爬升模架双向可调节自动开合模板系统及其使用方法与流程

本发明涉及一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统及其使用方法，属于超高层建筑混凝土核心筒施工的模架装备技术领域。

背景技术：

超高层建筑建造过程中，其核心筒现浇混凝土竖向结构常采用爬升模架进行施工。爬升模架附着在已浇筑好的混凝土结构上，可随核心筒竖向结构分段施工进度向上爬升，爬升模架上设置大模板，作为现浇混凝土成型模具。在进行竖向结构墙体施工时，现有方法是在竖向结构墙体内外两侧分别设置大模板，并根据现浇混凝土侧向压力大小，在大模板上开设若干螺栓孔，并在已经绑扎完成的墙体钢筋中设置预埋塑料套管，通过间隔布置的对拉螺栓固定墙体两侧大模板。传统施工中，塑料套管安装、对拉螺栓拆卸、模板拼装均由人工操作，需消耗大量人力成本，并且大模板一但固定就难以移动调整，混凝土成型表面精度难以保证，如果发现问题需要调整。这种传统工艺存在着自动化程度低、材料成本高、施工效率低、存在安全隐患等问题。

目前，在大体积混凝土预制构件施工中，也开始采用自动开合模板系统，通过模板系统在固定轨道上行走实现开合模，这种形式的自动开合模系统，可较好的应用与定型的预制构件，但由于超高层建筑的竖向结构普遍存在高度变化、墙体倾斜和收缩等特殊结构层，需要模板具备高度的结构适变性和可调节性，因此这些固定式的开合模系统无法适用于超高层爬升模架工程施工。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统及其使用方法，实现大模板的精细化调节与自动开合模，避免大量的对拉螺杆安拆施工，达到提升工效、节约成本、自动操控、保障安全等效果。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统，所述爬升模架包括爬架外架、爬架内架、钢梁和爬升组件；所述钢梁设置于核心筒的竖向结构墙体的顶部；所述爬架外架、爬架内架下挂在钢梁上，且分别位于核心筒的竖向结构墙体的内外两侧；所述爬架内架底部支撑于爬升组件上；

自动开合模板系统包括：

模板组件，包括分别设置于所述竖向结构墙体的内外两侧的大模板一、大模板二；

若干滑移轮和可调节挂绳；所述滑移轮设置于所述钢梁底部，并可沿所述钢梁在水平方向上行走；所述滑移轮悬挂有可调节挂绳，所述可调节挂绳底部与大模板一和大模板二的顶部吊环固定连接；

设置于爬架外架、爬架内架上的若干层推拉管，所述推拉管一端与爬架外架或爬架内架固定连接，另一端可伸缩设置；

推拉框架；所述推拉框架与推拉管的伸缩端固定连接；所述推拉框架朝向模板组件一侧设置有滑移夹扣件，所述滑移夹扣件的一端卡扣在推拉框架上且可沿所述推拉框架上下滑动，另一端固定在竖向结构墙体其中一侧的模板组件的背面；

对拉杆；推拉框架顶部及底部设置有对穿孔，用于设置对拉杆，对拉杆用于将爬架内架、爬架外架、两个推拉框架固定为一体，为模板组件提供稳定支撑。

进一步，推拉管包括套管、双作用油缸、伸缩管；

双作用油缸设置于套管内部，一端与套管的端部铰接，另一端为柱塞杆；

伸缩管一端设置有连接耳板一，另一端伸入套管内，伸缩管内部设置有推拉连板，柱塞杆的一端伸入伸缩管内并与推拉连板铰接。

进一步，推拉框架包括竖杆、横连杆、轨道杆和推拉连接件；若干根竖杆竖向平行间隔设置，通过横连杆形成单片钢框架；在推拉框架背面的竖杆上设置有若干个与推拉管位置相匹配的推拉连接件；推拉框架正面的竖杆上设置有轨道杆；

