大型构架起重系统 【技术领域】
本发明涉及起重系统。
背景技术
当今，大型的屋顶或屋顶构架和/或独特形状的结构都是在支撑件或构件装配好后再装配，这样就不得不在高空进行屋顶装配施工，风险很大，难以施工，因此，整个构架的施工周期长，成本高。
有时，屋顶或屋顶构架的装配可以在地面组织进行，然后通过一个或几个起重机进行起吊，但是，这种作业受到被起吊构架尺寸或其几何形状的限制，取决于起重机吊架所能承受的最大载荷，这种方法对于相当大型的构架则无法使用，例如，工业建筑物的屋顶表面，其尺寸之大，有时可以是一个足球场的两到三倍。
为此，在使用普通起重机装配大型房屋构架时，必须将该构架的各个部分吊起，而后才将它们连接到一起。房屋构架各个不同部分需要分别起吊进行装配，这样很复杂，而且必须在高空进行。
另外，人们己知用来起吊屋顶或屋顶构架的系统或设备都是基于升降机塔，但如上所述，它们也同样受到能否起吊大型构架的尺寸限制。
这种类型的起重系统在例如美国专利6,430,892中曾有说明，该专利涉及到一种圆屋顶建筑物的建造方法，该圆屋顶建筑物包括一个通过许多钢索或牵索支撑圆屋顶或构架的塔架，其特点是，随着圆屋顶建筑物的建造和装配，塔架的高度也随之增加。这种方法有两个非常大的不便之处：一方面它不适宜建造非常大型的圆屋顶，因为它只使用了一个支撑塔架，此外，装配作业非常缓慢，而且十分复杂，因为每吊起一个部分，必须装配好许多因增加塔架高度而必需的附加构件。另外，随着起吊作业的推进，圆屋顶也必须逐步装配。
美国专利4,199,906介绍了一种由一个支柱或固定构件支撑的冷却塔，连接在一起的一对环通过液压缸可以向塔上爬升，所述这对环构成了通过钢索支撑冷却塔顶部的构架。
正如前面案例中所介绍的，所述发明专利说明的起重设备仅限于小型屋顶或屋顶构架。
【发明内容】
本发明所提出的起重系统是用于起吊在地面已经装配完整的大型构架，直到将其置放于最终位置，从而省略了空中装配作业，防止了空中装配作业可能带来的任何风险，缩短了构架装配时间和构架所属建筑工程的总体施工时间。
根据本发明所提出的起重系统，相应的构架被吊起后，然后便置放在构架的永久支架上，这些支架可以在构架本身施工期间或施工之后已经预先装配好。而后，将用于起吊构架的机械装置予以分解、拆除。
本发明所提出的起重系统旨在实现快速安全地起吊大型构架，使得构架的整体装配可在地面进行。这样，避免了高空作业，而后者往往是十分复杂，且非常危险的。
该起重系统由若干个起重柱组成，从数量上和位置上都适合被起吊的构架的尺寸，可以与控制系统相连，实现所有起重柱的联合、控制和同步作业，将整体构架逐步起吊到其最终位置。
每个起重柱都由下列构件组成：
-一根固定柱，由若干个金属型材通过水平梁连接到一起，锚定到地面上的支撑底座上。
-一根活动柱，由若干个金属型材通过水平梁连接到一起，该活动柱的布置形式是这样的，即与固定柱相互插装，并可以相对于固定柱垂直移动，形成上下交替周期运行。
-一个气动推进系统，该系统推动活动柱金属型材的下端，使得后者按照相应运行周期步骤相对于固定柱上下运行。
-一个滑动环，布置在活动柱和固定柱外部周围，并在被起吊构架的整个起吊作业期间对其进行支撑，或者通过拉动锚定机构，例如通常采用的钢索、链条或牵索，或者通过推进机构，例如支撑型材。
-联锁机构，布置在滑动环内，将滑动环连接到固定柱和/或活动柱上；另外，特别是气动推进缸驱动推力螺栓和气动保持缸驱动推力固定螺栓，前者与活动柱金属型材上的孔联锁，后者与固定柱金属型材上的孔联锁。
通过活动柱上下运动与推进螺栓和固定螺栓锁定和释放动作的结合，滑动环逐步向上爬升，并分别锚定在固定柱和活动柱内，一直爬升到构架的计算和预期位置为止。
