CN109563715B - 建造系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于组装多个预制部件以形成结构的系统，该系统包括：第一提升装置，用于将至少一个预制部件从源地点运输到指定地点；第二提升装置，用于在指定地点处接合所述至少一个预制部件；其中所述第二提升装置包括接合工具以接合所述至少一个预制部件的一部分以在所述指定地点处进行安装，并且其中所述接合工具能够在至少两个运动自由度下移动被接合的预制部件。在一些实施例中，接合工具包括多个锁。

Description

建造系统和方法

技术领域

本发明涉及一种建造系统和方法。该系统和方法适合于但不限于多个预制部件(例如板或柱)的组装以形成或建造一个或多个结构、建筑物或类似物，并且本发明将在这样的背景下被描述。

背景技术

对本发明背景的以下讨论仅旨在促进对本发明的理解。应当理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料在本发明的优先权日是公开、已知的或是在任何管辖区内的本领域技术人员的公知常识的一部分。

常规的预制建造方法典型地包括制作多个预制部件的步骤以及在指定地点处运输、安装和/或组装这些预制部件的步骤以形成各种结构。这种预制部件在指定地点处的安装典型地包括一个或多个预制部件的组装以形成结构，例如带有或不带有屋顶的单楼层或多楼层建筑物。预制部件可以以各种尺寸、形状和大小出现。所制作的预制部件越大，则要组装的部件将越少。然而，这也会意味着预制部件将更重。

预制部件通常根据用于提升每个预制部件的提升设备或装置的可允许负载来定大小或尺寸。常规地，起重机被部署在指定地点处以到达较高结构并将一个或多个预制部件组装在其它预制部件的顶部上或与其它预制部件并排。在预制部件的处理中使用的有不同类型的起重机，例如但不限于塔式起重机、履带式起重机、移动式起重机等。无论何种类型，起重机典型地包括主驱动单元和用于提升负载的举升系统。举升系统包括悬臂。起重机(例如履带式起重机或移动式起重机)的悬臂以一定角度倾斜。在举升行进到其悬臂的末端时起重机提升较重的预制部件的能力受到影响或降低。因此，用于通过起重机举升的预制部件通常被设计成在大小上较小并且因此较轻使得可以举升预制部件以在现场组装。这导致更多的预制部件待被举升，这延长了安装日程并且可能导致不必要的延迟。

在用于建造过程的起重机的部署中，任务的顺序典型地从起重机的最远到达范围开始并朝向起重机结束而完成。如果任务顺序以其它方式完成，则起重机的悬臂可能被结构的被建造的部分阻挡。此外，由于提升地点的空间限制，对于起重机悬臂可能没有足够的倾斜来到达进一步的区域。虽然利用移动式起重机可以准许接近由塔式起重机不可接近的某些区域，但是移动式起重机确实有其约束。例如，移动式起重机的部署需要支腿和配重，这必须要围绕移动式起重机的最小间隙。

另外，在任何起重机的部署之前，将准备提升的顺序和提升计划。提升计划指示所需起重机的吨位、待使用的提升齿轮的类型、提升方法、提升程序和提升细节。起重机只可在已经制订或开发提升计划后部署或开始提升。

起重机的每种类型用作不同的功能并且具有其相关联的优点。塔式起重机适于将材料从地面提升到更高的水平。一旦被部署，塔式起重机就保持在其位置直到建筑物接近完工并且因此被视为静止提升装置。塔式起重机高度的要求随着建筑物高度的增加而增加并且配重的要求基于提升载荷可配置。

移动式起重机取决于到达范围适于提升相同水平或更高水平的材料。虽然其与塔式起重机相比相对更可移动，但是对于每次部署，需要支腿和配重，这可能需要更多的时间和空间来进行部署。

