一种既有大空间结构改造施工方法

摘要

本发明涉及一种既有大空间结构改造施工方法，属于建筑施工技术领域，用于解决现有的大净高、大跨度的建筑空间内表面翻新改造施工满堂脚手架的搭设的问题。该施工方法先通过临时脚手架安装首段滑动轨道，并将滑动轨道与既有大空间结构的顶部梁板结构连接，然后安装自动行走系统；接着在自动行走系统上安装升降系统、传感器、摄像设备；接着完成整体悬挂式钢平台系统的拼装和吊装；接着通过升降系统将施工操作平台吊装，并安装竖向物流系统；接着操作自动行走系统沿着轨道移动至指定位置，将施工区域与暂未施工的区域进行临时隔断；重复滚动施工，最后完成所有施工区域翻新改造施工。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种既有大空间结构改造施工方法。

背景技术

目前，对大跨度、大空间结构的改造施工往往采取搭设满堂脚手架的方式，这种传统的依托满堂脚手架的方法，存在耗人工、耗工期、耗成本、增加施工风险等缺点。对于大型体育场、会展中心等大空间建筑，在进行改造施工的过程中往往需停止对外开放使用，社会效益及经济效益普遍低下。如何解决或优化大空间建筑结构改造的施工方法，提高施工效率，响应国家绿色化、工业化的号召，达到良好的经济和社会效益，是既有建筑改造施工过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种既有大空间结构改造施工方法，提高大净高、大跨度的建筑空间内表面翻新改造施工的自动化程度，减少传统施工方法中不必要的满堂脚手架的搭设，满足绿色施工理念的同时提高了施工效率，且施工期间部分区域仍可对外开放使用，具有良好的经济效益和社会效益。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种既有大空间结构改造施工方法，包括如下步骤：

步骤S1、在施工区域，安装临时脚手架；

步骤S2、通过所述临时脚手架安装首段滑动轨道，并通过螺栓固定于大空间结构的顶部梁板结构下方；

步骤S3、通过所述临时脚手架安装自动行走系统的连接部件、驱动部件、行走轮、制动装置、信号接收系统，并完成所述自动行走系统在空载工况下的滑动试运行测试；

步骤S4、在所述自动行走系统上安装升降系统、传感器、摄像设备，组建高效的信息传输网络，设置好远程计算处理终端及控制台的各项参数；

步骤S5、在地面完成整体悬挂式钢平台系统的拼装，所述整体悬挂式钢平台系统包括超前施工悬挑平台，施工操作平台、堆料平台、轨道拆除平台、临边防护栏和工具式移动升降脚手架系统，并吊装至指定高度，与自动行走系统及智能控制系统建立数据联系；

步骤S6、通过升降系统将施工操作平台整体吊装至指定位置；安装施工操作平台的竖向物流系统，拆除地面临时脚手架，设置施工平台脚手架；

步骤S7、操作自动行走系统沿轨道移动至指定位置，待其稳定后，将施工区域与暂未施工的区域进行临时隔断，未施工区域能够正常对社会开放使用；

步骤S8、在整体悬挂式钢平台系统上架设工具式移动升降脚手架系统，材料及设备堆放在堆料平台上，施工人员在施工操作平台上对大空间结构进行改造施工，同时轨道安装施工人员在超前施工悬挑平台上架设工具式移动升降脚手架系统并安装下一段滑动轨道；

步骤S9、完成该施工区域大空间结构顶板底板全部翻新改造施工；待该区域施工作业即将完成时，工作人员进入轨道拆除平台区域，通过临时脚手架拆除当前区域行走轨道；通过自动行走系统，将施工平台及其上工具式移动升降脚手架系统一起移动至下一个施工区域；

步骤S10、重复所述步骤S7至步骤S9，直至所有施工区域翻新改造完成。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