-液压缸，连接到滑动环并分别连接到构架的每个锚定机构上，每个起重柱的所有液压缸都连接到控制系统，可以对每个锚定机构上出现的应力进行逐个调节。
-一个固定柱和活动柱的导向系统，所述导向系统进一步防止了纵向挠曲和侧向位移。该系统由一个或几个导向环组成，导向环锚定到固定柱上，并根据推力弹簧的需要，配有支撑滚轮，活动柱就支持在这些支撑滚轮上，从而使得活动柱可以定向上下垂直移动。这些导向环最好布置在固定柱的上下部位。
-一个用于起重柱的中央区域的附加导向系统，根据起重柱的高度需要加装。该系统包括可伸展环，彼此连接并与滑动环相连，这样，当滑动环向上移动时，可伸展环就沿起重柱定位。这些环可以类似于起重柱上下部位的导向环。
电子控制系统，其作用是控制所有起重柱同步动作，并协调气动推进系统的动作，后者可使每个起重柱的活动柱垂直位移，另外，所述系统还可协调所有滑动环的气动推进缸和保持缸同步启动和停止。
可以选择装配一个被起吊构架的横向导向系统，该系统由一个或多个支撑塔架构成，配合吸收例如风载荷引起的水平应力，这样，防止了起吊作业期间构架的侧向位移。
根据本发明所提出的构架起吊系统，首先，必须计算起吊所述构件需要多少个起重柱，然后，确定这些起重柱的尺寸，计算每个起重柱滑动环的每个液压缸的压力。
一旦起重系统的结构尺寸确定后，起重柱就可以完整装配，包括装配固定柱、装配插装在固定柱之间的活动柱、装配活动柱的气动推进系统和装配滑动环、并装配其相应的联锁系统，其中根据需要包括横向导向系统，防止在起吊作业期间构架的侧向位移。然后，将被起吊的构架锚定到每个起重柱的滑动环上。
一旦起重柱装配完毕，且构架也已锚定，然后，就可以逐步起吊所述构架，根据活动柱的上下交替运行周期，同步驱动可使活动柱垂直移动的气动推进系统，以及滑动环的联锁系统，滑动环带动起重柱向上运行，并进而引起整个构架的逐步起吊，直到到达原先计划的最终位置。
构架的整个起吊作业是起吊周期的重复进行，从而将构架起吊到一个高度，该高度等同于固定柱和活动柱金属型材上两个相邻孔之间的距离或间隔，或两个相邻孔之间距离的倍数，该起吊周期包括如下步骤：
-推力缸驱动推力螺栓使其锁定在活动柱金属型材上的对应孔内，而保持缸则使固定螺栓缩回，使其与固定柱脱离，这样，滑动环即与活动柱相连接。
-气动推进系统的传动动作可引起活动柱向上移动，同时拖动滑动环，后者进而拖动构架，直到到达对应于某个高度或间隔的位置，而该高度或间隔是因起吊周期的需要而建立的，该起吊周期对应于金属型材两个相邻孔之间的距离或该距离的倍数。
-保持缸驱动固定螺栓，使其进入固定柱金属型材的孔内，然后带动推力缸，使得推力螺栓收回，并使其从它们所处的活动柱金属型材的孔内退出，这样，滑动环就与活动柱相脱离。
-气动推进系统释放压力，导致活动柱向下运行到其下部起始位置，与此同时，构架通过与固定柱相连接的滑动环而维持不动。
通过重复上述循环周期，滑动环相对于固定柱和活动柱向上爬升，构架也随之逐渐缓幔向上移动，直至到达其最终位置。
构架到达其最终位置后，然后可以在支撑件上进行最终装配，所述支撑件将在构架的整个使用寿命期间始终支持着构架，起重系统的起重柱和其它部件随后就可以拆除了。
【附图说明】
下面附图是为了能够根据本发明的最佳实施例补充说明本发明，并有助于更好地了解本发明的特性，这套附图是本发明说明书的组成部分，但只是示例性的，本发明权利要求范围并不限于这些图例。附图如下：
图1为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱已装配。
图2为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱己装配，拟起吊的构架的装配作业已经在地面开始进行。
