本发明涉及一种高层大跨度门式桁架整体提升装置及其施工方法，包括穿心式千斤顶、钢绞线和锚固结构，所述锚固结构由固定在已就位桁架牛腿上的上锚固结构和固定在被提升桁架上的下锚固结构组成，所述穿心式千斤顶固定于上锚固结构之上，对称于已就位桁架上牛腿的两侧，穿心式千斤顶和钢绞线将被提升桁架整体提升至与已就位桁架上牛腿平齐位置。提升单元整体提升的同时采用全程动态应力监测的方式进行监测，本方法辅助措施仅需要搭设地面拼装时的操作脚手架和提升点位置的悬挑脚手架，措施量极少而且整体提升过程由千斤顶行程控制电脑进行控制，并进行传统测量监控和应力应变监测，保证了施工安全和结构安全。可广泛应用于门式桁架整体提升施工。
1.一种高层大跨度门式桁架整体提升装置，包括穿心式千斤顶（13）、钢绞线（12）和锚固结构，其特征在于：所述锚固结构由固定在已就位桁架牛腿上的上锚固结构（3）和固定在被提升桁架（2）上的下锚固结构（4）组成，所述穿心式千斤顶（13）固定于上锚固结构（3）之上，对称于已就位桁架上牛腿（1）的两侧，穿心式千斤顶（13）和钢绞线（12）将被提升桁架（2）整体提升至与已就位桁架上牛腿（1）平齐位置；
所述上锚固结构（3）由两根上加固斜支撑（11）、上牛腿锚座和下牛腿锚座连接成一体，上牛腿锚座由焊接在已就位桁架上牛腿（1）端头顶面的上锚固钢板（8）和两块位于已就位桁架上牛腿的侧锚固钢座（7）焊接在一起，所述上锚固钢板（8）上相对于已就位桁架上牛腿（1）的上弦杆腹板（14）对称开有固定穿心式千斤顶（13）用的上圆孔（9），下牛腿锚座（19）固定连接在已就位桁架下牛腿（5）的上面；
所述下锚固结构（4）由两根下加固斜支撑（15）、上弦杆锚座（10）和下弦杆锚座连接成一体，下弦杆锚座由焊接在被提升桁架下弦杆（6）顶面的下锚固钢板（21）和两块被提升桁架下弦杆的侧锚固钢座（17）焊接在一起，所述下锚固钢板（21）上相对于被提升桁架下弦杆腹板（16）对称开有锚固钢绞线（12）用的下圆孔（18），上弦杆锚座（10）固定连接在被提升桁架上弦杆（20）的下面。
2.根据权利要求1所述的高层大跨度门式桁架整体提升装置，其特征在于：所述上锚固结构（3）的下牛腿锚座（19）是连接在下牛腿下翼缘的钢板、或者是连接于下牛腿腹板的支座板，或者是连接在下牛腿上翼缘板上的支座板。
3.根据权利要求2所述的高层大跨度门式桁架整体提升装置，其特征在于：所述上锚固钢板（8）比已就位桁架上牛腿的上弦杆上翼缘宽，所述下锚固钢板（21）比被提升桁架的下弦杆下翼缘宽。
4.根据权利要求3所述的高层大跨度门式桁架整体提升装置，其特征在于：所述上牛腿的侧锚固钢座（7）的上边缘开有与上牛腿上翼缘截面相对应的槽口，所述上牛腿上翼缘卡在槽口内；所述被提升桁架下弦杆的侧锚固钢座的下边缘开有与被提升桁架下弦杆（6）的下翼缘截面相对应的槽口，所述被提升桁架下弦杆（6）的下翼缘卡在槽口内。
5.一种采用权利要求1～4之一所述提升装置的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，所述高层大跨度门式桁架位于两栋已建建筑之间，包括被提升桁架和劲性结构，所述劲性结构的一端已锚固于已建建筑的混凝土结构内，另一端有已就位桁架上牛腿（1），其特征在于：步骤如下：步骤一，在已就位桁架上牛腿（1）上设置上锚固结构（3）并对其进行加固；
步骤二，合理划分被提升桁架的提升单元，并采用有限元软件对试划分的提升单元进行模拟计算，确定试划分的提升单元的合理性，通过调整确定最终的提升单元，对确定的提升单元采用有限元软件计算支座反力；
