专利名称：一种单层工业厂房屋盖整体顶升的装置及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种单层工业厂房屋盖整体顶升的装置及其施工方法，具体地说是涉及一种采用常规短行程液压千斤顶与可调钢支柱，结合同步控制技术，在不破坏单层工业厂房屋盖体系的情况下，实现屋盖结构整体顶升的装置及其方法。属于土木工程施工技术领域。
背景技术：
随着我国经济建设的不断发展和大型工业项目的迅速兴起，一些建设年代较早的单层工业厂房内部空间已不能满足现代工艺或生产的需求，但拆除重建不仅会占用较长的生产时间，而且会带来经济上的重复投资，造成资源的极大浪费。因此，多数生产企业在进行施工周期、经济投入等多方面综合分析后，往往选择采用提高屋顶标高的方法提升厂房的功能。在进行厂房屋顶标高提高时，可采用局部拆除重建的方法，即将厂房屋盖体系全部拆除或分单元拆卸，对支承厂房屋盖体系的钢筋混凝土柱或钢柱进行加固改造后，重新制作厂房屋盖或分单元吊装原有屋盖后重新拼接。这种方法在厂房原有柱距未改变的情况下，将原有屋盖体系拆除或分单元拆卸造成了屋盖制作的重复劳动和资源浪费，并需要占用较长的生产时间和较大面积的施工场地，实施起来并不经济、方便。另外，也有采用提升方法实现屋顶标高提高，即在钢筋混凝土柱或钢柱顶部设置提升点，采用提升设备同步将屋盖提升至设计标高，但该方法需对原有屋盖局部开洞后设置提升点和提升塔架，而且该方法对提升塔架的锚固设计要求较高，施工过程中易对原柱产生局部损伤，对改造后结构不利。名称为钢筋砼柱单层工业厂房屋盖整体顶升的方法的发明专利申请，公开了一种钢筋砼柱单层工业厂房屋盖整体顶升的方法，它在钢筋砼柱单层工业厂房的每根钢筋砼柱的上部两个侧面固定两只钢筋砼牛腿，在每个牛腿的顶面上放置一台千斤顶，在屋架的下弦端部设置一根支承在千斤顶上的钢梁，然后同步启动千斤顶，并在每根钢筋砼柱的顶面与顶升后的屋架端头之间垫上垫块，如此循环，即可顶升到所需高度。该方法在施工过程中可破坏原有屋盖体系，但需要在原有混凝土柱侧面新浇筑两只钢筋混凝土牛腿，施工难度较大、施工周期较长。同时，该方法是在顶升过程中需要大量的液压千斤顶和搁置垫块。名称为自承式房屋顶面整体顶升方法及其装置的发明专利申请，公开了一种自承式房屋顶面整体顶升方法及其装置，它将顶升杆先与原房屋的立柱上部固定连接，并将底座固定在立柱的下部，将千斤顶放在底座上，将顶升支架连接在顶升杆上，然后将房屋立柱切断，通过千斤顶循环顶升房屋顶面到所需的高度，将顶升杆固定连接在立柱的下段立柱上，使顶升杆和立柱连接为一整体作为房屋顶面升高后的新支撑立柱。该方法同样未破坏原有屋盖，但该方法破坏了屋盖支承柱的整体性，顶升完成后顶升杆较难与原有结构柱融为一体，同时，该方法在顶升过程中结构安全性较差，且需要大量的液压顶升设备、施工费用较高。
发明内容
技术问题为克服上述单层工业厂房屋盖顶升过程中对原有结构柱破坏性大、资源浪费严重、施工成本高、施工过程安全性差等缺点，本发明提供了一种单层工业厂房屋盖整体顶升的装置及其实施方法，本发明不破坏原有结构柱，节约顶升过程中液压千斤顶的使用数量，增加顶升装置的周转使用次数，降低施工成本和技术难度，提高顶升过程中的安全性。技术方案
一种单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于由顶升装置、竖向传力装置和同步控制系统三部分组成，竖向传力装置置于厂房地面，顶升装置放置在竖向传力装置的上方并固定，顶升装置与同步控制系统连接；
所述的顶升装置，包括千斤顶、可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段和倒T形反力横梁，其中可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段水平相对设置且藉连接构件活动连接，可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁的上端部相对设置且藉连接构件活动连接，可调钢支柱下节段的底部与竖向传力装置的顶部固定，可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁底部固定。前述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段之间的立杆沿轴向设置插销孔，可调钢支柱上、下节段通过先套接立杆，然后将立杆上的插销孔对齐后插入插销的方式活动连接；倒T形反力横梁端部设置插销孔，倒T形反力横梁端部与可调钢支柱下节段的立杆通过将插销孔对齐后插入插销的方式活动连接。