另一方面，履带式起重机类似于移动式起重机，但是更容易被部署，因为举升由其自身重量支持并且其不需要支腿来举升。

在起重机的使用中，起重机操作员典型地被部署在远离提升地点一定距离处，该提升地点可能远离他的视线。提升地点可以是组装区域并且起重机操作员可以使用信号装置(例如对讲机)依据由靠近或在提升地点处的信号器中继的指令。由于需要在信号器与起重机操作员之间的通信以将预制部件精确地安装到其分配的槽中，这减慢了整个建造过程，该分配的槽可以预先形成在另一个预制部件上。在地点是高层建筑或在高海拔的操作中，风速可能成为延迟因素，因为预制部件的重量消除了为了减慢风力摇摆的任何手动努力。因为必须部署人工来稳定和定位预制部件，还带来一定的安全风险，并且起重机操作员可能必须在没有视线的情况下工作且举升必须依赖现场部署的信号人员的指令以提供指令，充当起重机操作员的“眼睛”。

此外，起重机的悬臂长度与预制部件的重量形成反比关系。例如，在大于75米(m)的悬臂长度下，可以被举升的最大负载将不超过1吨。对于约72米的悬臂长度，负载可增加至约3.2吨；在65米的情况下，负载可增加至3.8吨；在30米的情况下，负载可增加至9.6吨；在15米的情况下，负载可增加至12吨；并且在小于15米的情况下，负载可增加至20吨。这种反比关系是影响建造期间工作顺序的约束，需要更多的协调和计划，这又需要更多的人力和时间。鉴于以上情况，存在对于减少安装时间、人力需求、预先计划并且从而提高建造过程的效率的需要。

还存在对于减少人力并提高建造地点的效率和安全性的需要。相应的，本发明的一个目的是满足上述需要或至少部分地减轻这些缺点。

发明内容

定义：在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或者诸如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述整体或整体的组但不排除任何其它整体或整体的组。

此外，在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“具有”或者诸如“拥有”或“有”的变型将被理解为暗示包括所述整体或整体的组但不排除任何其它整体或整体的组。

在整个说明书中，术语“预制部件”及其复数形式包括预制柱、梁、板、壁等。预制部件可以包括空心芯部或非空心芯部。预制部件可以包括但不限于混凝土。

此外，术语“预组装部件”是指将多个预制部件组装成更大的部件。

此外，术语“提升装置”包括适合于在一定距离上提升预制部件以及将预制部件定位或安装在其期望位置或指定地点处(例如在另一预制件的顶部上或与另一预制部件并排)的装置。提升装置可以包括载人或无人车辆和/或设备。

此外，术语“负载”及其复数形式包括预制和复合材料。术语“负载”还可以包括预先设计或制造的一个或多个部件，其具有用于被提升装置接合的互补附件。

此外，术语“楼层”及其复数形式包括被覆盖和未被覆盖的区域。因此，无论是被覆盖还是未被覆盖的屋顶都可以构成楼层。

本发明特别适合于在一个或多个建造地点组装和/或安装预制部件以形成结构。本发明公开了提升装置(例如部署在指定位置处的叉车和/或正面吊运机(reachstacker))的新颖部署，特别是在参考水平之上的部分建造的楼层以接合预制部件并安装所述预制部件。这种布置有利地实现了建造时间的节省并且减少了由建造工人在指定位置处手动安装和协调的需要，从而减少了人力和工作场所事故。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于组装多个预制部件以形成结构的系统，该系统包括：第一提升装置，用于将至少一个预制部件从源地点运输到指定地点；第二提升装置，用于在指定地点处接合所述至少一个预制部件；其中所述第二提升装置包括接合工具以接合所述至少一个预制部件的一部分以进行在指定地点处的安装，并且其中所述接合工具能够在至少两个运动自由度下移动被接合的预制部件。