步骤三，根据计算结果在被提升桁架（2）的提升单元上布置下锚固结构（4），并对其进行加固，并布置液压控制设备和计算机控制设备；
步骤四，根据确定好的提升单元，按自下而上的顺序在地面拼装，拼装过程中下锚固结构（4）和上锚固结构（3）测量对位；
步骤五，根据有限元计算结构和工程实际需求在拼装好的提升单元上布设监测和测量仪器；
步骤六，将穿心式千斤顶布置在已就位桁架上牛腿（1）的上锚固结构（3）上，使用穿心式千斤顶（13）和钢绞线（12），通过上锚固结构（3）和下锚固结构（4），将提升单元提升到位；
步骤七，开启液压控制设备和计算机控制设备将提升单元整体依次提升，提升单元与已就位桁架上牛腿（1）合拢后焊接；
6.根据权利要求5所述的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤二中所述有限元软件为ANSYS、ADINA、SAP或Midas/Gen 。
7.根据权利要求5所述的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤四中所述提升单元的地面拼装顺序为：（A）布置拼装支架，安装拼装单元桁架下弦构件；（B）装拼装单元下弦及其下部次梁；（C）安装拼装单元桁架斜支撑及框架柱；（D）安装拼装单元桁架上弦杆及上部次梁和主梁。
8.根据权利要求5所述的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤七提升过程中进行应力监测和动态数据测量，所述应力监测和动态数据测量所用仪器为振弦应变计和自动数据采集仪器；所用软件为DTs软件，监测频率为30分钟/次。
9.根据权利要求5所述的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，其特征在于：所述步骤七中整体提升分两步进行，第一步，先将拼装单元提升至距离地面0.2米处静停一天，将拼装支架拆除，采集应力数据作为初始读数；第二步，将拼装单元提升至设计标高。
高层大跨度门式桁架整体提升装置及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钢桁架整体提升装置及其施工方法。
背景技术
[0002] 随着钢结构工程设计的日新月异，高层大跨度门式钢桁架、高空安装的钢结构工程被大量应用。高层建筑中采用门式钢桁架结构，在高空将两侧高层建筑连接起来，越来越得到建筑设计师的重视。结构上通常采用外露钢桁架和劲性辅助桁架组合，将位于两端的劲性辅助桁架锚固于两端混凝土结构内，形成外露――劲性错层钢桁架结构体系。此种结构的主要特点在于外露钢结构除了主桁架和辅助桁架组成的桁架结构体系之外还存在部分吊挂悬挑结构。如果采用常规的钢结构安装技术，在工程实施过程中可行性受到诸多限制，或在经济上不可行。寻找一种高效安全的适用于此种结构形式的安装方法成为钢结构安装的前沿课题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种高层大跨度门式桁架整体提升装置及其施工方法，要解决整体提升中的锚点临时加固的问题，还要解决对于传统高层大跨度门式桁架整体提升过程安装技术所需辅助措施多，安全性和经济性无法保证的技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] 一种高层大跨度门式桁架整体提升装置，包括穿心式千斤顶、钢绞线和锚固结构，所述锚固结构由固定在已就位桁架牛腿上的上锚固结构和固定在被提升桁架上的下锚固结构组成，所述穿心式千斤顶固定于上锚固结构之上，对称于已就位桁架上牛腿的两侧，穿心式千斤顶和钢绞线将被提升桁架整体提升至与已就位桁架上牛腿平齐位置；