推拉连接件包括1个连接板、2个竖板和连接耳板二，竖板和连接耳板二分别设置于连接板的两侧，2个竖板与连接板形成u形结构，2个竖板的间距与竖杆的宽度相匹配；连接耳板二与伸缩管一端的连接耳板一铰接固定。

进一步，滑移夹扣件包括：

设置于一侧的扣轮，用于将滑移夹扣件卡扣在轨道杆上；

设置于另一侧的一对螺栓紧固件，用于将滑移夹扣件固定在模板组件背部的横围檩上。

进一步，滑移夹扣件包括竖板一、分别位于竖板一两侧的两个竖板二、两个横板，以及位于竖板二上的滚轮和位于横板上的紧固螺杆；

两个竖板二的间距与轨道杆的翼缘板宽度相匹配，每个竖板二上设置有两个滚轮，形成两对卡扣在轨道杆腹板两侧翼缘板上的扣轮，使模板组件与推拉框架之间可以上下移动；

两个横板的间距与模板组件的横围檩的高度相匹配，紧固螺杆设置于横板上，通过紧固螺杆实现滑移夹扣件卡紧横围檩。

进一步，对拉杆包括1个丝杆一、2个套连杆和2个横夹梁；

套连杆包括丝杆二、套筒一和端板一；套筒一的一端焊接有端板一，另一端焊接有丝杆二，套筒一和端板一上开设螺纹孔；

丝杆一穿过两个推拉框架上的对穿孔，且两端从推拉框架背部伸出，套连杆的套筒一与丝杆一螺纹连接，用以固定推拉框架，使推拉框架夹紧模板组件；

横夹梁上设置有连接孔，通过套接在丝杆二上的固定螺母，将两个横夹梁分别夹紧在爬架内架和爬架外架上。

进一步，自动开合模板系统还包括辅助顶杆，辅助顶杆包括螺杆、顶板、套筒二和端板二；

端板二固定在套筒二的一端，开设螺纹孔；

螺杆穿过套筒二和端板二；螺杆一端与顶板垂直固定，顶板用于抵；另一端设置转动孔，用以转动丝杆，调整顶板与端板二之间的距离。

相应地，本发明还提供了一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

s1：安装所述的爬升模架双向可调节自动开合模板系统，包括：在钢梁上设置若干滑移轮，滑移轮通过悬挂的可调节挂绳与模板组件顶部的吊环连接，使大模板一、大模板二分别吊设在竖向结构墙体两侧；在爬架外架、爬架内架上分别安装三层推拉管；将推拉框架的背面通过推拉连接件与推拉管的伸缩端固定连接；

s2：竖向结构墙体钢筋绑扎完毕后，通过可调节挂绳，调节模板组件的上下位置，通过滑移夹扣件调整模板组件的水平位置，然后将模板组件通过滑移夹扣件固定在推拉框架的轨道杆上；用滑移夹扣件夹紧模板组件的横围檩，使模板组件牢牢固定在推拉框架上；

s3：控制竖向结构墙体两侧推拉管的双作用油缸同步伸出，推动推拉框架和模板组件向靠近墙面方向水平移动，直至竖向结构墙体两侧模板组件到达预定位置；

s4：将对拉杆的丝杆一穿过推拉框架的对拉孔，并用套连杆将其固定在推拉框架上，再将横夹梁紧贴在爬架外架和爬架内架的立杆上，然后通过固定螺母将套连杆固定在横夹梁上；

s5：浇筑墙体混凝土，待墙体混凝土达到强度要求后，拆除对拉杆，控制竖向结构墙体两侧推拉管的双作用油缸同步收缩，带动推拉框架和模板组件向远离墙面方向水平移动，直至到达预定位置，驱动爬架爬升，从而进入下一层的施工流程。