在一些实施例中，第一提升装置是提升机。

在一些实施例中，第一提升装置是起重机。

在一些实施例中，起重机是履带式起重机、塔式起重机或移动式起重机。

在一些实施例中，第二提升装置是提升车。在一些实施例中，提升车可以是正面吊运机或叉车。

在一些实施例中，第二提升装置的接合工具是机械附件。

在一些实施例中，第二提升装置的机械附件包括被布置成在提升预制部件之前接合预制部件的一部分的可调节头部安装件。

在一些实施例中，第二提升装置的机械附件包括头部安装件和液压系统以便于在至少两个运动自由度下的移动。

在一些实施例中，所述两个运动自由度包括线性运动和旋转运动。

在一些实施例中，第二装置进一步配备有图像捕获装置和对准辅助工具。

在一些实施例中，第一提升装置和第二提升装置是正面吊运机。

在一些实施例中，第一提升装置是塔式起重机并且第二提升装置包括多个正面吊运机。

在一些实施例中，第一提升装置被部署在参考水平处。在其中参考水平是源地点的一些实施例中，该结构包括多个楼层并且指定地点是参考水平之上的楼层。

在一些实施例中，第一提升装置操作于将第二提升装置定位在参考水平之上的楼层处。

在一些实施例中，该系统进一步包括用于使第二提升装置在多个楼层之间移动的接近斜坡。

在一些实施例中，预制部件包括至少一个或多个预制柱和/或一个或多个预制板。

在一些实施例中，参考水平之上的每个楼层包括被临时屏障围绕的至少一部分。

在一些实施例中，参考水平之上的每个楼层包括被永久屏障围绕的至少一部分。

在一些实施例中，所述永久屏障是护墙。

在一些实施例中，护墙在多楼层框架完成之前完成。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于组装多个预制部件以形成结构的方法，该方法包括以下步骤：

i.通过第一提升装置将多个预制部件中的至少一个从源地点运输到指定地点；以及

ii.在指定地点处通过第二提升装置接合所述至少一个预制部件；以及

iii.在指定地点处安装预制部件；

其中所述第二提升装置包括接合工具以接合所述至少一个预制部件的一部分并且其中所述接合工具能够在至少两个运动自由度下移动被接合的预制部件。

在一些实施例中，可附接到第二提升装置的接合工具包括多个锁，所述多个锁中的每一个可操作以与预制部件的一部分配合。所述多个锁中的至少一个可以是扭锁。在一些实施例中，扭锁包括锁笼(lock cages)。

在一些实施例中，预制部件的部分包括预先准备的突起，该突起的尺寸被设计用于被锁装置接合。预先准备的突起可以是预制突起。

本发明的另一方面公开了一个或多个附件或接合装置，其由提升装置/提升机使用以接合预制部件。预制部件可以预先准备有突起或孔口以与附件的一个或多个锁部分配合。一旦预制部件被安装，就可以锯掉或移除突起。这种用于预先准备的预制部件的接合的附件进一步提高了效率并减少了安装时间。

接合装置可以包括可操作以与提升装置联接的联接机构；该联接机构包括可操作以使接合装置相对于提升装置旋转的转子臂；负载接合机构，其包括多个锁以与预先准备的负载上的对应部分配合；以及长度调节机构，以改变多个锁之间的距离；其中，所述多个锁包括至少一个扭锁机构以接合预先准备的负载上的对应部分。

在一些实施例中，长度调节机构包括空心轴和两个液压臂；所述两个液压臂中的每一个具有附接到其一端的至少一个锁，液压臂可操作以相对于空心轴可滑动地移动以改变多个锁之间的距离。

在一些实施例中，多个锁包括突起或锁笼。

在本发明的另一个方面，包括一种通过提升装置接合预制部件以在指定地点处进行安装的方法，该方法包括以下步骤：i.通过提升装置的至少一部分侧向地接合预制部件的一部分，该预制部件包括至少一个突起或孔口；ii.锁定被接合的预制部件；iii.将预制部件安装在指定地点处；以及iv.移除所述至少一个突起或孔口。

在一些实施例中，锁定的步骤包括在接合预制部件的一部分之后的扭转步骤。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的呈在指定地点处的吊运机和叉车形式的提升装置的部署；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的系统的布置，该系统包括塔式起重机和在现场部署的多个正面吊运机；

图3是图2的围绕区域A的放大视图；

图4示出了部署在多楼层建筑物的地板区域处的多个正面吊运机的透视图；

图5示出了用于在指定地点处组装多个预制部件的方法；

图6示出了用于与一个或多个第二提升装置一起使用的各种附件；以及

图7示出了用于与一个或多个提升装置一起使用的附件的另一个实施例。

本发明的其它布置是可能的，并且因此附图不应被理解为取代本发明的前述描述的一般性。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在指定地点处组装多个预制部件的系统10。所述指定地点可以是在建造或组装之前运输和存放多个预制部件的建造地点。预制部件可以被存放或存储在指定地点的特定存储位置处。

