专利名称：高空悬挑钢结构及其旋转施工方法
技术领域：
发明涉及一种高空悬挑钢结构及其施工方法，尤其是跨度较大的高空悬挑
钢结构及其i走转施工方法。
背景技术：
随着国内经济的快速发展和建筑科技的进步，在建筑造型设计上出现了很 多高空大悬挑钢结构，如中央电视台新楼、北京西直门万国城、石家庄金马小 区5#住宅楼等大量商业和民用建筑，该类建筑造型新颖，既能满足建筑美感的 需求，又能实现特殊的使用功能，并且日益成为一种发展趋势，但是，由于此 类建筑造型具有超高空、悬挑钢结构跨度大的特点，在施工过程中必须结合预 应力、抗震耗能新系统、抗风新系统、钢混合结构等一些列技术应用，形式相 当复杂，具有很大风险，目前国内和国际上对于上述结构的施工方法和工艺正 处于探索和研究阶段，还未成形
实用新型内容
为了克服上述缺陷，发明的目的在于提供一种施工过程安全可靠、经济适 用、操作简单的高空悬挑钢结构及其旋转施工方法。
为了达到上述目的，发明的高空悬挑钢结构，由主体和设置在主体上的悬 挑钢结构组成，所述的悬挑钢结构包括底部的承重平台部分和固定设置在承重 平台部分上的架体部分，所述架体部分固定设置在主体上，所述的承重平台部 分和主体之间通过销轴相会支接。
上述的结构，造型美观功能性强，在施工过程中可以利用销轴铰接承重平 台部分与主体，改变悬挑钢结构的内部应力状态，增强承重平台部分支撑的牢 固性，从而使悬挑钢结构更加安全可靠，并且经济适用。为了达到上述目的，发明的用于高空悬挑钢结构的旋转施工方法，包含以
下两个步骤
(1 )在主体上采用旋转施工法建造悬挑钢结构的承重平台部分；
(2 )以所述承重平台部分及同一施工面的部分主体为平台采用斜支撑施工 方法建造架体部分。
其中，步骤(1)所述的旋转施工方法由以下几个步骤构成
(11) 在主体上设置旋转构件，将制作好的承重平台部分垂直吊装至主体 上方，通过销轴将承重平台部分底端与旋转构件连接；
(12) 在主体上对应承重平台部分下部设置支撑节点，对承重平台部分施 加推力，形成初始转动力矩使承重平台部分绕销轴向主体外侧旋转，同时在主 体上部设置拉结节点，拉结节点控制承重平台部分的旋转速度和角度，使承重 平台部分在自重和拉结节点的作用下旋转至预定标高位置后固定。
特别是，步骤(11)具体为
(111)制作组成承重平台部分的一个或若干个分离的旋转单元；
(112 )在主体上间隔设置与旋转单元相应的一个或若干个旋转构件；
(113)将旋转单元依次垂直吊装至主体上方与其对应的旋转构件，通过销 轴将旋转单元底端与旋转构件连接；
步骤(12)具体为
(121 )在主体上设置千斤顶对应旋转单元下部构成支撑节点，设置巻扬机， 所述巻扬机拉紧绳自由端对应固定在旋转单元上部构成拉结节点；
(122 )所述旋转单元依次在千斤顶的推动作用下开始绕销轴向主体外侧旋 转，巻扬机通过控制拉紧绳长度来控制旋转单元的旋转速度，旋转单元依次在 自重和巻扬机的作用下旋转至预定标高位置后固定。
进一步地，步骤(112)中所述的旋转构件具体制作步骤如下
6(1121 )在主体外侧钢梁对应位置纵向固定立置钢板；
(1122)在所述立置钢板上前后间隔固定立置两块唇板，构成横向鸭嘴型 结构，限制转动方向的自由度；
(1123 )所述唇板下方的预定标高位置的立置钢板上水平设置限位支撑悬
板；
(1124)所述旋转单元底部对应设置与鸭嘴型结构相配合的连接端，所述 的连接端置于两唇板之间，通过销轴与鸭嘴型结构连接在一起。
步骤(122)具体如下
(1221)转动旋转单元至限位支撑悬板上；
(1222 )将旋转单元和限位支撑悬板连接并固定。
其中，限位支撑悬板底部设置三角托架，所述三角托架固定设置在主体上。 其中，步骤(2)中所述的斜支撑施工方法具体步骤如下
(21) 在所述平台上建筑第一模块与主体连接为一体，分别在第一模块上 侧和外侧建筑第二模块和第三模块，与主体和第一模块连为一体，第一、二、 三模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构；
(22) 在第三模块上侧和外侧建筑第四模块和第五模块，与主体和第三模 块连为一体，第一、二、三、四五模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构， 依次顺序建筑，每个施工阶段都形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构，至完成悬挑 钢结构。