进一步，步骤s3中，若竖向结构墙体倾斜设置，倾角为a，则控制竖向结构墙体两侧推拉管的双作用油缸同步伸出，相邻两层推拉管的水平伸出距离差a，

a＝△h·tana，其中，△h为两层推拉管之间的垂直距离。

进一步，步骤s1中，在爬架外架、爬架内架上分别设置若干层辅助顶杆；步骤s4之后、步骤s5之前还包括：调整辅助顶杆，使端板二顶紧推拉框架；步骤s5中，先松开辅助顶杆，再拆除对拉杆。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)滑移夹扣件可实现模板组件相对于推拉框架在水平横向及竖直方向上移动，然后通过推拉管实现水平纵向上实现模板组件的精准移动，从而实现模板组件在三维空间内的精确定位；另外，滑移夹扣件通过扣轮卡扣在推拉框架的轨道杆上，使模板组件可以相对于推拉框架上下移动，从而使模板组件的重力完全有可调节挂绳承担，避免模板组件的重力传递至推拉管；

(2)对拉杆设置于推拉框架的顶部和底部，避开模板组件，模板组件上并未开孔，保证了模板组件的完整性及整体刚度；对拉杆将爬架内架、爬架外架和两个推拉框架固定为一体，共同支撑模板组件，提高了模板组件的抗弯性能，可有效防止模板变形、爆模；另外，对拉杆不但承受混凝土浇筑时的侧压力，而且推拉管的反作用力也由爬架内架、爬架外架和两个推拉框架传递至对拉杆，可避免爬架外架承受水平作用力，提高爬升模架的安全性；

(3)本发明提出的爬升模架双向可调节自动开合模板系统及其使用方法，可有效解决超高层建筑混凝土竖向结构采用传统人工合模、退模手段所存在的工作量大，施工效率低下，存在安全隐患等关键问题，可适应核心筒竖向结构墙体收缩、倾斜等特殊结构段施工，实现竖向模板的双向调节与自动开合模，大幅减少人工成本投入，提高了爬升模架的无人化智能化水平。

附图说明

图1为本发明的爬升模架双向可调节自动开合模板系统的结构示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为双向可调节自动开合模板系统局部平面示意图；

图4为推拉管的结构示意图；

图5、图6、图7分别为推拉框架的主视图、侧视图、俯视图；

图8为图7的局部放大示意图；

图9为推拉连接件的结构示意图；

图10、图11、图12分为滑移夹扣件的俯视图、侧视图、平视图；

图13为对拉杆结构示意图；

图14为套管结构示意图；

图15为辅助顶杆结构示意图；

图16为辅助顶管结构示意图。

图中标号如下：

1-自动开合模板系统，2-爬架外架，3-爬架内架，4-钢梁；5-爬升组件，6-竖向结构墙体，7-墙体钢筋；

11-推拉框架，12-对拉杆，13-推拉管，14-滑移夹扣件，15-辅助顶杆，16-模板组件，17-滑移轮，18-可调节挂绳，19-吊环；

21-立杆，22-横杆，23-步道杆，24-斜撑杆；

111-轨道杆，112-竖杆，113-横连杆，114-横隔板，115-推拉连接件，116-对穿孔；1151-连接耳板二，1152-连接板；1153-竖板；

121-丝杆一，122-套连杆，123-横夹梁，124-固定螺母，1221-丝杆二，1222-套筒一，1223-端板一；

131-伸缩管，132-套管，133-双作用油缸，134-销轴连接件，135-推拉连板，136-铰接件，137-连接耳板一；

141-竖板一，142-竖板二，143-横板，144-滚轮，145-紧固螺杆；

151-螺杆，152-顶板，153-转动孔，154-套筒二，155-端板二。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的爬升模架双向可调节自动开合模板系统及其使用方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统。