系统10包括适合于提升多个预制部件中的至少一个以在指定地点或区域处进行安装的多个提升装置12。所述多个提升装置12包括至少一个第一提升装置，用于将预制部件从特定存储位置提升或运输到指定地点(阶段1“粗略”运输过程)；以及至少一个第二提升装置，用于在指定地点处将预制部件组装或安装到例如但不限于其它预制部件上或与其它预制部件并排(阶段2“精细”调节和安装过程)。这种布置相对于现有技术是有利的，因为预制部件的运输、安装和组装被分解为至少两个阶段以减少总体人力需求并提高安全性。

在各种实施例中，第一提升装置可以包括“提升机”，例如货物提升机，完成用于运输预制建造材料/设备的临时提升的偏移。第一提升装置还可以包括起重机和提升车。

参考图1，第二提升装置包括一个或多个正面吊运机15和叉车16。在图1中所示的实施例中，待完成的建造过程是多楼层结构。可以看出，正面吊运机15和叉车16被部署在用于阶段二精细调节和安装的各种位置。预制部件包括用于形成地板区域和屋顶盖的柱25和梁27。在如图1中所示的实施例中，正面吊运机15和叉车16被部署用于阶段一运输及阶段二安装和调节。

为了便于在阶段二安装，诸如正面吊运机15和/或叉车16的提升车可以进一步配备有用于在各种方向或取向上接合预制部件的一部分的附接工具。作为示例，预制部件可以侧向地、纵向地或者从顶部或底部接合。这些提升车具有较少或多个起重杆而不是悬臂并且可以被直接定位在部件待被插槽或组装的每个楼层上。由于接近，驾驶员可以容易地将部件在一个或多个槽上操纵以进行安装。提升车还可以被配备用于侧向偏移以便于所需的任何精细定位。

附接工具用于在安装期间将预制部件稳定和维持在一个位置。这种附接工具可以是可调节支架的形式，其具有凸耳、金属接合凸缘或类似物以接合预制部件的一部分。可调节支架还可以被制成可旋转以便于安装。预制部件中的一些可以设计有用于组装的互补配件，例如预先布置的螺柱，同时预制柱的基部制作有用于安装到所述螺柱上的互补孔。然后通过提升、旋转和接合步骤所述柱被正面吊运机15和/或叉车16举升以配合到螺柱中。取决于第二提升装置的类型，例如正面吊运机或叉车，附接工具适用于分别用于提升、转动和精密调节以进行预制部件的安装的附接的各种类型。应当理解，用于接合和安装的这些运动包括两个或更多运动自由度(运动的程度)：上下运动；左右运动；前后运动；回转；倾斜；以及枢转。

在一些实施例中，一些提升车(例如叉车)的现有接合工具(叉)可能足以进行阶段二安装和精细调整而无需进一步的附接机构。

在一些实施例中，附接工具可以包括适合于如图6中所示的叉车的附接装置。参考图6a至6c，包括基础框架602、附接头620和安全机构640。

基础框架602可以具有由水平基部604和从该水平基部604的一端延伸的竖直板606形成的L形结构。竖直板606包括槽608，该槽608被定形状和尺寸为接收附接头620，使得当附接头620被接收在槽608内时，附接头620在槽608内可旋转。水平基部604包括多个槽610，每个槽610与另一个槽610间隔开适当的距离以便可滑动地接收叉车的叉。

附接头620包括基础圆形板622和从该基础圆形板622突出的多个细长杆624。所述多个细长杆624适于接合预制部件。

在操作中，一旦水平基部604被叉车接合，叉车就移动到指定位置以经由附接头620接合预制部件。一旦被接合，就可以通过控制叉车的叉来实现高度调节，并且通过控制附接头620的旋转运动来促进旋转和安装。

为了维持L形基础框架602的结构整体性，对角桁架612可以被附接到水平基部604的一部分和竖直板606上的一部分。

安全机构640包括协同工作以将附接头620固定到竖直板606的安全销板642和多个安全销644。

附接装置660的另一个实施例在图6d至图6f中示出。相对于如图6a至6c所描绘的实施例，附接装置660适合于预制部件在较高高度处的接合、定位和安装并且包括基础框架662和次级框架663。

