一种超高锥形钢塔分段提升安装装置及安装方法

技术领域

本发明涉及建筑钢结构安装技术领域，特别是一种超高锥形钢塔分段提升安装装置及安装方法。

背景技术

钢筋结构的安装常用方法是采用起重设备进行吊装就位并固定。常规的吊装方法一般适合在地面上进行或是高塔起吊较轻的钢构件进行高空拼装，对于在超高层建筑屋顶的超高锥形钢塔就很难采用常规的吊装方法来进行安装就位并固定：一是起重设备的起吊高度不能满足要求；二是锥形钢塔的重量大，一般的高塔起重设备不能满足吊装要求；三是锥形钢塔的高空拼接危险性较大，同时难以保证连接的质量。

如有一超高层建筑在其屋顶设置有钢结构及锥形钢塔，塔高34m，重量约20吨，安装高度175m～209m，项目上安装的塔式起重机无法满足吊装要求，要在保证安全及质量的前提下，如何顺利地完成该项目的屋顶锥形钢塔的安装是急需解决的问题，因此需针对超高层屋顶锥形钢塔的安装研发了一套辅助安装装置，即一种超高锥形钢塔分段提升安装装置，以便对超高锥形钢塔进行安装，既能满足锥形钢塔安装的安全要求，又能保证锥形钢塔的安装质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超高锥形钢塔分段提升安装装置，既能满足锥形钢塔安装的安全要求，又能保证锥形钢塔的安装质量。

根据本发明的一个方面，涉及了一种超高锥形钢塔分段提升安装装置，包括锥形钢塔，所述锥形钢塔为分段式可拆卸结构，锥形钢塔包括立柱、横梁，还包括外装置、内装置、提升受力架、牵引设备、牵引钢丝绳，所述内装置活动连接在外装置的内部，内装置与锥形钢塔连接，所述提升受力架与锥形钢塔连接，提升受力架通过牵引钢丝绳与牵引设备连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述外装置包括：外钢横梁、外立柱、导向轮，所述外装置由外钢横梁与4根外立柱构成框型架体，框型架体连接安装在屋顶，所述导向轮设置安装在外立柱的内侧；

所述内装置包括：内固定横梁、内调节横梁、内立柱，所述内装置为分段式多层框架结构，每层框架结构由2根内固定横梁、2根内调节横梁与4根内立柱构成；内调节横梁活动连接在内固定横梁上，通过调节2根内调节横梁之间的距离与锥形钢塔的截面相适配；

内装置分段式多层框架结构活动连接在外装置框型架体的内部，内立柱通过外立柱内侧的导向轮在竖直方向活动；

所述提升受力架包括：提升横梁，所述提升横梁与锥形钢塔的横梁相连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述外装置还包括缆风绳，外装置框型架体通过缆风绳与屋顶加强固定连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述内装置还包括支撑腹杆，内装置的框架结构之间通过支撑腹杆连接支撑。

根据本发明的至少一个实施方式，内装置还包括约束装置，所述约束装置活动连接在内调节横梁的顶部，约束装置的内侧面设有弧面结构，弧面结构的弧形与锥形钢塔的立柱相适配。

根据本发明的至少一个实施方式，所述约束装置还设有加劲板。

根据本发明的至少一个实施方式，所述提升受力架还包括两组动滑轮，两组动滑轮分别连接安装在提升横梁的两侧，所述外装置顶部的外钢横梁设有导向滑轮，两组牵引钢丝绳的一端固定连接在外装置顶部的外钢横梁上、另一端分别绕过动滑轮、导向滑轮后汇合成一根与牵引设备连接。

根据本发明的至少一个实施方式，超高锥形钢塔分段提升安装装置的安装方法，包括以下步骤：

1)外装置与混凝土结构屋顶通过预埋螺栓进行连接，在外装置四角的外立柱顶部设置缆风绳，外装置安装就位后调整垂直度达到要求将其固定；

2)将锥形钢塔分割成多段并进行从上至下编号：第一节、第二节、……、第N节，安装时从顶部开始依次安装；

3)将第一节锥形钢塔放置在外装置内，在第一节锥形钢塔的顶部设置可拆卸的吊锤，将内装置连接安装在外装置内部，通过调节两根内调节横梁之间的距离与锥形钢塔的截面相适配，调节约束装置对锥形钢塔的立柱进行紧密接触，完成内装置对锥形钢塔的约束，通过内装置调整好锥形钢塔的平面位置和垂直度；