[0006] 所述上锚固结构由两根上加固斜支撑、上牛腿锚座和下牛腿锚座连接成一体，上牛腿锚座由焊接在已就位桁架上牛腿端头顶面的上锚固钢板和两块位于已就位桁架上牛腿的侧锚固钢座焊接在一起，所述上锚固钢板上相对于已就位桁架上牛腿的上弦杆腹板对称开有固定穿心式千斤顶用的上圆孔，下牛腿锚座固定连接在已就位桁架下牛腿的上面；
[0007] 所述下锚固结构由两根下加固斜支撑、上弦杆锚座和下弦杆锚座连接成一体，下弦杆锚座由焊接在被提升桁架下弦杆顶面的下锚固钢板和两块被提升桁架下弦杆的侧锚固钢座焊接在一起，所述下锚固钢板上相对于被提升桁架下弦杆腹板对称开有锚固钢绞线用的下圆孔，上弦杆锚座固定连接在被提升桁架上弦杆的下面。
[0008] 所述上锚固结构的下牛腿锚座可以是连接在下牛腿下翼缘的钢板、或者是连接于下牛腿腹板的支座板，或者是连接在下牛腿上翼缘板上的支座板。
[0009] 所述上锚固钢板比上弦杆上翼缘宽，所述下锚固钢板比下弦杆下翼缘宽。
[0010] 所述上牛腿的侧锚固钢座的上边缘可以开有与上牛腿上翼缘截面相对应的槽口，所述上牛腿上翼缘可以卡在槽口内；所述上牛腿的侧锚固钢座的下边缘可以开有与下牛腿下翼缘截面相对应的槽口，所述下牛腿下翼缘可以卡在槽口内。
[0011] 一种采用权利要求1～4之一所述提升装置的高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，所述高层大跨度门式桁架位于两栋已建建筑之间，包括被提升桁架和劲性结构，所述劲性结构已的一端已锚固于已建建筑的混凝土结构内，另一端有已就位桁架上牛腿，步骤如下：
[0012] 步骤一，在已就位桁架上牛腿上设置上锚固结构并对其进行加固；
[0013] 步骤二，合理划分被提升桁架的提升单元，并采用有限元软件对试划分的提升单元进行模拟计算，确定划分判断试划分的提升单元的合理性，通过调整确定最终的提升单元，对确定的提升单元采用有限元软件计算支座反力；
[0014] 步骤三，根据计算结果在被提升桁架的提升单元上布置下锚固结构，并对其进行加固，并布置液压控制设备和计算机控制设备；
[0015] 步骤四，根据确定好的提升单元，按自下而上的顺序在地面拼装，拼装过程中下锚固结构和上锚固结构测量对位；
[0016] 步骤五，根据有限元计算结构和工程实际需求在拼装好的提升单元上布设监测和测量仪器；
[0017] 步骤六，将穿心式千斤顶布置在已就位桁架已就位桁架上牛腿的上锚固结构上，使用穿心式千斤顶和钢绞线，通过上锚固结构和下锚固结构，将提升单元提升到位；
[0018] 步骤七，开启液压控制设备和计算机控制设备将提升单元整体依次提升，提升单元与已就位桁架上牛腿合拢后焊接；
[0019] 步骤八，拆除提升工装及整体提升设备。
[0020] 所述步骤二中所述有限元软件可以为ANSYS、ADINA、SAP或Midas/Gen 。
[0021] 所述步骤四中所述提升单元的地面拼装顺序为：（A）布置拼装支架，安装拼装单元桁架下弦构件；（B）装拼装单元下弦及其下部次梁；（C）安装拼装单元桁架斜支撑及框架柱；（D）安装拼装单元桁架上弦杆及上部次梁和主梁。