基础框架662包括多个水平梁664、竖直梁665和对角梁676。所述多个水平梁664例如被布置成形成竖直梁665从其延伸的基础结构。在一种布置中，每个竖直梁665从每个水平梁664的一端延伸。对角梁676从水平梁664的另一端连接到竖直梁665的一端，形成三角形结构。连接梁678可以被连接在一个水平梁664和另一个水平梁664之间；在一个竖直梁665和另一个竖直梁665之间；以及在一个竖直梁665和一个对角梁676之间，以为整个基础框架662提供结构完整性。

从基础框架662延伸的为次级框架663。次级框架663从竖直梁665的一端水平地延伸并且用作待附接到该次级框架663的竖直板666的支撑结构。

竖直板666类似于竖直板606并且包括槽668，该槽668被定形状和尺寸为接收附接头620，使得当附接头620被接收在槽668内时，附接头620在槽668内可旋转。水平梁664包括多个槽670，每个槽670与另一个槽670间隔开适当的距离以便可滑动地接收提升装置(例如叉车)的叉。

以上各实施例特别适合于接合预制部件(例如墙板)并旋转所述预制部件以进行安装。

附件的另一个实施例在图6g中示出。附件680包括第一支撑件和板684，第一支撑件呈叉682的形式，该叉682用于在第一取向(例如水平取向)上接合并支撑预制部件的重量，板684被布置为搁置在预制部件上使得在操作中预制部件被夹在板684和叉682之间。叉可以包括锥形或倾斜端部/顶端682a以便于滑动叉682与预制部件或负载的接合。

液压机构686可以被定位在叉682和板684之间以将板684朝向叉682带动，由此提供夹紧力以将预制部件保持就位并最小化预制部件在叉682和板684之间的移动。附件680进一步包括呈基础翼片688形式的第二支撑件，使得当预制部件旋转到第二取向(例如竖直取向)时，预制部件的边缘可以搁置在基础翼片688上以最小化发生或防止预制部件从附件680滑落。在安装点处，作为待安装的预制部件的释放步骤的一部分，基础翼片688可以被缩回或枢转。其它液压机构(例如液压臂687、689)可以被设置成通过朝向或远离主框架681滑动基础翼片688并且相应地致动基础翼片688而延伸附件680的长度。

图7a示出了用于与提升装置(例如叉车或吊运机)一起使用的附件700的另一个实施例。附件700可以是扩展器。附件700包括用于与提升装置联接的联接机构702；用于接合负载的负载接合机构704；以及长度调节机构706以改变附件700的一个尺寸(例如长度)以便迎合改变尺寸的负载。

联接机构702包括转子臂，该转子臂具有由提升装置的一部分可接合的可旋转部分712。在一些实施例中，可旋转部分712可以优选地包括用于到提升装置的附接的回转机构。长度调节机构706包括被布置成将两个液压臂726的至少一部分容纳在其中的空心轴716，两个液压臂726可操作以相对于空心轴716可滑动地移动。定位在两个液压臂726的端部处的是两个负载接合机构704。这种布置通过改变两个液压臂726之间的距离而允许附件700迎合负载(例如预制部件)的不同大小和长度。

负载接合机构704包括多个锁/锁定机构。例如，包括设置在液压臂726的每个拐角处的两个扭锁714，形成总共四个扭锁714。每个拐角处的两个扭锁714可以被可调节梁715分隔开以调节该两个扭锁714之间的长度。每个扭锁714包括用于接合负载的一部分的至少一个突起724。在图7b所示的图中，包括用于接合负载(例如预制部件)上的对应部分的两个突起724。待被提升的预制部件上的对应部分可以钻有用于被两个突起接合的对应的孔/孔口。在如图7c所示的替代实施例(多个替代实施例)中，突起724可以由锁笼734代替，并且预制部件上的对应部分可以是用于与锁笼接合的突起，使得一旦被接合，突起可以被锯掉或被切断。