所述爬升模架包括爬架外架2、爬架内架3、钢梁4和爬升组件5；所述钢梁4设置于核心筒的竖向结构墙体6的顶部；所述爬架外架2、爬架内架3下挂在钢梁4上，且分别位于核心筒的竖向结构墙体6的内外两侧；所述爬架内架3底部支撑于爬升组件5上。结合图2和图3所示，爬架外架2、爬架内架3均包括立杆21、横杆22、步道杆23和斜撑杆24。需要说明的时，在采用筒架爬升式液压模架时，爬升组件5可以通过设置于爬架内架3下方的两层伸缩牛腿交替支撑于核心筒竖向结构墙体6上的凹槽中，并通过竖向的顶升装置实现爬升模架整体爬升，当然还可以使通过爬升轨道爬升，爬升模架的具体爬升及支撑的实现方式，可采用现有技术，此处不进行详述。

自动开合模板系统1包括：模板组件16、若干滑移轮17和可调节挂绳18、若干层推拉管13、两个推拉框架11和若干对拉杆12。

模板组件16包括分别设置于所述竖向结构墙体6的内外两侧的大模板一、大模板二。大模板一、大模板二通常包括面板、竖向围檩和横围檩。本实施例中的大模板一、大模板二的顶部设置有吊环19。

所述滑移轮17设置于所述钢梁4底部，并可沿所述钢梁4在水平方向上行走；所述滑移轮17悬挂有可调节挂绳18，所述可调节挂绳18底部与大模板一和大模板二的顶部吊环19固定连接。通过可调节挂绳18、滑移轮17将模板组件16的竖向力传递至钢梁上。作为举例，可调节挂绳18采用电动倒链或人工倒链连接形式，从而方便调节模板组件16的高度。

结合图2和图3所示，爬架外架2、爬架内架3均设置有3层推拉管13，所述推拉管13一端与爬架外架2或爬架内架3固定连接，另一端可伸缩设置。进一步，如图4所示，推拉管13包括套管132、双作用油缸133、伸缩管131。其中，双作用油缸133设置于套管132内部，一端通过销轴连接件134与套管132的一端固定连接，另一端为柱塞杆。伸缩管131一端设置有连接耳板一137，伸缩管131另一端伸入套管132内，伸缩管内部设置有推拉连板135，柱塞杆的一端伸入伸缩管131内并通过铰接件136与推拉连板135铰接。通过控制双作用油缸可实现柱塞杆的伸缩，柱塞杆推动推拉连接板从而带动伸缩管沿套管轴心方向移动。通过伸缩管与套管套接，可适当承受连接耳板一传递的竖向力，比如推拉框架11重力，避免双作用油缸133承受竖向荷载。优选的，所有推拉管13的双作用油缸采用变形补偿控制，控制变形量不大于2mm，从而达到精细化控制混凝土成型的目的。

推拉框架11正面与模板组件16连接，背面与3层的推拉管13的伸缩端连接。具体地，如图5至图8所示，推拉框架11包括竖杆112、横连杆113、轨道杆111和推拉连接件115。若干根竖杆112竖向平行间隔设置，通过横连杆113形成单片钢框架。在推拉框架11背面的竖杆112上设置有若干个与推拉管13位置相匹配的推拉连接件115。如图9所示，推拉连接件115包括1个连接板1152、2个竖板1153和2个连接耳板二1151，竖板1153和连接耳板二1151分别设置于连接板1152的两侧，2个竖板与连接板形成u形结构，2个竖板的间距与竖杆的宽度相匹配，竖板上设置有螺栓孔，通过螺栓固定在竖杆上，优选为，竖杆采用方形管，竖杆上沿长度方向设置有若干连接孔，推拉连接件115可选择相应的连接孔，使推拉连接件115的位置与推拉管13的位置最佳匹配。连接耳板二1151平行间隔设置，与伸缩管131一端的连接耳板一137铰接固定。推拉框架11正面的竖杆上设置有轨道杆111，轨道杆111采用工字钢梁。进一步，工字钢梁上翼缘板之间间隔设置若干横隔板114，横隔板114位于腹板两侧，可以有效提高轨道杆111的刚度。

