本發明涉及一種采光頂的模塊化安裝方法及用于安裝采光頂的升降裝置。

背景技術：

至今為止，各種大廈、廣場等的橢圓形(或圓形)采光頂的施工方案大多還是采用傳統的方法，即工廠加工鋼結構構件，散件運輸至現場，在施工現場搭設滿堂紅腳手架，然后將散件吊運至高空就位，再進行現場拼接，這種高空散拼施工方法的施工周期長、施工措施復雜、不便于控制質量以及施工安全風險相對較高等缺點。雖然對于這種具有大跨度空間的鋼結構的安裝與施工還有采用高空散裝、分條分塊吊裝及整體安裝施工等安裝方法。其中高空散裝法是指結構小拼單元或散件直接在設計位置進行拼裝的方法，施工時有滿堂腳手架和懸挑法兩種，前者廣泛用于網架和網殼的施工，尤其適宜螺栓球節點網架的施工；后者國外施工多用，并曾用于混凝土薄殼的施工。高空散裝法屬于滿堂腳手架原位拼裝方法，單件重量輕，垂直運輸無需大型起重設備，工序簡單；但是需要架設腳手架，周期長、費用高，高空作業量大，精度難以控制，輔助材料多，費用高。分條分塊吊裝法是指將結構根據自身形式分成塊狀單元，分別由起重機械吊裝至高空設計位置就位，然后再拼裝成整體的安裝方法。此方法的特點是大部分焊接、拼裝工作在地面或工廠進行，有利于控制施工質量并可省去大量拼裝作支架，但結構分段后需要考慮臨時加固措施，后拼桿件、單元接頭處仍然需要搭設拼裝胎架。高空滑移法是指將整個結構分為幾個條狀的結構單元在事先設置的軌道上滑移到設計位置拼接成整體的安裝方法，此條狀單元可以是在地面拼裝后吊裝至拼裝胎架上，也可以分段，小拼單元甚至散件在高空拼裝胎架上拼成滑移單元。 整體安裝施工方法的基本步驟為：首先在地面拼裝好鋼屋蓋的各級桁架及其內部必要的支撐體系，然后以安裝在各鋼柱頂部的提升支架作為支座，在其上布設穿心式千斤頂并通過鋼絞線將鋼屋蓋整體提升，最后待鋼屋蓋整體提升到設計位置時再超提升一定高度，然后逐點落位并與支柱的鋼牛腿連接。空滑移施工法的重點在于高空拼裝平臺的選擇，滑移軌道的設置，牽引力的計算及同步控制的精度等問題，成本非常大。總之現有的采光頂安裝施工，都無法進行規模性推廣，其弊端為：現場焊接工作量大，無法有效提高施工質量，施工工期長，采光頂鋼結構安裝費用高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能夠實現模塊化作業，并且大幅提高采光頂安裝效率的采光頂模塊化安裝方法，同時提供一種用于采光頂安裝的升降裝置。本發明中的采光頂安裝方法尤其適用于現有大廈中常用的橢圓形(或圓形)采光頂。

本發明中采光頂的模塊化安裝方法，包括以下步驟：

1)根據采光頂的設計尺寸、形狀在計算機軟件中進行繪制，并將整個采光頂作環向斷開、沿徑向分段的方式分成多個獨立的模塊，所述多個獨立的模塊包括有位于采光頂中間位置的圓環模塊和與所述圓環模塊呈散射狀分布的周邊模塊，對每個周邊模塊進行分別編號；

2)根據每個模塊的形狀及尺寸進行獨立加工，加工完成后運輸至采光頂的安裝施工處；

3)在采光頂中間圓環模塊安裝位置對應的地面架設升降裝置，并將所述圓環模塊固定在升降裝置的中心柱頂部操作平臺上，即將所述圓環模塊固定在位于所述中心柱頂部操作平臺頂部的采光頂結構支座上，由升降裝置的升頂支架中心柱逐級提升至圓環模塊的安裝位置；