上述的方法，首先通过旋转方法建造悬挑钢结构的承重平台部分与主体连 接，承重平台部分与同一施工面的部分主体共同构成高空施工平台，然后在施 工平台上采用斜支撑施工方法从根部逐渐向外展开架体的施工，此种方法解决 了常规施工方法中无工作面的困难，并且更容易根据实际情况调整平衡悬挑钢 结构内部预应力，使抗震系统、抗风系统以及钢混组合结构更易于实施，增强高空悬挑钢结构的性能，尤其是超高层、跨度大的悬挑钢结构的施工采用本发 明的旋转施工方法有益效果更加显著。
在搭建施工平台的过程中利用吊装设备将承重平台部分垂直吊至主体上方 并与其连接，通过相对主体向外旋转承重平台部分到预定位置，形成与主体连
接为一体的施工平台，此旋转过程容易控制、安全可靠；在施工平台上采用阶
梯状斜支撑结构形式建造悬挑钢结构架体，所述的架体与主体之间形成悬梯平 台拉结在主体上，增强悬挑钢结构承重平台部分的刚度和强度，防止变形，整 个操作过程简单，经济适用。
图1为发明高空悬挑钢结构具体实施例的结构示意图。
图2为发明高空悬挑钢结构旋转施工方法具体实施例的状态一示意图。 图3为发明具体实施例的旋转构件俯视结构示意图。 图4为发明高空悬挑钢结构旋转施工方法具体实施例的状态二示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对发明进一步详细说明。
如图1-4所示，本发明的高空悬挑钢结构，由主体1和设置在主体1上的 悬挑钢结构2组成，所述的悬挑钢结构2包括底部的承重平台部分21和固定设 置在承重平台部分上的架体部分22，所述架体部分22固定设置在主体l上，所 述的承重平台部分21和主体1之间通过销轴3相铰接。
上述的结构，造型美观功能性强，在施工过程中可以利用销轴铰接承重平 台部分与主体，改变悬挑钢结构的内部应力状态，增强承重平台部分支撑的牢 固性，从而使悬挑钢结构更加安全可靠，并且结构筒单、容易施工、经济适用。
本发明的用于高空悬挑钢结构的旋转施工方法，包含以下两个步骤 (1 )在主体上釆用旋转施工法建造悬挑钢结构的承重平台部分21;(2)以所述承重平台部分21及同一施工面的部分主体11为平台采用斜支
撑施工方法建造架体部分22。
上述的方法，不同于传统的施工方法，首先通过旋转方法建造悬挑钢结构 的承重平台部分与主体连接，承重平台部分和在同 一施工面的部分主体共同构
架体部分的施工，此种方法解决了常规施工方法中无工作面的困难，并且更容 易根据实际情况调整平衡悬挑钢结构内部预应力，使抗震系统、抗风系统以及 钢混组合结构更易于实施，增强高空悬挑钢结构的性能，尤其是超高层、大跨 度的悬挑钢结构的施工采用本发明的旋转施工方法有益效果更加显著。
在搭建施工平台的过程中利用吊装设备将承重平台部分垂直吊至主体上方 并与其铰接，通过相对主体向外旋转承重平台部分到预定位置，形成与主体连 接为一体的施工平台，此旋转过程容易控制、安全可靠；在施工平台上采用阶 梯状斜支撑结构形式建造悬挑钢结构架体，所述的架体与主体之间形成悬梯平 台拉结在主体上，增强悬挑钢结构承重平台部分的刚度和强度，防止变形，整 个操作过程简单，经济适用。
进一步地，其中步骤(1)所述的旋转施工方法由以下几个步骤构成
(11 )在主体1上设置旋转构件12,将制作好的承重平台部分21垂直吊装 至主体1上方，通过销轴3将承重平台部分底端与旋转构件12连接；
(12 )在主体1上对应承重平台部分下部设置支撑节点4，对承重平台部分 21施加推力，形成初始转动力矩使承重平台部分21绕销轴3向主体1外侧旋转， 同时在主体上部设置拉结节点5,拉结节点5控制承重平台部分21的旋转速度 和角度，使承重平台部分21在自重和拉结节点5的作用下旋转至预定标高位置 后固定。
承重平台部分在支撑节点的推力作用下旋转至一定角度后，会在自身重力 作用下继续绕销轴转动，施工过程通过控制支撑节点推力大小以及拉结节点的距离来控制，操作简单、稳定可靠。
由于承重平台部分体积较大，很重，整体施工难度较大，并且需要增加相 关辅助设施，不安全因素较多，过程难于控制，所以将中步骤(11)具体为
(111)制作组成承重平台部分的一个或若干个分离的旋转单元211;