前述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上、下节段的立杆的插销孔的孔距等于常规短行程液压千斤顶的一个行程，插销孔的数量根据单层工业厂房屋盖拟顶升的高度和常规短行程液压千斤顶的行程确定。前述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于倒T形反力横梁端部的插销孔与可调钢支柱上、下节段立杆的插销孔中心重合、大小相等。一种单层工业厂房屋盖整体顶升的施工方法，其特征在于具体步骤如下
(1)、去除可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段之间的连接构件使可调钢支柱上节段处于自由伸缩状态，固定可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁；
(2)、启动同步控制系统，常规短行程液压千斤顶支承于倒T形反力横梁上，顶升可调钢支柱上节段和原屋架梁常规短行程液压千斤顶的一个行程的高度；
(3)、安装可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段之间的连接构件，将可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段连接成整体，去除可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁的上端部的连接构件使倒T形反力横梁处于自由伸缩状态，以可调钢支柱上节段为支承装置，提升倒T 形反力横梁一个行程高度；
(4)重复步骤(2)、(3)，直至原屋架梁顶升至设计标高，完成单层工业厂房屋盖的整体顶升。前述的单层工业厂房屋盖整体顶升的施工方法，其特征在于还设有侧向支撑(2)。有益效果本发明是根据屋盖的结构形式和屋顶荷载，设置单层工业厂房屋盖整体顶升的顶升点位置，并进行顶升装置和竖向传力装置的制作。然后根据本发明提供的组装方法，进行顶升系统组拼。拼装完成后，将常规短行程液压千斤顶与同步控制系统相连，进行试顶升。通过试顶升对顶升装置、竖向传力装置和同步控制系统进行检验后，将钢屋盖整体顶升至设计标高。本发明提供的单层工业厂房屋盖整体顶升装置和方法不会对屋盖体系产生破坏， 即不需要对屋顶重新制作或拼装，缩短了厂房功能改造的施工周期，可实现经济效益的最大化。同时，顶升装置和竖向传力装置均未与原有结构柱相连，不仅确保了屋盖整体顶升过程中的安全性，而且不影响原有结构柱的加固改造施工。另外，本发明提供的顶升装置仅需单台常规短行程液压千斤顶，相比于现有顶升方法可节约一倍的常规短行程液压千斤顶数量，即节约了设备使用费，又降低了顶升过程中同步控制的难度。此外，针对多幢单层工业厂房的功能改造，本发明提供的顶升装置等可多次周转使用且适用于钢筋混凝土柱和钢柱两种结构类型，可大大降低了施工措施费用。
图Ia是本发明的顶升系统组装正立面示意图； 图Ib是本发明的顶升系统组装侧立面示意图加是本发明的顶升系统顶升屋盖工作原理示意图； 图2b是本发明的顶升系统千斤顶回油工作原理示意图； 图3是本发明的顶升装置立体图。附图中的主要标记说明如下原屋架梁1、侧向支撑2、可调钢支柱上节段3、常规短行程液压千斤顶4、倒T形反力横梁5、可调钢支柱下节段6、竖向传力装置7、同步控制系统8、原结构柱9、可调钢支柱插销10、反力横梁端部插销11、插销孔12、可调钢支柱上节段连接螺栓13、倒T形反力横梁连接螺栓14、可调钢支柱下节段连接螺栓15。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明
图Ia是本发明的顶升系统组装正立面示意图，图Ib是本发明的顶升系统组装侧立面示意图，图加是本发明的顶升系统顶升屋盖工作原理示意图，图2b是本发明的顶升系统千斤顶回油工作原理示意图，图3是本发明的顶升装置立体图。参照图1至3所示，一种单层工业厂房屋盖整体顶升装置，由顶升装置、竖向传力装置7和同步控制系统三部分组成，顶升装置是整体顶升屋盖的动力系统，位于原屋架梁1 底部，支承于竖向传力装置7顶部并用螺栓固定，与原结构柱9无连接。适用于钢筋混凝土柱和钢柱等不同材质的原结构柱，可以在不破坏原屋盖体系的情况下，实现单层工业厂房屋盖的整体顶升，而且顶升过程中既可保证顶升的安全性，又不影响原结构柱的加固改造施工。顶升装置包括常规短行程液压千斤顶4、可调钢支柱上节段3、可调钢支柱下节段6 和倒T形反力横梁5，可调钢支柱上节段3支撑原屋架梁1和侧向支撑2，可调钢支柱下节段6与竖向传力装置7的顶部固定，可调钢支柱上节段3与可调钢支柱下节段6之间安装常规短行程液压千斤顶4和倒T形反力横梁5。同步控制系统8为多点顶升的同步控制终端与常规短行程液压千斤顶4连接，控制各顶升点的常规短行程液压千斤顶同步工作。常规短行程液压千斤顶4的两端分别与可调钢支柱上节段3和倒T形反力横梁5相连，顶升装置和竖向传力装置的高度是根据实际屋盖荷载和顶升高度制作。