本发明提供的既有大空间结构改造施工方法，首先通过临时脚手架安装首段滑动轨道，并将滑动轨道与既有大空间结构的顶部梁板结构螺栓连接；然后安装自动行走系统，该自动行走系统包括行走轮、驱动部件和紧急制动系统，驱动部件设置于行走轮前端；紧急制动系统设置于驱动部件一侧；行走轮设置于轨道系统上，与轨道系统形成稳定联系；接着在自动行走系统上安装升降系统、传感器、摄像设备，组建高效的信息传输网络，设置好远程计算处理终端及控制台的各项参数；接着在地面完成整体悬挂式钢平台系统的拼装并吊装至设计位置，整体悬挂式钢平台系统包括超前施工悬挑平台，施工操作平台、堆料平台、轨道拆除平台、临边防护栏和工具式移动升降脚手架系统；整体悬挂式钢平台系统与自动行走系统及智能控制系统建立数据联系；接着通过升降系统将施工操作平台吊装至指定位置，并安装施工操作平台的竖向物流系统，拆除临时脚手架，设置施工平台脚手架；接着操作自动行走系统沿着轨道移动至指定位置，将施工区域与暂未施工的区域进行临时隔断，未施工区域能够正常对社会开放使用；接着在整体悬挂式钢平台系统上架设工具式移动升降脚手架系统，将材料及设备堆放于堆料平台上，施工人员在施工操作平台上对大空间结构进行改造施工，同时轨道安装施工人员在超前施工悬挑平台上架设工具式移动升降脚手架系统并安装下一段滑动轨道；完成该施工区域大空间结构顶板底板全部翻新改造施工；待该区域施工作业即将完成时，工作人员进入轨道拆除平台区域，通过临时脚手架拆除当前区域行走轨道；通过自动行走系统，将施工平台及其上工具式移动升降脚手架系统一起移动至下一个施工区域；重复滚动施工，最后完成所有施工区域翻新改造施工。该施工方法提高了大净高、大跨度的既有建筑空间内表面翻新改造施工的自动化程度，减少传统施工方法中不必要的满堂脚手架的搭设，满足绿色施工理念的同时提高了施工效率，且施工期间部分区域仍可对外开放使用，具有良好的经济效益和社会效益。

进一步地，所述步骤S6中的竖向物流系统包括材料垂直运输装置、钢爬梯和机械开合防坠挡板，所述材料垂直运输装置设置于堆料平台中部；所述下挂式钢爬梯设置于堆料平台边缘处；所述机械开合防坠挡板设置于平台的两处孔道处。

进一步地，所述工具式升移动升降脚手架系统包括电动升降脚手架装置、水平拉杆以及万向轮，所述电动升降脚手架装置以两排为一个单元设置，所述水平拉杆用于将所述两排电动升降脚手架装置连接形成整体，所述万向轮设置于所述电动升降脚手架装置底部。

进一步地，所述自动行走系统与施工平台的连接采用液压油缸，并配置相应的液压系统，通过油缸的伸缩实现施工平台的垂直升降。

进一步地，所述临时脚手架与大空间结构的顶部梁板结构之间的距离小于2米。

进一步地，所述顶部梁板结构为楼板或者结构梁。

附图说明

图1为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中悬挂式操作平台的俯视图；

图2为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中悬挂式操作平台的主视图；

图3为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中悬挂式操作平台的侧视图；

图4为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中临时脚手架的示意图；

图5为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中轨道系统的剖视图；

图6为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中轨道系统的侧视图；

图7为本发明实施例中既有大空间结构改造施工方法中工具式移动升降脚手架系统的结构示意图。

图中：

1-整体悬挂式钢平台系统；2-超前施工悬挑平台；3-施工操作平台；4-堆料平台；5-轨道拆除平台；7-吊篮；8-钢爬梯；10-自动行走系统；11-轨道系统；12-连接部件；13-驱动部件；14-行走轮；15-紧急制动系统；16-信号接收系统；17-升降系统；18-位移传感器；19-水平传感器；20-摄像设备和电动云台；21-临时脚手架；22-工具式移动升降脚手架系统；23-顶部梁板结构；24-螺栓；25-地面；26-结构柱；27-结构梁；28-电动升降脚手架装置；29-施工操作平台；30-临边防护栏；31-万向轮；32-横向拉杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的既有大空间结构改造施工方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

