐牛腿232，該支撐牛腿232對應設于位于底部的限位件12的位置處，支撐牛腿232貼設固定在支撐立柱211上，且支撐牛腿232相對的設于限位軌道231的兩側，該支撐牛腿232與限位軌道231間留有空隙。在鋼立柱上安裝的限位件12為牛腿結構，具體結構與承托件11的牛腿結構相同，在限位件12的牛腿結構中的多個梯形板142中，位于中間的兩個梯形板142之間固定連接限位板121，用于讓限位軌道231穿過，支撐牛腿232在支撐立柱211爬升的過程中，從位與外側的兩個梯形板142間穿過，進而不影響支撐立柱211的爬升。在支撐牛腿232上固定連接有鋼索，該鋼索上吊掛有與位于外側的兩個梯形板142頂部形成的承托臺大小適配的活動抽插式支撐板214＇，該活動抽插式支撐板214＇置于位于外側兩個梯形板的頂部并插設于梯形板和夾持板之間的間隙內，用于承托支撐牛腿232，進而為在支撐立柱211爬升到位后為支撐立柱211提供支撐作用，使得支撐立柱211在非爬升過程有獨立的支撐結構來支撐，而不會對底部連接的液壓頂升機構22產生壓力，保證該液壓頂升機構22在非頂升狀態下處于自然下垂的狀態，保證了液壓頂升機構22的使用壽命。

下面對爬架結構21的支撐立柱211和液壓頂升機構22進行受力分析，如圖8所示，支撐立柱211頂部與滑軌31的鉸接節點a為y軸方向銷軸鉸接支座，該頂部的鉸接限制了支撐立柱211在x軸方向的轉動，使其可繞鉸接的端部在y軸方向轉動；支撐立柱211底部與液壓頂升機構22的鉸接節點b為x軸方向銷軸鉸接支座，該底部的鉸接限制了支撐立柱211在y軸方向的轉動，使其可繞鉸接的端部在x軸方向轉動。本發明中的支撐立柱211頂部鉸接節點a處的可轉動方向與底部鉸接節點b處的可轉動方向相垂直，通過頂部y軸方向鉸接底部x軸方向鉸接來連接支撐立柱211，使得支撐立柱211在爬升過程中始終處于豎直狀，且鉸接的端部不向支撐立柱211傳遞彎矩，減小了支撐立柱211的附加彎矩，該支撐立柱211的受力特性接近二力桿。鋼結構10的鋼立柱與支撐立柱211間的限位節點c為限位板121的t形限位槽122對支撐立柱211上的限位軌道231的雙向限位，即實現了x軸方向和y軸方向的雙向限位，進一步增強了該支撐立柱211的結構穩定性，使其能夠牢固穩定的附著在鋼結構10的鋼立柱上。其中的y軸方向為滑軌31的設置方向，x軸方向為與滑軌31相垂直的方向，z軸方向為豎直方向，也即支撐立柱211的爬升方向。液壓頂升機構22底部的鉸接節點d為球形底座全向鉸接。

如圖2所示，較佳地，本發明的爬升體系10中的爬架結構21的設計高度可依據實際施工的鋼結構設計特點進行確定，可按照鋼結構中構件施工特點選定適配的支撐立柱211的高度，例如針對鋼結構安裝四層一流水的施工，可將支撐立柱211的高度設計為七層樓高，底部兩層高度處的支撐立柱211作為支撐，與鋼結構的鋼立柱通過限位軌道和限位件連接，中間四層作為鋼結構安裝層，即為施工層，頂層為桁吊體系的運行空間層，本發明中的爬升架體21的支撐立柱211通過液壓頂升機構和限位軌道與鋼結構的鋼立柱相連，且支撐立柱211間設置有斜撐桿拉結固定，能夠保證爬升體系10的穩定可靠。

以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發明的保護范圍。