其中，可调钢支柱上节段3与可调钢支柱下节段6之间的四根竖向立杆为套插式可调连接，沿立杆轴向设置插销孔12，相邻插销孔12的孔距等于常规短行程液压千斤顶的一个行程，插销孔的数量则根据单层工业厂房屋盖拟顶升的高度和常规短行程液压千斤顶的行程确定，可调钢支柱上节段3与可调钢支柱下节段6通过将插销孔对齐后插入插销10 的方式固定。倒T形反力横梁5端部设置插销孔，该插销孔的大小与可调钢支柱下节段的四根竖向立杆的插销孔12等同，倒T形反力横梁通过将插销11插入插销孔的方式与可调钢支柱下节段的四根竖向立杆固定。以上单层工业厂房屋盖整体顶升装置的组装过程是
(1 )、根据屋盖顶升高度、顶升荷载设计制作可调钢支柱上节段3、倒T形反力横梁5、可调钢支柱下节段6和竖向传力装置7。(2)、根据屋盖顶升荷载和顶升高度选择常规短行程液压千斤顶4、可调钢支柱插销10和反力横梁端部插销11，并据此设置可调钢支柱上节段3、倒T形反力横梁和可调钢支柱下节段6上插销孔12的位置和孔径。(3)、根据顶升点布置，将竖向传力装置7安装在单层工业厂房的地面上。(4)、在单层工业厂房的地面上组拼可调钢支柱上节段3、可调钢支柱下节段6，并通过将可调钢支柱插销10插入插销孔12的方式将两者固定后，将其安装至竖向传力装置 7的顶部并固定。(5)、安装倒T形反力横梁5和常规短行程液压千斤顶4，并将其与可调钢支柱上节段3和倒T形反力横梁5可靠连接。将常规短行程液压千斤顶4与同步控制系统8连接， 拔出可调钢支柱插销10，插入倒T形反力横梁端部插销11后，进行整体屋盖的试顶升。试顶升完成且顶升系统安全性检查完毕后，准备单层工业厂房屋盖整体顶升的正式施工。可调钢支柱上节段3、倒T形反力横梁5、可调钢支柱下节段6、竖向传力装置7均为速接拼装结构，减少了单根构件的重量，降低设备制作和转运难度。一种单层工业厂房屋盖整体顶升的施工方法，具体步骤如下
(1)、先拔出可调钢支柱插销10使可调钢支柱上节段3与可调钢支柱下节段6之间仅活动套接，使可调钢支柱上节段处于自由伸缩状态，插入反力横梁端部插销11将可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁连接成整体，作为常规短行程液压千斤顶4的支承装置，启动同步控制系统8，常规短行程液压千斤顶4支承于倒T形反力横梁5上顶升可调钢支柱上节段 3和原屋架梁1一个常规短行程液压千斤顶的行程高度。(2)、插入可调钢支柱插销10，将可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段连接成整体，拔出倒T形反力横梁端部插销，使倒T形反力横梁与可调钢支柱下阶段仅活动套接，以可调钢支柱上节段3为支承装置，提升倒T形反力横梁一个行程高度。(3)重复步骤(1)、(2)，直至原屋架梁顶升至设计标高，完成单层工业厂房屋盖的整体顶升。本发明还设有侧向支撑(2)，以保证原屋架梁(1)在顶升过程中的侧向稳定性。本发明实现单层工业厂房屋盖的整体顶升，顶升过程中仅需安排施工人员根据顶升循环的顺序，拔出或插入可调钢支柱插销和反力横梁端部插销。
权利要求
1.一种单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于由顶升装置、竖向传力装置和同步控制系统三部分组成，竖向传力装置置于厂房地面，顶升装置放置在竖向传力装置的上方并固定，顶升装置与同步控制系统连接；所述的顶升装置，包括千斤顶、可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段和倒T形反力横梁，其中可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段水平相对设置且藉连接构件活动连接，可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁的上端部相对设置且藉连接构件活动连接，可调钢支柱下节段的底部与竖向传力装置的顶部固定，可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁底部固定。
