用于连体结构整体提升的提升系统的制作方法

1.本公开涉及建筑结构施工技术领域，具体而言，涉及一种用于连体结构整体提升的提升系统。


背景技术：

2.由于社会经济文化的迅速发展，人们对高空连体结构的要求也与日俱增，大跨度、大开间、复杂的高空连体结构也随之快速发展，各类新型的高空连体结构外形也都迸发而出，这为其安装施工方法带来了新的挑战。
3.在大跨度高空连体钢结构中，运用最频繁的结构形式包括钢框架、钢架、钢桁架和网架等。此类大跨度高空连体钢结构的施工技术的核心是结构构件的地面拼装、高空吊装以及就位组装等。目前国内大跨度高空连体钢结构施工方法主要包括：高空散装法、整体吊装法、整体提升法等。
4.高空散装法需要在两座塔楼之间由地面到连体顶部搭设满堂钢管脚手架，高层、超高层建筑连体位置一般较高，脚手架的使用量非常庞大，搭设及拆除所用工期较长，高空作业多，而且如此的高落差极易造成脚手架在施工过程中产生较大侧移、失稳以及强度不足，对施工进度及成本控制都会带来非常不利的影响。
5.整体吊装法需要使用多台履带式起重机或塔式起重机来完成吊装，多机抬吊的同步控制问题极为关键，如果提升速度不一致就会引起升差，从而导致起重设备及结构本身受力不均衡而造成破坏，而且施工现场起重设备起重量有限，塔吊远不能满足大跨度钢桁架连廊的吊装要求。
6.整体提升法是在地面完成结构的拼接组装后，再利用液压提升装置将连体结构整体提升至设计位置，在结构整体提升的过程中还能够对结构柱进行滑模施工。由于大量的工作都可以在地面完成，可形成多点、多线、多面的流水作业，加快拼装进度，加强工程安装精度控制，减少工装脚手架用量，计算机控制同步提升，自动化程度高，缩短施工周期，降低施工费用。
7.实际项目中，一次整体提升钢连体施工速度快，安装精度高，整体提升法慢慢被较多地使用，但是整体提升法对拼装场地及液压设备要求高，以及电气控制和计算机控制、施工监测等要求均较高，同时需要进行施工过程模拟验算，考虑各种不利工况包络设计，事前准备事项繁琐，想要安全、顺利地完成一项大跨度高空连体钢结构的整体提升作业并非易事。且连体结构整体提升引起的主楼的侧向变形基本无法消除，给结构的施工阶段和使用阶段都埋下了安全隐患。因此有必要对整体提升工艺进行优化，以确保能够顺利提升，满足施工和使用的要求。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本公开的目的在于提供一种用于连体结构整体提升的提升系统，使用该提升系统能够实现连体结构快速、安全地提升，提升过程以及使用过程中塔楼基
本不存在水平侧移或者位移可控。
9.上述目的可通过以下技术方案实现：
10.一种用于连体结构整体提升的提升系统，所述连体结构在地面拼装成型，该提升系统包括：
11.提升机构，分别安装在两主体结构面向连体结构的一侧，并连接连体结构，用于整体提升连体结构；
12.平衡机构，分别安装在两主体结构背向连体结构的一侧，用于抵消提升机构的拉力对主体结构底部产生的附加弯矩，并且平衡机构初始状态下被施加预应力；
13.监测机构，至少包括安装在主体结构顶部的第一监测单元，用于在整体提升连体结构过程中实时监测主体结构顶部的水平位移，确保主体结构顶部始终保持无侧移或基本无侧移状态，或者侧移可控。
14.在一些实施例中，所述提升机构由提升支架、提升器和提升钢绞线组成，提升支架连接固定至主体结构，提升器固定在提升支架上，提升钢绞线一端连接提升器，另一端连接连体结构。
15.在一些实施例中，所述监测机构还包括安装在提升机构上的第二监测单元，用于实时监测提升机构的提升荷载。
16.在一些实施例中，所述第二监测单元为安装在提升钢绞线上的光纤应力传感器，用于实时监测提升钢绞线的应力。
17.在一些实施例中，所述平衡机构由平衡支架、张紧器、平衡钢绞线和平衡支座组成，平衡支架连接固定至主体结构，张紧器固定在平衡支架上，平衡钢绞线一端连接张紧器，另一端连接平衡支座。
18.在一些实施例中，所述监测机构还包括安装在平衡机构上的第三监测单元，用于实时监测平衡机构的应力。
19.在一些实施例中，所述第三监测单元为安装在平衡钢绞线上的光纤应力传感器，用于实时监测平衡钢绞线的应力。
20.在一些实施例中，所述平衡支座设置于主体结构地下室顶部，在地下室梁顶或柱顶设置倒u形支座，倒u形支座锚固于梁顶或柱顶，平衡支座通过梁或柱与地下室基础相连。