模板组件16的背面通过滑移夹扣件14固定在推拉框架11的正面(朝向竖向结构墙体的一面)。如图10所示，滑移夹扣件14包括设置于一侧的两对扣轮和设置于另一侧的一对螺栓紧固件，通过扣轮卡扣在轨道杆111上，并可沿轨道杆111竖向滑动，通过螺栓紧固件固定在模板组件16背部的横围檩上。具体地，结合图10至图12所示，滑移夹扣件14包括竖板一141、分别位于竖板一141两侧的两个竖板二142、两个横板143以及位于竖板二上的滚轮144和位于横板上的紧固螺杆145。两个竖板二142的间距与轨道杆111的翼缘板宽度相匹配，每个竖板二142上设置有两个滚轮144，形成两对卡扣在轨道杆111腹板两侧翼缘板上的扣轮；两个横板143的间距与模板组件16的横围檩的高度相匹配，横围檩可采用背靠式双拼槽钢或工字钢，紧固螺杆145设置于横板143上，通过紧固螺杆145可实现滑移夹扣件14卡紧横围檩，实现模板组件16的固定，松开紧固螺栓，可实现滑移夹扣件14与横围檩之间相对滑动，实现模板组件16水平位置的调整。通过设置扣轮，在顶部可调节挂绳18的带动下，可实现模板组件16在一定范围内上下移动，模板组件的重量不会传递至推拉管，从而使推拉管需要较小的动力即可实现推拉框架的移动。因此，滑移夹扣件14可实现模板组件16在水平横向(平行于墙面方向)上及竖直方向上移动，从而精准调整模板的位置，然后通过推拉管13实现水平纵向(垂直于墙面方向)上实现模板组件16的精准移动，因此本实施例的自动开合模板系统1可实现模板组件16的精确定位。

结合图1、图2、图5和图6所示，可在推拉框架11的竖杆的顶部及底部各设置若干个对穿孔116，用于固定对拉杆12。爬架外架2、爬架内架3为桁架式结构，虽然本身刚度较大，但由于下端悬臂设置，不宜承受水平作用力，通过设置对拉杆12可以抵消混凝土浇筑时模板上受到的水平力，同时将爬架外架2、爬架内架3、推拉框架11固定为一体，推拉管13推动推拉框架11在爬架外架2或爬架内架3上的反作用力，也传递至对拉杆12上。如图13所示，对拉杆12包括1个丝杆一121、2个套连杆122和2个横夹梁123。结合图13、14所示，套连杆122包括丝杆二1221、套筒一1222和端板一1223；套筒一1222的一端焊接有端板一1223，另一端焊接有丝杆二1221，套筒一1222和端板一1223上开设与丝杆一相匹配的螺纹孔，丝杆一121两端插入套连杆122的螺纹孔内。结合图13、图14及图1、图2、图5所示，丝杆一121穿过两个推拉框架11上的对穿孔116，且两端从推拉框架11背部伸出，将套连杆122的套筒一1222与丝杆一121螺纹连接，从而固定推拉框架11，使推拉框架11夹紧模板组件16。横夹梁123为槽钢，腹板上设置有连接孔，通过设置在丝杆二1221上的固定螺母124，将两个横夹梁123分别夹紧在爬架内架和爬架外架上，对拉杆用于抵消爬架内架和爬架外架上的水平作用力，且使爬架内架3、爬架外架2和两个推拉框架11固定为一体，共同支撑模板组件，提高了模板组件的安全性，可有效防止模板变形、爆模。另外，本实施例提供的自动开合模板系统1的将对拉杆12固定在推拉框架11的顶部及底部，而模板组件16上并未开孔，保证了模板组件16的完整性及整体刚度。