图3为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱已装配，拟起吊的构架的装配作业已经在地面完成。
图4为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱已装配，拟起吊的构架已经被吊起。
图5为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱己装配，被起吊的构架已经处于其最终吊起位置，永久支撑件已经装配。
图6为构架起吊步骤示意图，图中，起重柱已经被拆除，构架已经由永久支撑件支撑。
图7示出了一个起重柱，包括滑动环、上下导向环和三个可伸展环，均处于工作位置。
图8是一个滑动环的详细透视图，图示液压缸在调节锚定件的应力。
图9示出了活动柱的透视图，活动柱由四个金属型材组成。
图10示出了固定柱的透视图，由四个金属型材组成，锚定到地面上的支撑座上，包括气动起重系统。
图11为滑动环起重的三个步骤的透视图，可伸展环处于相应的定位状态。
图12为一个起重柱的示意图，包括了构架起重周期的各个不同步骤。
【具体实施方式】
正如从图1中可清楚地看到，该起重系统由一系列起重柱(1)组成，这些起重柱在数量、位置和尺寸上根据被起吊的构架(2)的尺寸合理分布，从而能够同步控制已经在地面装配好的整个构架(2)的起吊作业，如图4、图5和图6所示。
为此，所有的起重柱都通过一个电子控制系统将其连接在一起，电子控制系统用来控制所有气动构件以及每个起重柱的动作和位置，这样，起吊运行的高度位置差就小于控制系统内的预定值。这个值将代表了整个构架起吊过程中各个起重柱之间的允许最大偏差值。如示例，该偏差大约为10mm。
起吊过程缓慢逐步进行，所有系统参数都始终得到控制，构架的起吊作业可在几个小时内完成，这样，构架的整个装配与传统的起吊过程相比，时间短，成本低，进一步降低了可能对操作手带来的风险，因为装配作业是在地面完成的，而起吊作业则是通过控制系统自动进行。
每个起重柱(1)都是由一个固定柱(3)和一个活动柱(4)装配在一起而组成，它们彼此相插，活动柱(4)相对于固定柱(3)上下运动。
图7至图12示出了起重柱(1)的一个具体实施方案，其中固定柱(3)由四个金属型材(5)通过次梁(6)连接在一起，形成了一个整体装配件。活动柱(4)也是由四个金属型材(7)通过次梁(8)连接在一起，形成了一个另一个整体装配件。
每个固定柱(3)和每个活动柱(4)都包括了几组次梁(6)，(8)，布置在不同的高度上，这些次梁的彼此高度间隔要大于每个起吊周期时构架被起吊的间隔或高度，防止了在活动柱(4)垂直上下移动时固定柱(3)和活动柱(4)之间的彼此干扰。
固定柱(3)锚定到一个构件或支撑座(9)上，后者又固定到地面上，而活动柱(4)插装在固定柱(3)内，且支撑在一个推力板(10)上，气动推进系统(11)装配在推力板的下方，气动推进系统的作用就是带动活动柱(4)上下移动。
气动推进系统(11)优选由两个水平平板组成，一个下固定板和一个上活动板，弹性环形带的端部就安装在这些板的周围，将这些板与相应法兰固定，从而形成了一个密封弹性腔室，这样，当压力气体被引入所述腔室时，上活动板就会被提起，进而推动并移动活动柱(4)。气动系统可以采用简单的空气垫制成。
每个起重柱还包括一个滑动环(12)，该环装配后就形成从外部环绕固定柱(3)和活动柱(4)，并通过锚定机构(17)承受被起吊的空间构架(2)的重量。