21.在一些实施例中，所述平衡机构还包括张拉撑杆，张拉撑杆水平连接固定在平衡钢绞线中间位置对应的主体结构楼层处，张拉撑杆一端与楼板铰接，另一端与平衡钢绞线铰接，张拉撑杆连接楼板的一端设置调节装置，通过调节装置调节张拉撑杆的长度对平衡钢绞线施加应力。
22.在一些实施例中，所述第一监测单元为安装在主体结构顶部的光电挠度计，用于实时监测主体结构顶部的水平位移。
23.相比于现有技术，本公开的有益效果如下：
24.(1)提升机构与平衡机构配合使用，提升工艺精心设计，考虑每一环节对塔楼顶部位移的影响，能够顺利实现连体结构的安全提升，一次整体提升施工速度快，对施工设备要求低，只需一些桁架结构、钢绞线以及提升设备即可完成整个提升作业。
25.(2)平衡机构可以消除塔楼在施工过程中的水平侧移，保证塔楼在施工过程中水平侧移为0或接近为0，可以消除在施工过程中由于塔楼在提升荷载作用下侧向弯曲产生的
附加弯矩，保证结构构件受力基本为轴心受力，保证塔楼结构安全，保证结构施工过程安全可靠。
26.(3)平衡机构可以消除塔楼在使用过程中的水平侧移，在连体结构与塔楼连接时，保证塔楼水平侧移为0，使得结构实际受力与理论计算假定一致，从而保证结构在正常使用中受力与计算相符，保证结构正常使用过程中电梯等设备正常运转，保证建筑幕墙等顺利安装。
27.(4)提升机构与平衡机构采用悬臂三角形桁架，便于与塔楼连接，同时又能够作为提升器和张紧器的安装平台以及人员操作平台。
28.(5)提升就位后借助嵌补构件连接连体结构，安装精度高。
附图说明
29.为了更清楚地说明本公开的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
30.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容涵盖的范围内。
31.图1为本公开一个示例性实施例的提升系统主视示意图；
32.图2为本公开一个示例性实施例的提升系统俯视示意图；
33.图3为连体结构提升就位状态示意图；
34.图4为连体结构对口合拢状态示意图；
35.图5为连体结构提升完成并拆除提升系统示意图。
具体实施方式
36.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本公开做进一步详细说明。在此，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，但并不作为对本公开的限定。
37.在本公开的描述中，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
38.需要理解的是，在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”、“固定”等术语应做广义理解，例如，设置可以是任意合理可行的设置方式，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件
的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
39.还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本公开的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.本公开涉及一种用于连体结构整体提升的提升系统，该提升系统可应用于各种连体建筑，对连体建筑间的连体结构进行整体提升。本公开提升系统主要由提升机构、平衡机构和监测机构构成。
42.下面结合各具体示图详细阐述本公开提升系统的具体实施。
43.参见图1、图2，一种用于连体结构整体提升的提升系统，连体结构2例如可以是钢桁架连廊，在地面拼装成型等待提升，连体结构2位于相邻两主体结构1之间，下面主体结构1以塔楼为例进行说明。
44.如图1、图2，提升机构3分别安装在两主体结构1面向连体结构2的一侧，并连接连体结构2，用于整体提升连体结构2；平衡机构4分别安装在两主体结构1背向连体结构的一侧，用于抵消提升机构的拉力对主体结构底部产生的附加弯矩，并且平衡机构初始状态下被施加预应力；监测机构6至少包括安装在主体结构1顶部的第一监测单元61，用于在整体提升连体结构过程中实时监测主体结构顶部的水平位移，确保主体结构顶部始终保持无侧移或基本无侧移状态，或者侧移可控。