下面结合图1至图7详细说明本发明的既有大空间结构改造施工方法流程。

实施例一

如图1至图7所示，本发明的既有大空间结构改造施工方法采用了悬挂式操作平台。

该悬挂式操作平台包括整体悬挂式钢平台系统1、竖向物流系统、自动行走系统10和智能控制系统。整体悬挂式钢平台系统1划分为超前施工悬挑平台2、施工操作平台3、堆料平台4以及轨道拆除平台5四个区域。整体悬挂式钢平台系统1上架设工具式移动升降脚手架系统22，施工平台下方安装水平传感器19，监测施工各状态下的平台的水平度。超前施工悬挑平台2设置于整体悬挂式钢平台系统1的前部，用于提前施工钢平台行进轨道。施工操作平台3用于承载施工所需的人员、材料和物件，并与自动行走系统10可靠连接。堆料平台4设置于施工操作平台3后方，用于材料及机械设备等堆放。轨道拆除平台5位于整体悬挂式钢平台系统1最后方位置，在当前区域即将结束施工作业时拆除当前区域行走轨道。临边防护栏30设置于整体悬挂式钢平台系统1四周，防止该平台上作业人员发生坠落事故。工具式移动升降脚手架系统22设置于整体悬挂式钢平台1各施工区域，作为施工操作人员的垂直运输工具，满足不同高度的作业需求。

竖向物流系统包括材料垂直运输装置、钢爬梯8和机械开合防坠挡板。材料垂直运输装置可以选择吊篮7，材料运输吊篮7设置于堆料平台4中部，用于材料、设备等的垂直运输。下挂式钢爬梯8设置于堆料平台4边缘处，四周带有防护笼，作为施工操作人员上下平台的通道；平台两处孔道的位置处均设置有机械开合的防坠挡板，在不使用该通道的状态下自动闭合通道，防止工作人员坠落。

自动行走系统包括轨道系统11、连接部件12、驱动部件13、行走轮14、紧急制动系统15和信号接收系统16。轨道系统11设置于大空间结构的顶部梁板结构23下方，作为整体悬挂式钢平台系统1进行水平移动的载体。连接部件12用于连接轨道系统11与整体悬挂式钢平台系统1。动力系统设置于轨道系统11前端。连接部件12可采用钢丝绳的形式，用于连接轨道系统11与整体悬挂式钢平台系统1，使之形成一个整体。行走轮14、驱动部件13和紧急制动系统15共同组成平台前进的动力系统。驱动部件13可采用驱动马达的形式，设置于行走轮14前端，紧急制动系统15设置于驱动马达一侧，行走轮14设置于轨道系统11上，与轨道系统11形成稳定联系。信号接收系统16负责接收控制系统传达的指令，进行直线行走过程的自动控制。

智能控制系统包括升降系统17、位移传感器18、水平传感器19、摄像设备及配套电动云台20、网络系统、计算终端及控制台。升降系统17设置于轨道系统下方，可采取电动葫芦的形式，通过控制钢丝绳等连接部件12的伸长缩短，调节整体悬挂式钢平台系统1的高度和水平度。位移传感器18设置于自动行走系统10一侧，用于监测整体悬挂式钢平台系统1行进时的运动参数(如位移、速度、加速度等)，水平传感器19设置于整体悬挂式钢平台系统1下方，实时采集整体悬挂式钢平台系统1的水平度信息；摄像设备和电动云台20设置于自动行走系统10的下方，用于全方位可调节地采集轨道和平台上的图像信息。摄像设备和电动云台20可以通过机器视觉技术及相关算法实现平台行进状态下的自动避障和制动，以及保证平台施工状态下的平稳状态。网络系统负责将各传感设备采集到的信息传递给终端设备；计算终端及控制台用于接收各传感器发送的数据，进行数据分析和处理，实现自动控制。自动行走系统10的控制台可配置无线遥控器，对自动行走系统10的运动进行远程控制，包括垂直升降、水平移动和制动。自动行走系统10与施工平台的连接可以采用液压油缸，并配置相应的液压系统，通过油缸的伸缩实现施工平台的垂直升降。