优选的实施方式为，自动开合模板系统1还包括辅助顶杆15，辅助顶杆15的数量可根据模板组件16的高度灵活布设，辅助顶杆15为可人工调节长度的顶推装置，一端固定在爬架外架2或爬架内架3的立杆21上，另一端顶紧推拉框架11，起到辅助顶推作用，从而抵消混凝土浇筑时作用与模板组件16上的水平作用力，将混凝土的水平作用力全部由爬架内架3、爬架外架2、推拉框架11传递至对拉杆12上。如图15所示，辅助顶杆15包括螺杆151、顶板152、套筒二154、端板二155；套筒二154固定在爬架内架3、爬架外架2上，套筒二154的一端与端板二155焊接成一体，内部开设螺纹孔，螺杆151穿过套筒二154和端板二155，螺杆151一端设置转动孔153，另一端与顶板152焊接，通过旋转螺杆151，即可调节顶板与端板二之间的距离。

优选的实施方式为，可采用无动力系统的辅助顶管代替部分推拉管13，以减少动力系统的投入。如图16所示，辅助顶管包括伸缩管131和套管132，伸缩管131侧壁上间隔开设若干销轴孔，选择合适的销轴孔，通过销轴连接件134将伸缩管131固定在套管上，以此调节整体杆件长度，伸缩管131的另一端焊接连接耳板一137，连接耳板一137与推拉连接件的连接耳板二通过销轴铰接。

实施例二

本实施例提供了一种爬升模架双向可调节自动开合模板系统的使用方法，结合图1至图16对该使用方法作进一步描述。该使用方法包括如下步骤：

s1：安装爬升模架双向可调节自动开合模板系统，包括：在钢梁4上设置若干滑移轮17，滑移轮17通过悬挂的可调节挂绳18与模板组件16顶部的吊环19连接，使大模板一、大模板二分别吊设在竖向结构墙体6两侧；在爬架外架2、爬架内架3上分别安装三层推拉管13；将推拉框架11的背面通过推拉连接件115与推拉管13的伸缩端固定连接；

s2：竖向结构墙体6钢筋绑扎完毕后，通过可调节挂绳18，调节模板组件16的上下位置，通过滑移夹扣件14调整模板组件16的水平位置，然后将模板组件16通过滑移夹扣件14固定在推拉框架11的轨道杆111上；用滑移夹扣件14夹紧模板组件16的横围檩，使模板组件16固定在推拉框架11上；

s3：控制竖向结构墙体6两侧推拉管13的双作用油缸同步伸出，推动推拉框架11和模板组件16向靠近墙面方向水平移动，直至竖向结构墙体6两侧模板组件16到达预定位置；

s4：将对拉杆12的丝杆一穿过推拉框架11的对拉孔，并用套连杆将其固定在推拉框架11上，再将横夹梁紧贴在爬架外架2和爬架内架3的立杆21上，然后通过固定螺母将套连杆固定在横夹梁上；

s5：浇筑墙体混凝土，待墙体混凝土达到强度要求后，拆除对拉杆12，控制竖向结构墙体6两侧推拉管13的双作用油缸同步收缩，带动推拉框架11和模板组件16向远离墙面方向水平移动，直至到达预定位置，驱动爬架爬升，从而进入下一层的施工流程。

优选的实施方式为，步骤s3中，若竖向结构墙体6倾斜设置，倾角为a，则控制竖向结构墙体6两侧推拉管13的双作用油缸同步伸出，相邻两层推拉管13的水平伸出距离差a，a＝△h·tana，其中，△h为两层推拉管13之间的垂直距离。通过本实施例可实现倾斜墙体的模板组件16的架设，从而实现倾斜墙体的施工。

优选的实施方式为，步骤s1中，在爬架外架2、爬架内架3上分别设置若干层辅助顶杆15；步骤s4之后、步骤s5之前还包括：调整辅助顶杆15，使端板二顶紧推拉框架11；步骤s5中，先松开辅助顶杆15，再拆除对拉杆12。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。