4)连接安装提升受力架，将提升受力架的提升横梁连接安装在锥形钢塔的横梁上并连接牢固；

5)安装牵引钢丝绳，牵引钢丝绳通过动滑轮、导向滑轮与牵引设备连接；

6)操作牵引设备进行提升，提升受力架在牵引钢丝绳的带动下抬升，同时带动第一节锥形钢塔进行提升，第一节锥形钢塔在内装置的约束下垂直向上移动，提升高度至便于安装下一节锥形钢塔的位置，停止牵引设备；

7)重复上述步骤3)-6)安装剩余多段锥形钢塔，内装置为分段式多层框架结构，约束下一节锥形钢塔的内装置框架结构连接安装在约束上一节锥形钢塔的内装置框架结构的底部，锥形钢塔全部安装完成后，拆除外装置、内装置。

根据本发明的至少一个实施方式，所述步骤6)中，提升第一节锥形钢塔到位后，采用辅助的提升设备将锥形钢塔与外装置连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述步骤6)、步骤7)中，当锥形钢塔超出外装置时，在锥形钢塔的四角设置缆风绳。

本发明的实质性特点和进步是：

本发明的超高锥形钢塔安装装置，具有以下明显技术效果：

(1)采用本装置可以减少对起重设备的依赖，也可以减少搭设大量高空辅助安装的操作架体。

(2)采用本装置可以实现锥形钢塔的平面定位和垂直度的控制，可以一步安装就位完成，避免二次移动。

(3)该装置的内装置为分段式多层框架结构，内装置约束着锥形钢塔向上移动，当最顶部的内装置分节完全超出外装置顶部时，将其拆卸可以再安装到底部进行接长，内装置采用分段式设计，方便了高空拆卸和再安装，同时可以实现重复利用。

(4)提升系统采用提升受力架两侧各设置一组动滑轮组合，两组牵引钢丝绳的一端固定连接在外装置顶部的外钢横梁上、另一端分别绕过动滑轮、导向滑轮后汇合成一根与牵引设备连接，可以实现提升的同步，也可以降低对提升设备的提升能力要求。

综上所述，本发明装置的制作、安装方法简单，安全可靠，具有定位锥形钢塔和控制其垂直度的功能，同时提升系统可以实现提升过程的同步和降低对提升设备提升负荷的要求。整套装置的加工制作简单、提升过程控制容易操作、安全可靠，既能满足锥形钢塔安装的安全要求，又能保证锥形钢塔的安装质量。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的主视结构示意图。

图2是根据本发明一个实施方式的外装置的主视结构示意图。

图3是图2外装置的俯视结构示意图。

图4是根据本发明一个实施方式的内装置的主视结构示意图。

图5是图4内装置的俯视结构示意图。

图6是根据本发明一个实施方式的提升受力架的结构示意图。

图7是锥形钢塔第一节安装、提升的示意图。

图8是锥形钢塔第二节安装、提升的示意图。

图9是锥形钢塔第三节安装、提升的示意图。

图10是锥形钢塔安装过程横截面结构示意图。

图11是锥形钢塔安装完成的示意图。

图中零部件序号及名称：

锥形钢塔1、提升受力架2、内装置3、外装置4、导向轮5、外钢横梁6、导向滑轮7、牵引钢丝绳8、牵引设备9、缆风绳10、外立柱11、内固定横梁12、约束装置13、内立柱14、支撑腹杆15、内调节横梁16、提升横梁17、动滑轮18。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

在本发明的至少一个实施例中，如图1-图11所示，本发明提供了一种超高锥形钢塔分段提升安装装置，包括锥形钢塔1，所述锥形钢塔1为分段式可拆卸结构，锥形钢塔1包括立柱、横梁，还包括外装置4、内装置3、提升受力架2、牵引设备9、牵引钢丝绳8，所述内装置3活动连接在外装置4的内部，内装置3与锥形钢塔1连接，所述提升受力架2与锥形钢塔1连接，提升受力架2通过牵引钢丝绳8与牵引设备9连接。

根据本发明的又一个实施方式，所述外装置4包括：外钢横梁6、外立柱11、导向轮5，所述外装置4由外钢横梁6与4根外立柱11构成框型架体，框型架体连接安装在屋顶，所述导向轮5设置安装在外立柱11的内侧；