4)在所述圓環模塊上升的同時，在采光頂安裝周圈的混凝土樓板上固定安裝支撐短柱及底部環向構件；

5)將周邊模塊根據編號固定地安裝在所述圓環模塊與底部環向構件上；

6)人工切除中心柱頂部操作平臺頂部的采光頂結構支座，在所述圓環模塊與中心柱頂部操作平臺的單榀立式桁架之間形成有足夠的供所述中心柱頂部操作平臺上移的空間；

7)由所述升降裝置的升頂支架中心柱逐級下降，完成采光頂的安裝。

所述步驟5)中，所述周邊模塊以對稱的方式逐個安裝固定在所述圓環模塊與底部環向構件上。

所述采光頂的整體形狀呈圓球形或橢圓球形的穹頂。

所述步驟3)中，包括有升降裝置的支架搭設步驟，具體是：

1)安裝并檢測升頂支架基礎；

2)利用塔吊將升頂支架中心柱中的第一標準節吊至升頂支架基礎上，并安裝底座螺栓；

3)利用塔吊，安裝升頂支架中心柱中的第二個標準節，并固定；

4)利用塔吊，安裝升頂支架中心柱中的爬升節，并固定；

5)將中心柱頂部操作平臺吊裝到爬升節上部，安裝并固定；

6)將采光頂的圓環模塊吊裝到中心柱頂部操作平臺上部，并用卡扣與中心柱頂部操作平臺固定；

7)利用爬升節上的電動葫蘆和滑軌，安裝下一個標準節，依次安裝，直到所有標準節安裝完畢，將圓環模塊提升至安裝位置。

所述圓環模塊由兩個對稱的中間模塊在所述中心柱頂部操作平臺上部焊接成形。

本發明中用于采光頂模塊化安裝方法的升降裝置包括有升頂支架基礎、升頂支架中心柱、中心柱頂部操作平臺，所述升頂支架基礎采用軋制寬翼緣h型鋼，呈井字形分別焊接固定。

所述升頂支架中心柱由標準節和爬升節組成，在所述爬升節的上部設置有電動葫蘆、配重，同時在所述爬升節中安裝有與中心柱頂部操作平臺連通 的帶護欄的爬梯。

所述中心柱頂部操作平臺包括有采光頂結構支座、8個單榀立式桁架、平臺中心框架及多個連接桿，所述單榀立式桁架與平臺中心框架之間采用螺栓連接，形成一個可拆卸、可重復使用的結構，所述中心柱頂部操作平臺固定安裝在爬升節的頂端。

所述采光頂結構支座為8塊固定在8個單榀立式桁架上的鋼墊片，在所述鋼墊片的外側端固定有用于對所述圓環模塊進行限位的限位塊。

所述平臺中心框架包括有四根與爬升節頂部可拆卸固定連接的立柱，固定連接在四根立柱頂部和下半部位的方形支架平臺，在上下兩個方形支架平臺的側邊通過螺栓連接的方式固定連接8個單榀立式桁架，所述8個單榀立式桁架呈散射狀方式分布。并在相鄰兩個單榀立式桁架之間通過連接桿連接固定，再在底面水平的連接桿之間鋪設平板，在底面周邊形成施工通道。

本發明中采光頂模塊化安裝方法可以有效解決適應目前及以后建筑造型豐富多變、結構復雜、配套系統多、工藝要求高等各方面的要求，可以為工程提供高效、簡單、便利、安全、經濟的解決方案，推動工業發展和社會進步。

附圖說明

圖1是本發明中采光頂的側視示意圖。

圖2是本發明中采光頂的俯視示意圖。

圖3是本發明中升降裝置與圓環模塊在升起狀態時的結構示意圖。

圖4是本發明中升降裝置的中心柱頂部操作平臺的結構示意圖。

圖5是本發明中升頂支架基礎的結構示意圖。

圖6是本發明中的限位塊的安裝結構示意圖。

圖7是本發明中采光頂安裝方法的流程圖。

具體實施方式

為了進一步說明本發明的原理和結構，現結合附圖對本發明的優選實施實例進行說明，然而所述實施例僅為提供說明與解釋之用，不能用來限制本發明的專利保護范圍。

如圖3和圖4所示，用于本發明采光頂安裝方法中的升降裝置包括有升頂支架基礎1、升頂支架中心柱2、中心柱頂部操作平臺3。其中：升頂支架基礎1呈井字形，由軋制寬翼緣h型鋼10相互焊接固定而成，井字形升頂支架基礎1的八個端部12通過預埋件與建筑物中鋼筋混凝土主梁或柱連接，確保能承載上部結構荷載、施工荷載以及考慮一定的事故荷載，必要時還可以對用于連接升頂支架中心柱2的支點11下的結構構件進行加固，如圖5所示。

升頂支架中心柱2包括有標準節組件20和一個爬升節21，其中標準節組件20包括若干垂直固定并能羅列固定的標準節，標準節組件20中的第一標準節垂直固定在井字形升頂支架基礎1的支點11上，爬升節3套在標準節組件20上，其中標準節組件20和爬升節21均采用目前塔吊中使用的標準節和爬升節21，因此對于標準節和爬升節21的升起和下降工用原理不再詳細描述。但是本發明中的爬升節21是在現有塔吊中使用的爬升節的基礎上在其底端設置有若干用于抓合標準節組件20的第一電動固定爪(圖中未示出)，在爬升節21頂端的一側固定有配重支架23，在爬升節21頂端位于設有配重支架23對應的另一側固定有吊板臺24，吊板臺24的下端面通過電動滑軌26滑動連接有電動葫蘆27，電動葫蘆27通過吊繩28吊接有電動吊爪25，以方便實現采光頂的安裝，同時為了確保施工人員的安全，在爬升節21頂端焊接固定有帶護欄爬梯(圖中未示出)。

中心柱頂部操作平臺3，固定安裝在爬升節21的頂端，如圖3和圖4所示。中心柱頂部操作平臺3包括有采光頂結構支座30、8個單榀立式桁架31、平臺中心框架32及多個連接桿33。