应当理解，通过所述至少一个突起724或锁笼734接合预制部件的步骤包括至少两个步骤。第一步骤包括插入步骤，在该步骤突起724或锁笼734将接合预制部件上的对应部分。这经由槽实现，该槽与预制部件上的对应部分(多个对应部分)的形状和尺寸兼容和/或对准。第二步骤包括扭转步骤，在该步骤突起724或锁笼734(视情况而定)在顺时针或逆时针方向上旋转使得在插入步骤之后槽与预制部件上的对应部分的形状和/或尺寸未对准。这种旋转或“扭转”并产生未对准的步骤防止了当提升装置移动时被接合的部分滑落。在图7c至图7g中示出了槽和突起组合的各种实施例。具体地，预制部件上用于与突起724或锁笼734接合的对应部分(多个对应部分)可以包括如图所示不同形状和尺寸的突起。

图7h示出了在预制柱的安装期间在第二提升装置上附件的使用。

在一些实施例中，当提升和移动所有预制部件时，多个突起724的定位可以被固定在相同的构造中。这种布置有利于提供不同大小的一个附接配合所有的预制部件。在这种情况下，均匀性可以带来效率和提高的生产率，因为不必调节多个突起724的定位。

图2示出了系统20的另一个实施例，在该系统中预制部件已经被部分地组装或构造以形成多楼层结构，例如高层建筑物。在图2的实施例中，履带式起重机14形式的第一提升装置被部署在现场的参考水平处。在其它实施例中，正面吊运机15和叉车16在阶段1运输与阶段2安装和调节均被部署，在该系统中存在斜坡以提供对各种楼层(未示出)的接近。一个或多个正面吊运机15形式的第二提升装置12被定位在选定楼层24处的地板区域22处。在图2所示的实施例中，正面吊运机15形式的两个第二提升装置被部署在多楼层结构的最顶楼层处并且可操作以举升或提升一个或多个预制部件以进行在相应楼层处的构建和安装。

楼层24的地板区域22在由至少一个预制部件、但是通常为了增加的强度为两个或更多预制柱支撑的参考水平之上。为了满足安全和操作要求，每个楼层的至少一个第二提升装置(例如正面吊运机15)可以被部署在其上的地板区域应该具有足够的负载强度以承受正面吊运机15的重量。在地板区域/板的负载能力的计算中，应注意确保楼板的负载适合于带有负载的正面吊运机或叉车，而不仅仅是单独的第二提升装置的重量(换句话说，预制部件必须在叉车的处理能力范围内)。

在结构是多楼层高层建筑物的实施例中，用于低楼层的支撑的临时结构使用一个或多个模板系统，该模板系统可以在第二提升装置(多个第二提升装置)在上层上工作之前被引入。这种模板系统的一个示例可以使用用于高度调节的多个可堆叠桁架框架形成，其中布置具有纵梁、横向托梁接合凸缘/结构的至少一个可堆叠桁架框架使得该可堆叠桁架框架可以容易地被第二提升装置(例如叉车或正面吊运机)接合。在一些实施例中，每个纵梁、横向托梁可以与另一个纵梁、横向托梁间隔开以便允许被叉车的叉侧向接合。

取决于形成地板区域的板的结构设计，系统可以在不同的结构和建筑物中被复制。在具有较低结构负载的区域中，可以利用较轻但相似的提升装置和用于安装的带有互补大小的部件的附件。

在图2的布置中，履带式起重机是用于该过程的阶段一的第一提升装置，而正面吊运机15是部署用于该过程的阶段二的第二提升装置。同样如前面实施例中所提及的，为了便于在阶段二的安装，到达式垛机15配备有用于附接到预制部件的一部分的附接工具，该附接工具用于在安装期间将预制部件稳定和维持在一个位置。

图3示出了不同类型的提升装置(包括一个或多个第一提升装置(履带式起重机或塔式起重机)和一个或多个第二提升装置)的具体组合如何协同工作以在指定地点实现效率并提高生产率。在图3所示的实施例中，部署在现场的参考水平处的履带式起重机14用于运输、举升或提升用于在结构的相对于履带式起重机的近端32的一部分处安装的预制柱。起重机的悬臂不能到达结构的远端34。正面吊运机15被部署在最顶楼层的地板区域处，用于提升和举升用于在结构的远端34处安装的预制柱，履带式起重机14不可到达所述结构的远端34，除非该履带式起重机14被重新定位，这需要额外的时间。