45.较佳的，第一监测单元61为安装在主体结构1顶部的光电挠度计，用于实时监测主体结构顶部的水平位移，能够精确测出主体结构顶部侧移。光电挠度计可在主体结构1顶部设置一个或多个，例如安装在主体结构1顶部中心或分布在主体结构1顶部四边或四角处，以获得更真实的顶部侧移。
46.在一些实施例中，提升机构3由提升支架31、提升器32和提升钢绞线33组成，提升支架31连接固定至主体结构1，提升器32固定在提升支架31上，提升钢绞线33一端连接提升器32，另一端连接连体结构1。
47.提升支架31采用悬臂三角形钢桁架，钢桁架截面可以采用h型钢或矩形钢管，优选h型钢，便于与主体结构1连体，一般与主体结构框架柱相连，与主体结构形成可靠连接，钢桁架杆件截面根据提升荷载计算确定。悬臂三角形钢桁架在两塔楼上相对、对称布置，位于连体结构两端对应的上方，其数量根据起吊荷载及起吊装置的起吊能力计算确定。
48.提升器32采用建筑构件提升安装施工技术中常用的液压提升器，主要由上锚具机构、主提升液压缸和下锚具机构组成，中间穿过承重钢绞线，能够实现大吨位、大跨度、大面积的构件整体同步提升。液压提升器固定在提升支架31上，悬臂三角形钢桁架的悬臂端，连体结构2两端的正上方，为整个提升机构提供动力。
49.提升钢绞线33一端与提升器32相连，另一端与连体结构2相连，钢绞线截面根据连
体结构的重力荷载计算确定。提升机构将连体结构提升至设计标高，待连体结构安装固定后拆除。
50.在一些实施例中，监测机构6还包括安装在提升机构3上的第二监测单元62，用于实时监测提升机构的提升荷载。
51.容易理解，第二监测单元62的具体结构可以根据情况灵活选取，在一些实施例中，第二监测单元62为安装在提升钢绞线33上的光纤应力传感器，用于实时监测提升钢绞线33的应力。光纤应力传感器易于监测钢绞线应力，实时感知提升荷载，由提升荷载对应调整平衡机构的应力。
52.在一些实施例中，平衡机构4由平衡支架41、张紧器42、平衡钢绞线43和平衡支座44组成，平衡支架41连接固定至主体结构1，张紧器42固定在平衡支架41上，平衡钢绞线43一端连接张紧器42，另一端连接平衡支座44。
53.平衡支架41、平衡钢绞线43的布置及数量等与提升机构相同，平衡支架41的安装位置可以与提升支架31处于同一高度，一般不低于提升支架31的高度。平衡支架41采用悬臂三角形钢桁架，一般平衡支架41长度设计为提升支架31的2～3倍，根据力学原理，平衡张力仅需提升拉力的1/2～1/3，平衡支架的长度也可根据连体结构重力和平衡支座所能提供的配重计算确定。
54.张紧器42固定在平衡支架41上，悬臂三角形钢桁架的悬臂端，为平衡机构提供动力。
55.平衡钢绞线43一端与平衡支座44相连，另一端与张紧器42相连。
56.在一些实施例中，平衡支座44位于地下室5顶部，在地下室梁顶或柱顶设置倒u形支座，支座锚固于梁顶或柱顶，优选为柱顶，通过柱子与地下室基础相连，传力直接可靠，相应梁、柱配筋根据平衡钢绞线拉力复核。
57.在一些实施例中，监测机构6还包括安装在平衡机构4上的第三监测单元63，用于实时监测平衡机构的应力。第三监测单元63可采用与第二监测单元62相同的结构。
58.较佳的，提升机构3在两主体结构1上面向连体结构2的一侧对称安装，以获得稳定的提升效果。
59.连体结构在提升过程中，提升钢绞线的拉力对塔楼底部产生一个附加弯矩，由于提升钢绞线的拉力比较大，连体结构位置较高，塔楼在附加弯矩的作用下产生水平侧移明显，影响施工的安全性以及后期的正常使用。平衡机构的作用即是消除由附加弯矩引起的塔楼的水平侧移，平衡钢绞线的拉力对塔楼产生相反方向的附加弯矩，可以与提升钢绞线的拉力对塔楼产生的弯矩相平衡，从而保证塔楼结构在施工过程中不会产生较大的水平位移。平衡机构待连体结构安装固定后拆除。
60.使用本公开的提升系统进行连体结构整体提升的工艺如下：
61.拼装连体结构：
62.首先在地面拼装连体结构2，具体实施时可在连体结构2的两端安装加固构件21。加固构件21安装在连体结构2的两端连接提升机构的位置，加固连体结构2在此处强度和稳定性，防止因提升机构在此处施加提升力而发生变形。加固构件21例如是一个或一组斜撑杆，焊接支撑在钢桁架的弦杆和/或腹杆之间。
63.安装提升机构、平衡机构：
64.继续参见图1，在主体结构1面向连体结构2的一侧安装提升机构3，并将提升机构3连接连体结构2，在主体结构1背向连体结构2的一侧安装平衡机构4，并对平衡机构4施加初始预应力。