[0022] 所述步骤七所述提升过程中进行应力监测和动态数据测量，所述监测和测量所用仪器可以为振弦应变计和自动数据采集仪器；所用软件可以为DTs软件，所述监测频率为30分钟/次。
[0023] 所述步骤七中所述整体提升分两步进行，第一步，先将拼装单元提升至距离地面0.2米处静停一天，将拼装支架拆除，采集应力数据作为初始读数；第二步，将拼装单元提升至设计标高。
[0024] 与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
[0025] 首先，本发明所提及的锚点局部加固措施，结构简单，易于实施，通过拉结装置拉结，确保了局部加固的整体性和安全性。
[0026] 其次，本方法由于根据结构形式合理的划分了提升单元，以尽可能少的高空作业实现整体结构的高空安装，因此所采取的辅助措施仅需要搭设地面拼装时的操作脚手架和提升点位置的悬挑脚手架，措施量极少省工省时。
[0027] 再者，本发明采用穿心式千斤顶作为提升设备，大大提高了提升效率和提升的稳定性。在整体提升过程由千斤顶行程控制电脑进行全程动态控制，可根据控制结果随时调整，并对提升单元进行传统测量监控和应力应变监测，保证了施工安全和结构安全。
[0028] 最后，通过有限元分析结果进行全过程应力监测。保证95%以上的钢构件及楼承板在地面安装完成。可有效提高施工效率，降低风险、提高经济效益。
[0029] 本发明克服了所需辅助措施多，安全性和经济性无法保证的缺点，解决了用简单结构实现安全的局部加固的问题，还解决了采取较少辅助措施，增加地面工作量减少高空作业，高效低风险实现外露――劲性错层钢桁架结构安装的技术问题。
[0030] 本发明可广泛应用于高层大跨度门式桁架的安装。
附图说明
[0031] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0032] 图1是本发明结构示意图。
[0033] 图2是上锚固结构的上锚座的加固详图。
[0034] 图3是上锚固结构的上锚座的俯视示意图。
[0035] 图4是下锚固结构下锚座的加固详图。
[0036] 图5是下锚固结构下锚座的俯视图。
[0037] 图6是提升过程流程图。
[0038] 图7是上锚固结构的实施例示意图。
[0039] 图8是下锚固结构的实施例示意图。
[0040] 附图标记：1－已就位桁架上牛腿、2－被提升桁架、3－上锚固结构、4－下锚固结构、5－已就位桁架下牛腿、6－被提升桁架下弦杆、7－上牛腿的侧锚固钢座、8－上锚固钢板、9－上圆孔、10－上弦杆锚座、11－上加固斜支撑、12－钢绞线、13－穿心式千斤顶、14－上弦杆腹板、15－下加固斜支撑、16－下弦杆腹板、17－下弦杆的侧锚固钢座、18－下圆孔、19－下牛腿锚座、20－被提升桁架上弦杆、21－下锚固钢板。
具体实施方式
[0041] 实施例参见图1～图5所示，一种高层大跨度门式桁架整体提升装置，包括穿心式千斤顶13、钢绞线12和锚固结构，所述锚固结构由固定在已就位桁架牛腿上的上锚固结构3和固定在被提升桁架2上的下锚固结构4组成，所述穿心式千斤顶13固定于上锚固结构
3之上，对称于已就位桁架上牛腿1的两侧，穿心式千斤顶13和钢绞线12将被提升桁架2整体提升至与已就位桁架上牛腿1平齐位置。