所述内装置3包括：内固定横梁12、内调节横梁16、内立柱14，所述内装置3为分段式多层框架结构，每层框架结构由2根内固定横梁12、2根内调节横梁16与4根内立柱14构成；内调节横梁16活动连接在内固定横梁12上，通过调节2根内调节横梁16之间的距离与锥形钢塔1的截面相适配；

内装置3分段式多层框架结构活动连接在外装置4框型架体的内部，内立柱14通过外立柱11内侧的导向轮5在竖直方向活动；

所述提升受力架2包括：提升横梁17，所述提升横梁17与锥形钢塔1的横梁相连接。

根据本发明的又一个实施方式，所述外装置4还包括缆风绳10，外装置4框型架体通过缆风绳10与屋顶加强固定连接。

根据本发明的又一个实施方式，所述内装置3还包括支撑腹杆15，内装置3的框架结构之间通过支撑腹杆15连接支撑。

根据本发明的又一个实施方式，所述内装置3还包括约束装置13，所述约束装置13活动连接在内调节横梁16的顶部，约束装置13的内侧面设有弧面结构，弧面结构的弧形与锥形钢塔1的立柱相适配。

根据本发明的又一个实施方式，所述约束装置13还设有加劲板。

根据本发明的又一个实施方式，所述提升受力架2还包括两组动滑轮18，两组动滑轮18分别连接安装在提升横梁17的两侧，所述外装置4顶部的外钢横梁6设有导向滑轮7，两组牵引钢丝绳8的一端固定连接在外装置4顶部的外钢横梁6上、另一端分别绕过动滑轮18、导向滑轮7后汇合成一根与牵引设备9连接。

实施例：

本发明超高锥形钢塔分段提升安装装置，由外装置4、内装置3、提升受力架2、牵引设备9及牵引钢丝绳8组合安装，外装置4安装在屋顶楼面上，内装置3随着锥形钢塔1的安装就位提升分段安装及拆卸再安装，提升受力架2连接安装在锥形钢架的横梁上，可以很好的传递受力，整套装置的加工制作非常简单，提升过程控制也容易操作，具有较好的实用性。

具体各部件的制作及安装如下：

1.外装置4的设计、制作及安装(参见图1-图3所示)

(1)外装置4的设计及制作

1)外装置4的平面尺寸根据锥形钢塔1底部的外尺寸来确定，一般预留内部每边的操作空间为800mm～1000mm为宜，高度根据锥形钢塔1的高度而定，一般为锥形钢塔1高度的1/3为宜。

2)外装置4的形式及采用的钢构材料应经过安全计算来确定，能够满足锥形钢塔1安装的稳定性要求，也要满足强度及刚度的要求，本发明的外装置4可采用钢管来制作而成，钢管截面的大小及厚度经受了计算来确定，同时要兼顾在其内部安装的导向轮5间距的要求。

3)外装置4内部设计有可以约束内部装置的导向轮5，能够将内装置3约束其平面位置不偏移，只能沿着竖直方向上下移动。

4)外装置4的顶部设有外钢横梁6，外钢横梁6用来固定提升系统的牵引钢丝绳8及安装在顶部的导向轮5。

5)外装置4的杆件连接采用焊接完成。

(2)外装置4的安装

1)外装置4与混凝土结构屋顶通过预埋螺栓进行连接。

2)在外装置4四角的外立柱11顶部设置缆风绳10，增加外装置4的稳定性，缆风绳10的倾角45°～60°为宜，缆风绳10的直径不小于φ20mm，应根据计算来确定。

3)外装置4的安装垂直度控制在高度的0.3％以内。

2.内装置3的设计、制作及安装

内装置3为内装置3为分段式多层框架结构，参见图1、图4、图5所示：

(1)内装置3包括：内固定横梁12、内调节横梁16、内立柱14，内立柱14紧贴着外装置4的导向轮5安装。内装置3采用分段式设计及安装，每段的长度控制在1500mm以内，根据实际进行定尺寸，上下段的内立柱14采用螺栓进行连接，框架结构之间通过支撑腹杆15连接支撑。

(2)内装置3的内固定横梁12上根据锥形钢塔1的截面变化范围，间隔一定的距离开有螺栓孔，可以适应锥形钢塔1的变截面要求，内调节横梁16可以通过螺栓孔进行连接牢固。

(3)内调节横梁16设置有约束装置13，约束装置13的内侧面设有弧面结构，弧面结构的弧形与锥形钢塔1的立柱相适配。约束装置13通过螺栓活动连接在内调节横梁16，共同起到约束锥形钢塔1平面位置的作用。