图4是图3中的布置的放大视图。该布置包括被布置成举升或提升用于形成结构的预制柱和预制空心板的两个(或者可能地更多)正面吊运机。可以在现场部署的提升装置的最佳数量会取决于以下因素中的一个或多个：

a.过度拥挤的避免；

b.完成每个项目所需的时间；和/或

c.每个楼层的每个地板区域的承载能力。

在一些实施例中，预制板被组装以形成上方的下一层的地板区域，或者被组装以形成结构的屋顶或盖。

在用于实现阶段1的目的的一个或多个第一提升装置的部署中，在一些实施例中，塔式起重机被部署在现场，因为塔式起重机可以在多楼层结构或建筑物中提供预制部件逐个楼层的容易运输。在预制部件的构建或组装中，塔式起重机操作于实现至少以下功能：

a.在多楼层结构中的各楼层或水平之间提升/运输材料；

b.预制部件或其它材料在悬臂长度半径内的举升；

c.预制部件或其它材料在悬臂长度半径内的安装。

在建造地点是多楼层建筑物或结构的一些实施例中，建造或安装可以从参考水平开始。参考水平可以是地面或多楼层建筑物的地下层。作为示例，多楼层建筑物可以包括地面(第一)楼层作为参考水平面，伴随相继的楼层被建造在第一楼层之上。

在一些实施例中，在参考水平或地面楼层处的预制部件将包括用于待在其上构建另外的楼层/水平的柱、梁和板形式的预制部件。

在一个实施例中，起重机被策略性地部署以将预制部件逐个楼层提升，并且正面吊运机将在每个楼层内移动并组装部件。

在一些实施例中，在包括接近结构以将预制部件或其它负载运送到每个楼层的情况下起重机可能不是必需的。这种接近结构的一个示例是接近斜坡。

在其它实施例(未示出)中，特别是在空间是约束的情况下，代替起重机(例如塔式起重机、履带式起重机或移动式起重机)的部署，可以利用正面吊运机和/或叉车，其中对工作顺序做出修改。

在结构是多楼层结构的一些实施例中，可以建造临时屏障并围绕参考水平上方的一个或多个上层的一部分，以便当第二提升装置被部署在上层中时形成安全屏障。

在一些实施例中，临时安全屏障可以呈栏杆(多个栏杆)、钢丝绳和防撞屏障(多个防撞屏障)和/或其组合的形式以防止第二提升装置(例如叉车或正面吊运机)落出多楼层结构的边缘。形成安全屏障(多个安全屏障)的材料可以是钢、塑料、它们的组合或其它类型的材料的形式。

在一些实施例中，典型地在建造工程的末端附近建造的护墙可以被较早地构建以形成永久屏障，该永久屏障足够坚固以抵抗移动的第二提升装置从结构或建筑物的边缘掉落。在这样的实施例中，要么将整个护墙建造为用作安全屏障，要么可以营造护墙的一部分以用作路缘以防止叉车翻倒。因此，在多楼层结构上部署第二提升装置的情况下，可以修改建造顺序以提升安全性。

在涉及多楼层结构的一些实施例中，为了在各楼层之间容纳第二提升装置，每个楼层之间的空间必须为第二提升装置的类型(例如叉车接近和安装)提供最小高度间隙。在一些实施例中。如果选择叉车作为第二提升装置，则开发的一个或多个柱或梁必须具有足够的转动半径。

在本发明的另一方面，提供了一种建造或组装一个或多个预制部件的方法。该方法可以包括以下布骤：通过提升装置将多个预制部件提升和运输到指定地点；以及在指定地点处调节和安装所述预制部件。调节和安装预制部件的步骤可以包括在安装之前提升和调节预制部件的子步骤。

在如图5所示的各种实施例中，指定地点可以是建造地点，并且该方法可以包括将多个预制部件存储在与建造地点相邻的存储地点处的步骤(步骤s502)。预制部件可以从诸如工厂的源地点被输送到存储地点。下一步骤可以是提供至少一个提升装置(步骤s504)。所述至少一个提升装置可以包括各种类型的起重机以及可正面吊运机和叉车。