平臺中心框架32包括有四根與爬升節21頂部可拆卸固定連接的立柱34， 固定連接(如焊接方式)在四根立柱34頂部和下半部位的方形支架平臺35，同時在方形支架平臺35之間可以再增加兩根或四根用于加強強度的第二立柱36，確保整個中心柱頂部操作平臺3的強度與剛度。在上下兩個方形支架平臺35的側邊通過螺栓連接的方式固定連接8個單榀立式桁架31，8個單榀立式桁架31呈散射狀方式分布。并在相鄰兩個單榀立式桁架31之間通過連接桿33連接固定，再在底面水平的連接桿33之間鋪設平板，可以在底面周邊形成施工通道38，同時在垂直連接桿33之間增設護欄，確保施工人員的安全，護欄一直可以延伸到爬升節21的頂部。

采光頂結構支座30為8塊通過螺栓連接固定在單榀立式桁架31端部上表面的鋼墊片37，采光頂的圓環模塊4直接安裝放在鋼墊片37上，鋼墊片37為工字形鋼，寬度在300mm以上，當鋼墊片37被拆除時可以在中心柱頂部操作平臺3的頂部與圓環模塊4之間留出足夠的空間，以便中心柱頂部操作平臺3和爬升節21具有足夠的升起空間，實現標準節的拆卸。在鋼墊片37的外側緣通過螺栓連接固定有限位塊39，可以通過調整限位塊39在鋼墊片37上的安裝位置，以適應多種不同尺寸的采光頂圓環模塊4，如圖6所示。另通過調整鋼墊片37的高度可以調整采光頂頂部模塊標高誤差及環向誤差。

如圖1和圖2所示，本發明中需要安裝的采光頂大體呈橢圓(或圓)球形，本發明對于這種大體呈橢圓(或圓)球形的采光頂安裝時按以下步驟進行，如圖7所示：

以長軸直徑為31.600m，短軸直徑為22.106m，矢高為4.987m、底部支撐短柱6柱高為1.238m的橢圓球形采光頂為例，加以詳細說明。其中支撐短柱6共有40根，每根長1.278m，重70kg，生根在采光頂周圈混凝土樓板上。在相鄰支撐短柱6之間焊接有底部環向構件7，環向構件7共40根，最長2.3m，重90kg。采光頂的這些結構構件均為矩管，散件與模塊、模塊與模塊之間的連接采用對接焊。這些焊接技術為現有技術，不再詳細說明。

第一步：將橢圓球形采光頂的具體尺寸及形狀在計算機中進行繪制，并 利用計算機對橢圓球形采光頂作環向斷開、沿徑向分段，分成11種不同形狀的模塊，模塊數量為22塊，22塊模塊中包括有中間兩塊，這中間的兩塊在拼接后可以形成位于采光頂中間位置的圓環模塊4，其余為從圓環模塊4往向呈散射狀排列分布的，并且是兩兩對稱的20塊周邊模塊5。

第二步：由采光頂制造廠家根據不同模塊的尺寸進行生產，并運輸到需要安裝采光頂鋼結構的施工現場。

第三步：在施工現場設置一升降裝置，將圓環模塊4固定安裝在升降裝置的頂部，由升降裝置將中間圓環模塊4提升到采光頂安裝部位。

第四步：在圓環模塊上升的同時，在采光頂安裝周圈的混凝土樓板上固定安裝支撐短柱6及底部環向構件7。

第五步：將周邊模塊5根據編號固定地安裝在圓環模塊4與底部環向構件7上，周邊模塊5的安裝需要根據分割時的編號進行對稱安裝。

第六步：人工切除固定在圓環模塊4與單榀立式桁架31之間的采光頂結構支座30，即8塊鋼墊片37，從而在圓環模塊4與單榀立式桁架31之間形成有供中心柱頂部操作平臺3及爬升節21上升的空間，為標準節的拆卸提供空間。

第七步：有逐級拆卸標準節，完成采光頂的安裝。

在上面的第三步驟中，包括有升降裝置的支架搭設步驟，具體是：

1)安裝并檢測升頂支架基礎1；

2)利用塔吊將第一標準節吊至升頂支架基礎1上，并安裝底座螺栓；

3)利用塔吊，安裝第二個標準節，并固定；

4)利用塔吊，安裝爬升節21，并固定；

5)將中心柱頂部操作平臺3吊裝到爬升節21上部，安裝并固定；

6)將采光頂的兩個中間模塊吊裝到中心柱頂部操作平臺3上部，并用卡扣與中心柱頂部操作平臺3固定，從里向外對稱焊接成為一個整體，即圓環模塊4；在此步驟中，如果吊裝條件許可，可以將中央間模塊在地面焊接后 整體吊裝；

7)利用爬升節21上的電動葫蘆27和滑軌26，安裝下一個標準節，依次安裝，直到所有標準節安裝完畢，將圓環模塊提升至安裝位置。