(112 )在主体1上间隔设置与旋转单元211相应的一个或若干个旋转构件
12;
(113 )将旋转单元211依次垂直吊装至主体1上方与其对应的旋转构件12, 通过销轴3将旋转单元底端与旋转构件12连接。
进一步地，步骤(12)具体为
(121) 在主体1上设置千斤顶41对应旋转单元下部构成支撑节点4,设置 巻扬机51，所述巻扬机拉紧绳52缠绕在滑轮53上，自由端对应固定在旋转单 元211上部构成拉结节点5;为加强安全措施，在主体上设置安全绳54,所述 的安全绳端系在旋转单元上。
(122) 所述旋转单元依次在千斤顶41的推动作用下开始绕销轴向主体1 外侧旋转，巻扬机51通过控制拉紧绳52长度来控制旋转单元211的旋转速度， 旋转单元211依次在自重和巻扬机51的作用下旋转至预定标高位置后固定。
施工过程环节简化，辅助设施少，施工现场安全易控，避免交叉作业，造 价低廉，只使用一台塔吊就可以依次完成旋转单元的安装，缩短施工工期。
具体地，步骤(112 )中所述的旋转构件具体制作步骤(如图3所示)如下 (1121 )在主体外侧钢梁对应位置纵向固定立置钢^反121;
(1122) 在所述立置钢板上前后间隔固定立置两块唇板122,构成横向鸭嘴 型结构，限制转动方向的自由度；
(1123) 所述唇板下方的预定标高位置的立置钢板121上水平设置限位支 撑悬板123;
10(1124 )所述旋转单元底部对应设置与鸭嘴型结构相配合的连接端124,所 述的连接端12 4置于两唇板之间，通过销轴3与鸭嘴型结构连接在一起。
旋转构件结构简单，易于制造安装，销轴可采用机械加工制作，精度高， 稳定性好，更牢固。
步骤(122 )具体如下
(1221 )转动旋转单元至限位支撑悬板123上； (1222 )将旋转单元和限位支撑悬板连接并固定。 精确度更高，进一步加强固定，增加连接的牢固性。
特别是，限位支撑悬板底部设置三角托架6，所述三角托架6固定设置在主 体上。利用三角形稳定性增加对悬挑钢结构底部的支撑作用，更结实耐用。
其中，步骤(2)中所述的斜支撑施工方法具体步骤(如图4所示)如下
(21)在所述平台上建筑第一模块221与主体1连接为一体，分别在第一 模块上侧和外侧建筑第二模块222和第三模块223 ，与主体和第 一模块连为一体， 第一、二、三模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构；
(22 )在第三模块上侧和外侧建筑第四模块224和第五模块225,与主体和 第三模块连为一体，第一、二、三、四五模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支 撑结构，依次顺序建筑，每个施工阶段都形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构，至 完成悬挑钢结构。
在高空施工平台上，沿主体相外，由低到高采用斜支撑施工方法，每施工 完一部分架体呈悬梯平台状，形成斜线支撑拉结在主体上，增加了承重平台部 分的刚度和强度，防止悬挑钢结构变形，同时也增加了施工安全。
发明不局限于上述实施方式，不论在其形状、结构或具体操作顺序上做任 何变化，凡是利用上述的高空悬挑钢结构及其旋转施工方法都是本发明的一种 变形，均应认为落在本发明保护范围之内。
权利要求
1、一种高空悬挑钢结构，由主体和设置在主体上的悬挑钢结构组成，其特征在于，所述的悬挑钢结构包括底部的承重平台部分和固定设置在承重平台部分上的架体部分，所述架体部分固定设置在主体上，所述的承重平台部分和主体之间通过销轴相铰接。
2、 一种用于高空悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，包含以下两个 步骤(I) 在主体上采用旋转施工法建造悬挑钢结构的承重平台部分；(2 )以所述承重平台部分及同一施工面的部分主体为平台采用斜支撑施工 方法建造架体部分。