2.根据权利要求1所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段之间的立杆沿轴向设置插销孔，可调钢支柱上、下节段通过先套接立杆，然后将立杆上的插销孔对齐后插入插销的方式活动连接；倒T形反力横梁端部设置插销孔，倒T形反力横梁端部与可调钢支柱下节段的立杆通过将插销孔对齐后插入插销的方式活动连接。
3.根据权利要求2所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上、下节段的立杆的插销孔的孔距等于常规短行程液压千斤顶的一个行程，插销孔的数量根据单层工业厂房屋盖拟顶升的高度和常规短行程液压千斤顶的行程确定。
4.根据权利要求2所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于倒T形反力横梁端部的插销孔与可调钢支柱上、下节段立杆的插销孔中心重合、大小相等。
5.一种基于权利要求1所述的单层工业厂房屋盖整体顶升的施工方法，其特征在于具体步骤如下(1)、去除可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段之间的连接构件使可调钢支柱上节段处于自由伸缩状态，固定可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁；(2)、启动同步控制系统，常规短行程液压千斤顶支承于倒T形反力横梁上，顶升可调钢支柱上节段和原屋架梁常规短行程液压千斤顶的一个行程的高度；(3)、安装可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段之间的连接构件，将可调钢支柱上节段与可调钢支柱下节段连接成整体，去除可调钢支柱下节段与倒T形反力横梁的上端部的连接构件使倒T形反力横处于自由伸缩状态，以可调钢支柱上节段为支承装置，提升倒T形反力横梁一个行程高度；(4)重复步骤(2)、(3)，直至原屋架梁顶升至设计标高，完成单层工业厂房屋盖的整体顶升。
6.根据权利要求3所述的单层工业厂房屋盖整体顶升的施工方法，其特征在于还设有侧向支撑(2)。
7.根据权利要求5所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上节段、可调钢支柱下节段之间的立杆沿轴向设置插销孔，可调钢支柱上、下节段通过先套接立杆，然后将立杆上的插销孔对齐后插入插销的方式活动连接；倒T形反力横梁端部设置插销孔，倒T形反力横梁端部与可调钢支柱下节段的立杆通过将插销孔对齐后插入插销的方式活动连接。
8.根据权利要求2所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于可调钢支柱上、下节段的立杆的插销孔的孔距等于常规短行程液压千斤顶的一个行程，插销孔的数量根据单层工业厂房屋盖拟顶升的高度和常规短行程液压千斤顶的行程确定。
9.根据权利要求2所述的单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于倒T形反力横梁端部的插销孔与可调钢支柱上、下节段立杆的插销孔中心重合、大小相等。
全文摘要
本发明涉及一种单层工业厂房屋盖整体顶升装置，其特征在于由顶升装置、竖向传力装置和同步控制系统三部分组成，竖向传力装置置于厂房地面，顶升装置固定在竖向传力装置的上方，顶升装置与同步控制系统连接；使可调钢支柱上节段处于自由伸缩状态，固定倒T形反力横梁，启动同步控制系统，常规短行程液压千斤顶将原屋架梁顶升一个行程高度；固定可调钢支柱上节段，使倒T形反力横处于自由伸缩状态，启动同步控制系统，千斤顶回缩，倒T形反力横梁向上提升一个行程高度；重复步骤(1)、(2)，直至原屋架梁顶升至设计标高，实现单层工业厂房屋盖的整体顶升。顶升过程中仅需安排施工人员根据顶升循环的顺序，拔出或插入可调钢支柱插销和反力横梁端部插销，方便快捷。
文档编号E04G23/02GK102277980SQ20111011673
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者刘伟, 王永泉, 王静芬, 田正宏, 邓黎明, 郑东健, 顾冲时 申请人:江苏新桥建工有限公司, 河海大学