一种群塔施工的顶升方法及系统与流程

本发明涉及建筑施工设备调度，特别涉及一种群塔施工的顶升方法及系统。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，建筑项目中的大型公共建筑项目数量越来越多，塔式起重机的应用越来越广泛，塔吊也随之从小到大、从低到高地不断变化。塔吊作业也从单塔作业变为群塔作业。随之而来的危险因素急剧增多,给建筑现场安全管理带来许多困难。

2、目前，高铁站房施工，往往是多标段、大区域同步施工。施工单位内部、各施工单位之间塔吊交叉作业不可避免。随着建筑物的建造，塔吊与建筑物之间的空距一点点减少，当距离少于10米后，塔吊吊装开始出现难度，影响吊装；因此塔吊必须再次升高，通过塔吊自身的液压设施把标准节一节一节顶升上去，即塔吊顶升作业。在塔吊顶升作业之前，由于各施工单位间的塔吊交叉作业，需要通过协调会议制定塔吊顶升方案。由于涉及多家施工单位的多个塔吊，且有的塔吊基于施工需求需保持在一定高度,高度不可调整，因此塔吊顶升方案设计过程复杂，且因缺少实验模拟检验，在实际操作过程可能存在误差，顶升过程中容易发生塔吊碰撞，顶升方案的实施风险高。

3、某高铁站项目建设群塔作业峰值时，55台塔吊同时运转，给塔机防碰撞和顶升方案的制定带来挑战。而现有的群塔协调系统主要在于群塔运行路径之间的优化运算，形成一个合理的群塔布置方式，并未涉及群塔顶升作业时如何进行调整优化；而目前涉及塔吊顶升控制的系统仅对单个塔吊顶升进行控制，因而无法实现群塔顶升作业的调度优化。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种群塔施工的顶升方法及系统，解决现有群塔顶升作业方案制定费时费力，缺少群塔顶升调度系统的问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:一种群塔施工的顶升方法，包括以下步骤；

3、步骤1：获取塔机基础信息和塔机施工安全指标；

4、步骤2：将塔机基础信息结合塔机施工安全指标建立安全识别区；

5、步骤3：将塔机按目标塔机、锚定塔机和自由塔机进行分类，需要顶升的塔机标记为目标塔机，高度固定不可调整的塔机标记为锚定塔机；高度可调整的塔机标记为自由塔机；对各类塔机分别依次编号，并按编号依次将目标塔机关联对应的顶升目标高度值；

6、步骤4：对目标塔机进行顶升运算，顶升运算包括以下几个步骤：

7、步骤41：将当前目标塔机调整至顶升目标高度值，运用碰撞检测算法筛选出在当前目标塔机的安全识别区内的塔机；步骤42：判断当前目标塔机的安全识别区内是否有锚定塔机或其他目标塔机，若有则修改当前目标塔机高度并重复步骤41；若无则执行步骤43；步骤43：将当前目标塔机的安全识别区内的自由塔机调整至当前目标塔机的安全识别区外；

8、步骤5：运用碰撞检测算法对目标塔机、自由塔机和锚定塔机进行碰撞检测，若有碰撞则将步骤43调整后的数据作为当前目标塔机初始数据并重复步骤4；若无碰撞则目标塔机编号加一并重复步骤4；

9、步骤6：直到所有目标塔机完成顶升运算，生成顶升方案。

10、本方案产生的有益效果是：根据塔机是否可调的性质将塔机进行分类，基于施工安全指标建立安全识别区，从而可将区域内可调的塔机筛选出明确需要调整的塔机，缩小需要调整的塔机范围，减小塔机调整工作量；通过碰撞算法检测调整后的塔机数据，实现对顶升方案的实验模拟，使得最后形成的顶升方案安全性得到保障；通过运用本方法，只需前期收集塔吊基础信息和目标塔机的预期顶升数据，便能快速根据基础信息运算得出塔机顶升方案，无需多方多次协调开会制定，有效缩短了塔机顶升方案的定制时间，并且通过模拟避免顶升后的塔机存在碰撞危险，保障塔机顶升的安全性。

11、进一步，所述安全识别区内的自由塔机调整包括以下步骤；

12、步骤431：将安全识别区内的自由塔机按照塔机悬臂的标高进行排序；

13、步骤432：根据排序结果，将安全识别区内的自由塔机从高到低依次逐节调整，直到目标塔机安全识别区内无自由塔机。

14、按照高度排序逐节进行调整，避免调整过程中塔机发生碰撞。

15、进一步，所述塔机基础信息包括标节高度、悬臂回转半径、塔机坐标、悬臂标高、悬臂上下弦高程。

16、进一步，所述塔机施工安全指标包括相邻两个塔机悬臂之间半径交叉面积和两个悬臂之间的高度差值。通过设置安全指标，保障塔机调整后符合施工安全规范，避免塔机调整后发生碰撞，引发安全事故。