滑动环(11)包括了一个联锁系统(13)，可以使滑动环连接到固定柱(3)和活动柱(4)，这样，当其连接到活动柱(4)时，它就可以随所述活动柱相对于固定柱(3)在其向上运动时移动。在图8所示最佳实施方案中，联锁系统(13)包括推力缸(13’)驱动推力螺栓(14’)，用来固定在活动柱(4)的孔(15)内，和保持缸(13”)驱动固定螺栓(14”)，用来锁定在固定柱(3)的孔(15)内，从而如下所述，相对于起重柱(1)提起滑动环(12)并随之将构架(2)吊起。
构架(2)通过锚固机构连接到滑动环(12)上，锚固机构(17)通过拉动时产生作用的设施例如高强度钢索、链条或牵索组成，或者通过推力型材组成，锚固机构(17)是在液压缸(18)的配合下连接到滑动环(12)上，彼此联动，而控制系统则用来调节每个起重柱(1)的锚固构做(17)的应力。
滑动环(12)还包括许多滚轮(19)，位于固定柱(3)和活动柱(4)上，从而可以在渭动环(12)上下移动时实现定向位移。
该起重系统还包括导向环(20)，布置在每个起重柱(1)的上下部位，锚定在固定柱(3)上，且根据推力弹簧的要求，提供有支撑滚轮(21)，活动柱(4)就支撑在推力弹簧上，从而实现定向垂直上下位移。
所述起重系统还包括在起重柱中央区域设有定向机构，这是在其达到一定高度时需要使用。所述系统包括可延伸环(22)，连接到一起并连接到滑动环(12)上，这样，当滑动环向上移动时，可延伸环(22)沿起重柱定位，如图11所示。这些环与起重柱上下部位处的导向环相似。
滑动环(12)以及构架相对于起重柱(1)的起吊，都是通过重复起吊周期来进行的，该起吊周期包括如下操作步骤：
-推力缸(13’)动作，可将活动柱(4)锁定到孔(15)内。
-保持缸(13”)动作，可相对于固定柱(3)而松动。
-气动推进系统(11)动作，导致活动柱(4)向上垂直移动，进而拖动滑动环(12)以及被起吊的构架(2)。
-当滑动环(12)在其升起过程中到达预期位置时，即对应于两个相邻孔(15)之间的距离或间隔，或者该距离的倍数，气动系统(11)停止充气。
-保持缸(13”)动作，所述缸装入固定柱(3)之内，这样，可使滑动环(12)以及被起吊的构架(2)保持不动。
-推力缸(13’)动作，可使其从活动柱(4)上分离。
-气动推进系统(11)放气，活动柱(4)随后向下移动至其最初或静止位置。
起重柱各个动作之间的联动构成了一个气动网络，由一个或几个压缩机提供气体，其所有部件，即过滤器、电动阀和泵等，都通过一个可编程电子控制系统实现连接。
另外，起重柱通过一个电子网络来连接，而后者是通过另一个可编程电子控制系统实施控制，起重系统的所有其它子系统都依赖该控制系统，这样起重柱的所有动作都可以编成程序并得到控制，实现所有动作的协调，使得构架的起吊能够做到在其所有点上的公差非常小。
具体来讲，两个控制盒用于每个起重柱的控制系统，每个环里的其中一个控制盒用于控制和同步启动/停止驱动液压缸(18)组件的电子阀和其它部件，液压缸是用来调节构架的锚定机构(17)；另一个控制盒位于每个起重柱的底座处，分配和控制气动推进系统(11)以及保持缸(13”)和推力缸(13’)组件的动作。
根据所介绍的结构特性，构架的起吊和装配程序应具有起重系统的至少如下操作步骤，如图1到图6所示：
-起重柱(1)数量的计算，起重柱必需的尺寸和构架(2)起吊到其永久位置的定位。
-每个起重柱(1)在其工作位置的装配。
-每个电子控制系统根据已有计算方式进行的装配、连接和编程。
-被起吊的构架(2)在每个起重柱(1)不同滑动环(12)上的锚定。
-根据相应起吊周期，气动推进系统(11)所进行的动作，该周期重复进行直到构架(2)达到其永久高度。
-构架(2)在永久支撑件(23)上的装配，后者在构架(2)整个使用寿命期间都会起支撑作用。
起重柱(1)的分解与拆除。