3、 如权利要求2所述的用于高空悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于， 其中步骤(1)所述的旋转施工方法由以下几个步骤构成(II) 在主体上设置旋转构件，将制作好的承重平台部分垂直吊装至主体 上方，通过销轴将承重平台部分底端与旋转构件连接；(12)在主体上对应承重平台部分下部设置支撑节点，对承重平台部分施 加推力，形成初始转动力矩使承重平台部分绕销轴向主体外侧旋转，同时在主 体上部设置拉结节点，拉结节点控制承重平台部分的旋转速度和角度，使承重 平台部分在自重和拉结节点的作用下旋转至预定标高位置后固定。
4、 如权利要求3所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，其 中步骤(11)具体为(III) 制作组成承重平台部分的一个或若干个分离的旋转单元；(112 )在主体上间隔设置与旋转单元相应的一个或若干个旋转构件；(113)将旋转单元依次垂直吊装至主体上方与其对应的旋转构件，通过销 轴将旋转单元底端与旋转构件连接。
5、 如权利要求4所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，其中步骤(l2)具体为(121 )在主体上设置千斤顶对应旋转单元下部构成支撑节点，设置巻扬机， 所述巻扬机拉紧绳自由端对应固定在旋转单元上部构成拉结节点；(122 )所述旋转单元依次在千斤顶的推动作用下开始绕销轴向主体外侧旋转，巻扬机通过控制拉紧绳长度来控制旋转单元的旋转速度，旋转单元依次在 自重和巻扬机的作用下旋转至预定标高位置后固定。
6、 如权利要求5所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，其 中步骤(112)中所述的旋转构件具体制作步骤如下(1121) 在主体外侧钢梁对应的位置纵向固定立置钢板；(1122) 在所述立置钢板上前后间隔固定立置两块唇板，构成横向鸭嘴型 结构，限制转动方向的自由度；(1123 )所述唇板下方的预定标高位置的立置钢板上水平设置限位支撑悬板；(1124)所述旋转单元底部对应设置与鸭嘴型结构相配合的连接端，所述 的连接端置于两唇板之间，通过销轴与鸭嘴型结构连接在一起。
7、 如权利要求6所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，其 中步骤(122)具体如下(1221)转动旋转单元至限位支撑悬板上；(1222 )将旋转单元和限位支撑悬板连接并固定。
8、 如权利要求5、 6或7所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征 在于，限位支撑悬板底部设置三角托架，所述三角托架固定设置在主体上。
9、 如权利要求2所述的用于悬挑钢结构的旋转施工方法，其特征在于，其 中步骤(2)中所述的斜支撑施工方法具体步骤如下(21)在所述平台上建筑第一模块与主体连接为一体，分别在第一模块上侧和外侧建筑第二模块和第三模块，与主体和第一模块连为一体，第一、二、 三模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构；(22)在第三模块上侧和外侧建筑第四模块和第五模块，与主体和第三模块连为一体，第一、二、三、四五模块和主体形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构， 依次顺序建筑，每个施工阶段都形成阶梯状悬梯平台斜支撑结构，至完成悬挑钢结构。
全文摘要
发明公开了一种高空悬挑钢结构及其旋转施工方法，为解决现有技术中施工复杂、安全性差等问题而发明。本发明由主体和悬挑钢结构组成，悬挑钢结构包括通过销轴与主体铰接的承重平台部分和设置在承重平台部分及主体上的架体部分。方法为在主体上采用旋转施工法建造承重平台部分；以承重平台部分及同一施工面上的部分主体为平台采用斜支撑施工方法建造架体部分。通过旋转方法建造高空施工平台，在施工平台上采用斜支撑施工方法从根部逐渐向外展开架体部分施工，解决了常规施工中无工作面的困难，更容易平衡调整悬挑钢结构内部预应力，使抗震系统、抗风系统及钢混组合结构效果更好，增强承重平台部分的刚度和强度，变形小，操作简单，经济适用。
文档编号E04B1/19GK101446110SQ20081024679
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者刘世民, 张同忠, 李小明, 陈水荣 申请人:中国京冶工程技术有限公司