17、进一步，所述塔机基础信息还包括塔机最小附着高度h3、间隔附着高度h4、第一附墙高度h5；所述步骤6还包括塔机附墙运算，塔机附墙运算包括以下步骤：

18、步骤61：按编号依次判断目标塔机、自由塔机高度是否大于等于h3，若否则输出顶升方案，若是则执行步骤62；

19、步骤62：判断当前塔机是否有第一道附墙，若无则在距离塔机标高h5处增加一道附墙；若有则每间隔h4高度处，增加一道附墙，直到所有目标塔机、自由塔机的附墙运算完毕，输出顶升方案。

20、通过对塔机进行附墙运算，从而确定需增加附墙的塔机及该塔机的附墙位置，进而保证塔机调整后安装温度，保证群塔安全施工。

21、进一步，一种群塔施工的顶升系统包括人机交互单元、数据存储单元和数据处理单元、碰撞检测单元和方案生成单元；

22、人机交互单元用于与用户进行交互，用户通过人机交互单元导入塔机基础数据、塔机顶升数据和塔机类型，塔机类型包括目标塔机、自由塔机和锚定塔机；

23、数据存储单元用于存储塔机基础数据、塔机顶升数据以及数据处理单元处理后的塔机高度调整数据；

24、数据处理单元用于从数据存储单元提取塔机基础数据及塔机顶升数据，并根据塔机顶升数据对自由塔机高度进行调整；

25、碰撞检测单元用于从数据存储单元提取塔机基础数据、塔机高度调整数据，并根据塔机基础数据和塔机高度调整数据进行碰撞检测；

26、方案生成单元用于根据碰撞检测结果，以塔机基础数据、塔机顶升数据和塔机高度调整数据生成塔机顶升方案。

27、通过群塔施工的顶升系统，实现塔吊顶升方案自动化生成，并通过碰撞检测避免调整后塔机发生碰撞，系统可在xx时间内输出顶升方案，将本系统导出顶升方案在某高铁站项目进行方案验证，顶升后的群塔施工无碰撞发生，可推广应用至各类大型项目的群塔顶升作业。

28、进一步，所述数据处理单元包括安全识别区建立模块、塔机调节模块；所述安全识别区用于根据目标塔机的塔机基础数据、塔机顶升数据和安全距离指标建立安全识别区，所述塔机调节模块用于检测安全识别区内的塔机，并对安全识别区内的自由塔机高度进行调整。

技术特征：

1.一种群塔施工的顶升方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种群塔施工的顶升方法，其特征在于：所述步骤43安全识别区内的自由塔机调整包括以下步骤；

3.根据权利要求1所述的一种群塔施工的顶升方法，其特征在于：所述塔机基础信息包括标节高度、悬臂回转半径、塔机坐标、悬臂标高、悬臂上下弦高程。

4.根据权利要求1所述的一种群塔施工的顶升方法，其特征在于：所述塔机施工安全指标包括相邻两个塔机悬臂之间半径交叉面积和两个悬臂之间的高度差值。

5.根据权利要求3所述的一种群塔施工的顶升方法，其特征在于：所述塔机基础信息还包括塔机最小附着高度h3、间隔附着高度h4、第一附墙高度h5；所述步骤6还包括塔机附墙运算，塔机附墙运算包括以下步骤：

6.一种群塔施工的顶升系统，其特征在于：包括人机交互单元、数据存储单元和数据处理单元、碰撞检测单元和方案生成单元；

7.根据权利要求6所述的一种群塔施工的顶升系统，其特征在于：所述数据处理单元包括安全识别区建立模块、塔机调节模块；所述安全识别区用于根据目标塔机的塔机基础数据、塔机顶升数据和安全距离指标建立安全识别区，所述塔机调节模块用于检测安全识别区内的塔机，并对安全识别区内的自由塔机高度进行调整。

技术总结
本申请涉及建筑施工设备调度技术领域，具体公开了一种群塔施工的顶升方法及系统，群塔施工的顶升方法包括获取塔机基础信息和塔机施工安全指标；将塔机基础信息结合塔机施工安全指标建立安全识别区；将塔机按目标塔机、锚定塔机和自由塔机进行分类，将目标塔机的安全识别区内的自由塔机调整至目标塔机的安全识别区外；步骤6：运用碰撞检测算法对目标塔机、自由塔机和锚定塔机进行碰撞检测，若有碰撞则将步骤5调整后的数据作为初始初始数据并重复至无碰撞，然后导出顶升方案。本专利的目的在于解决现有群塔顶升作业方案制定费时费力，缺少群塔顶升调度系统的问题。

技术研发人员：王斌,段先航,范晓亮,梁超,方亮,吕彦斌,陈亮,吴静,刘一樉,邢铁元,杨金罗,李松磊,林科利,李天宇,南洋,许登飞
受保护的技术使用者：中铁建工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16