65.对于高塔结构，平衡钢绞线43较长，在施加张紧应力时，钢绞线可能会出现松弛、抖动，影响张紧效果，针对此种现象，本公开进一步对平衡机构设置张拉撑杆45，张拉撑杆45水平连接固定在平衡钢绞线43中间位置对应的主体结构楼层处，张拉撑杆采用h型钢或钢管均可，截面面积根据计算确定，张拉撑杆一端与楼板铰接，另一端与平衡钢绞线铰接，在塔楼楼板边缘相应设置预埋件，张拉撑杆连接楼板的一端设置调节装置，通过调节装置调节张拉撑杆的长度，可将平衡钢绞线43由直线状态撑起为三角状态，从而对平衡钢绞线施加张紧力，相当于缩短了平衡钢绞线的长度，避免其松弛、抖动，获得稳定的张紧效果。
66.另外，张拉撑杆45也可以作为对平衡钢绞线43施加应力的备用设备，在张紧器42出现故障，或者通过张紧器42在平衡钢绞线43的远端施加应力获得的张紧效果不佳时，可通过调节张拉撑杆45的长度，由张拉撑杆45从平衡钢绞线43的中部位置对其施加张紧应力。
67.安装监测机构：
68.在主体结构1顶部安装光电挠度计，以及在提升机构3、平衡机构4上安装光纤应力传感器。
69.连体结构提升：
70.如图3，操作提升机构3提升连体结构2。
71.在连体结构离开地面前，同时增大提升机构的提升力和平衡机构的平衡力，根据两侧力臂的大小，保持一定的比例关系，确保塔楼左右两侧产生相等的力矩，始终确保主体结构顶部位移基本为0的状态。
72.连体结构提升离开地面一定高度后，例如离地1m高度，静置一定时间，优选为不低于24小时，观测各项指标，如钢绞线应力等，检测吊装系统安全性，稳定后，操作提升机构开始慢慢提升，以防止将连体结构提升到高空位置掉落而造成严重后果，直至提升至设计位置。
73.主体结构位移监控：
74.提升过程中通过主体结构1顶部的光电挠度计实时监测主体结构1顶部的侧向位移，并使得主体结构1顶部始终保持基本无侧移状态或者很小的位移状态，确保侧移可控。
75.提升过程中还通过安装在提升钢绞线33上的光纤应力传感器实时监测提升钢绞线33的应力，以及通过安装在平衡钢绞线43上的光纤应力传感器实时监测平衡钢绞线43的应力；监测提升钢绞线33的应力确保不超过其承载力设计值，使其处于弹性工作状态，保证施工过程安全；随着提升的持续进行，提升钢绞线33的应力逐渐增大，通过同步监测平衡钢绞线43的应力，比较提升钢绞线33的应力，响应于提升钢绞线应力的增加，实时增加平衡钢绞线的应力，确保平衡钢绞线的拉力可以与提升钢绞线的拉力对塔楼产生的弯矩相平衡。监测应力既可以保证施工过程中提升结构安全，又可以计算出提升力和平衡力的大小，从而从理论上可以控制塔楼水平位移为0。
76.本公开的监测机构较佳的采用一种监测评估系统，包括硬件和软件两方面。硬件设备主要包括上述的光纤应力传感器及解调器、光电挠度计、计算机服务器、便携式计算机
等。软件主要包括各项监测项目配套软件、数据库、数据管理系统及工作状态综合评估系统。通过监测评估系统可以实时监控塔楼顶部在提升过程中的位移，可以根据位移调整平衡钢绞线应力的大小，使塔楼结构顶部位移在整个提升过程中基本处于0位移状态，避免塔楼结构产生较大的水平位移，产生不可恢复的塑性变形，保证结构安全。
77.安装固定机构：
78.如图4，连体结构2提升至主体结构1的设计标高位置后，在连体结构2的两端安装固定机构7，由固定机构7将连体结构2的两端分别连接固定至两侧的主体结构1。
79.本公开中，固定机构7包括嵌补构件，嵌补构件安装在连体结构2的两端与主体结构1之间，分别连接连体结构2与主体结构1。
80.嵌补构件为弦杆小段、腹杆小段构成的桁架结构，杆件截面可以采用h型钢或矩形钢管，优选h型钢，便于与主体结构连体，杆件截面尺寸根据计算确定。嵌补构件一端与主体结构伸出的部分焊接，一端与连体结构焊接。固定机构作用是提升机构将连体结构提升至设计标高好，固定机构将连体结构与两侧塔楼连接成整体。
81.拆除提升机构、平衡机构：
82.连体结构2提升就位并固定后，即可拆除提升机构3、平衡机构4，如图5所示。
83.本公开在提升过程中平衡机构可以消除塔楼在施工过程中的水平侧移，保证塔楼结构安全；也可以消除塔楼在使用过程中的水平侧移，保证结构正常使用过程中电梯等设备正常运转，保证建筑幕墙等顺利安装。
84.本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
85.以上所述仅为本公开的较佳实施方式而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。