(4)内装置3采用型钢制作而成，型钢的截面应经过受力计算确定。

3.提升系统的设计、制作及安装

提升系统包括分提升受力架2、牵引钢丝绳8、滑轮组、牵引设备9，参见图1、图6所不：

(1)提升受力架2两端设计有提升横梁17，在提升横梁17两端的内侧设置有动滑轮18，提升受力架2另一方向的横梁与锥形钢塔1的横梁相连接，将锥形钢塔1的力传递至两端的提升横梁17再传递到牵引钢丝绳8上，通过牵引设备9就可以将锥形钢塔1提升。

(2)在外装置4的顶部设置有外钢横梁6，在外钢横梁6上可以将一端的牵引钢丝绳8固定，同时外钢横梁6上还安装有起转向作用的导向滑轮7，牵引钢丝绳8绕过动滑轮18、再绕过转向的导向滑轮7后在牵引设备9的前端适当位置将提升受力架2左右的两组牵引钢丝绳8汇合成一根，可以实现提升的同步，也可以降低对提升设备的提升能力要求。

(3)牵引设备9可以采用卷扬机，也可以采用电动葫芦，牵引设备9的提升能力要满足起重量的要求并有一定的富余量，一般控制在起重量的1.5～2.0倍。

(4)牵引设备9与屋顶楼面连接或是安装在外装置4上，要满足抗滑移的要求。

本发明的工作原理及过程：

本超高锥形钢塔分段提升安装装置的安装方法，包括以下步骤：

1)外装置4与混凝土结构屋顶通过预埋螺栓进行连接，在外装置4四角的外立柱11顶部设置缆风绳10，外装置4安装就位后调整垂直度达到要求将其固定。

2)将锥形钢塔1分割成多段并进行从上至下编号：第一节、第二节、……、第N节，安装时从顶部开始依次安装。

3)将第一节锥形钢塔1放置在外装置4内，在第一节锥形钢塔1的顶部设置可拆卸的吊锤，将内装置3连接安装在外装置4内部，通过调节两根内调节横梁16之间的距离与锥形钢塔1的截面相适配，调节约束装置13对锥形钢塔1的立柱进行紧密接触，完成内装置3对锥形钢塔1的约束，通过内装置3调整好锥形钢塔1的平面位置和垂直度。

4)连接安装提升受力架2，将提升受力架2的提升横梁17连接安装在锥形钢塔1的横梁上并连接牢固。

5)安装牵引钢丝绳8，牵引钢丝绳8通过动滑轮18、导向滑轮7与牵引设备9连接。

6)操作牵引设备9进行提升，提升受力架2在牵引钢丝绳8的带动下抬升，同时带动第一节锥形钢塔1进行提升，第一节锥形钢塔1在内装置3的约束下垂直向上移动，提升高度至便于安装下一节锥形钢塔1的位置，停止牵引设备9。参见图7所示。

提升第一节锥形钢塔1到位后，采用辅助的提升设备将锥形钢塔1与外装置4连接。起到保险作用和防止提升装置的设备失灵而发生坠落。

7)将第二节锥形钢塔1安装在第一节锥形钢塔1的底部，由于内装置3为分段式多层框架结构，约束第二节锥形钢塔1的内装置3框架结构连接安装在约束第一节锥形钢塔1的内装置3框架结构的底部，开始重复上述步骤3)-步骤6)，完成第二节锥形钢塔1的安装。参见图8所示。

8)将第三节锥形钢塔1安装在第二节锥形钢塔1的底部，由于内装置3为分段式多层框架结构，约束第三节锥形钢塔1的内装置3框架结构连接安装在约束第二节锥形钢塔1的内装置3框架结构的底部，开始重复上述步骤3)-步骤6)，完成第三节锥形钢塔1的安装。参见图9所示。

9)直至完成剩下全部锥形钢塔1的安装后，拆除外装置4、内装置3。参见图10所示。

当锥形钢塔1超出外装置4时，在锥形钢塔1的四角设置缆风绳10。

当最顶部的内装置3分段完全超出外装置4的顶部时，将超出部分拆卸后可以再安装到内装置3底部进行接长。内装置3采用分段式设计，方便了高空拆卸和再安装，同时可以实现重复利用。

本发明超高锥形钢塔分段提升安装装置及安装方法，加工制作简单、提升过程控制容易操作、安全可靠，既能满足锥形钢塔安装的安全要求，又能保证锥形钢塔的安装质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。