工具式移动升降脚手架系统22具备水平移动和垂直升降的功能。工具式移动脚手架系统22包括两排电动升降脚手架装置28、将两排脚手架横向连接形成整体的横向拉杆32、底部可进行水平移动的万向轮31，脚手架上方供人员操作施工的施工操作平台3以及围护设施组成，满足不同高度施工的需求。该工具式移动升降脚手架系统22的移动方式根据实际需求可采取人工、遥控及自动控制等不同形式。

工具式移动升降脚手架系统22采取单元化拼装的方式，每两排脚手架形成的整体为一个单元。两组以上的工具式移动脚手架单元可以通过横向拉杆32自由组合，拓展脚手架作业面宽度。

请继续参考图1至7，本实施例的既有大空间结构改造的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1设置临时脚手架21：在首个施工区域，每隔一定间距搭设可上人临时脚手架21，临时脚手架21底部支撑于地面25上，临时脚手架21高度应不低于大空间顶部梁板结构23的底部下2m；

步骤S2轨道系统安装：现场通过可上人临时脚手架21将整体悬挂自行走操作平台的首段轨道系统安装就位，并用螺栓24等固定在大空间结构顶板底部；

步骤S3自动行走系统10的安装：通过上人临时脚手架21在轨道上安装自动行走系统10的连接部件12、驱动部件13、行走轮14、紧急制动系统15、信号接收系统16等装置，完成自动行走系统10在空载工况下的滑动试运行测试；

步骤S4智能控制系统的安装：在自动行走系统10安装就位的基础上，安装升降系统17、位移传感器18和水平传感器19、摄像设备和电动云台20，组建高效的信息传输网络，设置好远程计算处理终端及控制台的各项参数。

步骤S5整体悬挂式钢平台系统1组装及就位：在地面25组装好整体悬挂式钢平台系统1，通过钢丝绳与升降系统17形成稳定连接，启动升降系统17，在平台空载状况下进行升降测试，确保平台升降工作正常，测试完成后，将施工平台吊装至指定高度，与自动行走系统10及智能控制系统建立数据联系；

步骤S6施工准备：通过升降系统17将包括人员、材料和设备在内的施工平台整体吊装至施工需要标高；安装施工平台的竖向物流系统，竖向物流系统包括材料垂直运输装置即吊篮7和人员上下平台钢爬梯8，拆除地面临时脚手架21，设置施工平台脚手架；

步骤S7施工区域隔断：操作自动行走系统10沿轨道移动至指定位置，待其稳定后，将施工区域与暂未施工的区域进行临时隔断，未施工区域可正常对社会开放使用；

步骤S8既有大空间结构改造施工：在整体悬挂式钢平台系统1上架设工具式移动升降脚手架系统22，材料及设备等堆放在堆料平台4上，施工人员在施工操作平台3上对大空间结构进行改造施工，同时轨道安装施工人员在超前施工悬挑平台2上架设工具式移动升降脚手架系统22并安装下一段滑动轨道。

步骤S9完成该区域大空间建筑顶板底板全部翻新改造施工；待该区域施工作业即将完成时，工作人员进入轨道拆除平台5区域通过上人临时脚手架21拆除当前区域行走轨道，通过自动行走系统10，将施工操作平台3及其上工具式移动升降脚手架系统22一起移动至下一个施工区域；

步骤S10重复上述步骤S7～步骤S9，直至所有施工区域翻新改造完成。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。