[0042] 参见图7，所述上锚固结构3由两根上加固斜支撑11、上牛腿锚座和下牛腿锚座19连接成一体，上牛腿锚座由焊接在已就位桁架上牛腿1端头顶面的上锚固钢板8和两块位于已就位桁架上牛腿的侧锚固钢座7焊接在一起，所述上锚固钢板8上相对于已就位桁架上牛腿的上弦杆腹板14对称开有固定穿心式千斤顶13用的上圆孔9，下牛腿锚座19固定连接在已就位桁架下牛腿5的上面；所述上锚固结构3的下牛腿锚座19是连接在下牛腿下翼缘的钢板、或者是连接于下牛腿腹板的支座板，或者是连接在下牛腿上翼缘板上的支座板。
[0043] 所述上锚固钢板8比上弦杆上翼缘宽，所述下锚固钢板21比下弦杆下翼缘宽。
[0044] 所述上牛腿的侧锚固钢座7的上边缘开有与上牛腿上翼缘截面相对应的槽口，所述上牛腿上翼缘卡在槽口内；所述上牛腿的侧锚固钢座7的下边缘开有与下牛腿下翼缘截面相对应的槽口，所述下牛腿下翼缘卡在槽口内。
[0045] 参见图8，所述下锚固结构4由两根下加固斜支撑15、上弦杆锚座10和下弦杆锚座连接成一体，下弦杆锚座由焊接在被提升桁架下弦杆6顶面的下锚固钢板21和两块被提升桁架下弦杆的侧锚固钢座17焊接在一起，所述下锚固钢板21上相对于被提升桁架下弦杆腹板16对称开有锚固钢绞线12用的下圆孔18，上弦杆锚座10固定连接在被提升桁架上弦杆20的下面。
[0046] 采用上述整体提升装置的高层大跨度门式桁架施工方法参见图6：所述高层大跨度门式桁架位于两栋已建建筑之间，包括被提升桁架和劲性结构，所述劲性结构一端已锚固于已建建筑的混凝土结构内，另一端有已就位桁架上牛腿1，施工步骤如下： [0047] 一种高层大跨度门式桁架整体提升施工方法，所述高层大跨度门式桁架位于两栋已建建筑之间，包括被提升桁架和劲性结构，所述劲性结构已的一端已锚固于已建建筑的混凝土结构内，另一端有已就位桁架上牛腿1，步骤如下：
[0048] 步骤一，在已就位桁架上牛腿1上设置上锚固结构3并对其进行加固。
[0049] 步骤二，合理划分被提升桁架的提升单元，并采用有限元软件对试划分的提升单元进行模拟计算，确定划分判断试划分的提升单元的合理性，通过调整确定最终的提升单元，对确定的提升单元采用有限元软件计算支座反力；所述步骤二中所述有限元软件为ANSYS、ADINA、SAP或Midas/Gen 。
[0050] 步骤三，根据计算结果在被提升桁架2的提升单元上布置下锚固结构4，并对其进行加固，并布置液压控制设备和计算机控制设备。
[0051] 步骤四，根据确定好的提升单元，按自下而上的顺序在地面拼装，拼装过程中下锚固结构4和上锚固结构3测量对位。所述步骤四中所述提升单元的地面拼装顺序为：（A）布置拼装支架，安装拼装单元桁架下弦构件；（B）装拼装单元下弦及其下部次梁；（C）安装拼装单元桁架斜支撑及框架柱；（D）安装拼装单元桁架上弦杆及上部次梁和主梁。
[0052] 步骤五，根据有限元计算结构和工程实际需求在拼装好的提升单元上布设监测和测量仪器。
[0053] 步骤六，将穿心式千斤顶13布置在已就位桁架已就位桁架上牛腿1的上锚固结构3上，使用穿心式千斤顶13和钢绞线12，通过上锚固结构3和下锚固结构4，将提升单元提升到位。
[0054] 步骤七，开启液压控制设备和计算机控制设备将提升单元整体依次提升，提升单元与已就位桁架上牛腿1合拢后焊接。所述步骤七所述提升过程中进行应力监测和动态数据测量，所述监测和测量所用仪器为振弦应变计和自动数据采集仪器；所用软件为DTs软件，所述监测频率为30分钟/次。
[0055] 所述步骤七中所述整体提升分两步进行，第一步，先将拼装单元提升至距离地面0.2米处静停一天，将拼装支架拆除，采集应力数据作为初始读数；第二步，将拼装单元提升至设计标高。
[0056] 步骤八，拆除提升工装及整体提升设备。