在一些实施例中，多个提升装置(例如可正面吊运机)可以以类似接力的配置或布置来部署以将预制部件从指定的安全地点提升和运输到用于建造第一楼层的地点。这种布置减少了建造和/或安装时间。在这样的实施例中，可正面吊运机同时用于实现运输(阶段1)和安装(阶段2)。

一旦提供了提升装置，就可以将预制部件运输到指定地点(步骤s506)。然后可以发生预制部件的安装和组装。一旦完成预制部件在参考水平或楼层处的安装，则提升装置可以被定位在更高楼层的地板区域上。这可以经由一种类型的提升装置(例如起重机)的使用以将其它类型的提升装置(例如正面吊运机或叉车)提升到期望位置来实现(步骤s516)。可替代地，可以提供接近斜坡用于使提升装置(例如叉车和正面吊运机)以在楼层(多个楼层)之间移动(步骤s508)。

在一些实施例中，预制部件可以通过移动式起重机逐个地(或逐批地)从地面存储位置被提升到第二和相继的楼层，或者，如果接近斜坡可用，则预制部件可以经由接近斜坡被装载和运输到分配的上层用于被多个正面吊运机接合和拾取。被移动式起重机或正面吊运机(多个正面吊运机)提升的预制部件会被堆叠在安全位置处用于其它正面吊运机接合以进行建造和安装。

在涉及多楼层结构的各种实施例中，对于第二楼层及以上，多个正面吊运机可以经由接近装置/机构(例如接近斜坡)被部署或定位在已经构建的地板区域处(如步骤s508中所述)。接近斜坡可以在正面吊运机(多个正面吊运机)被部署之前建造或者可以被移动到现场。可替代地，可以通过其它提升装置(例如移动式起重机或塔式起重机)将正面吊运机提升到一个位置/水平(步骤s516)。

在涉及多楼层建筑物或结构的一些实施例中，该方法包括将至少一个提升装置定位或部署在多个楼层中的任何一个楼层的地板区域上的步骤。

在被定位在期望楼层处以进行安装的基础上，然后部署提升装置以拾取每个预制部件(步骤s510)。通过提升装置定位预制部件的步骤(步骤s512)可以包括将预制部件安装在其它预制部件的旁边或顶部上。定位或安装步骤可以包括精细调节，涉及倾斜、旋转和插入所述至少一个预制部件。这种精细调节可以经由提升装置的提升工具上的机械附件(附接工具)来实现。

在一些实施例中，为了改善提升装置和预制部件之间的接合，每个预制部件可以包括附件，该附件可以是凸耳、钩、突出竿和/或孔的形式。设备将需要具有互补附件以通过所提供的工具接合预制部件。预制部件和提升装置上的这些附件将提高提升装置提升、倾斜和定位以进行安装和提升的有效性和准确性。接合可以从顶部或侧部执行。

在一些实施例中，机械附件可以包括放置或定位在策略位置处的一个或多个图像捕获装置以捕获待被附接到另一预制部件的预制部件的一部分(例如接头)的图像或视频。被捕获的图像或视频可以被馈送或流传输到提升装置(例如正面吊运机或叉车)的操作员以便于或辅助在安装期间将预制部件与另一个预制部件并排或到另一个预制部件上的精确插入。

在一些实施例中，机械附件可以呈支架的形式，该支架包括用于接合预制部件的一部分的多个凸缘使得在使用中所述凸缘夹紧预制部件的外部参数。多个凸缘可以相对于彼此更靠近或更接近以迎合不同尺寸的预制部件。支架可以被可旋转地安装在基部上，该基部在使用中被附接到提升装置14、15或16。在使用中，多个凸缘中的每一个之间的距离被调节以接合预制部件，然后预制部件被提升到合适的高度并且如果需要的话被旋转以接合另一个预制部件以完成安装。如果需要，利用图像捕获装置来进行安装期间的精细调节和精确，从而最小化对额外手工劳动的需要。

在一些实施例中，当一个预制部件要被安装在另一个预制部件上时，可以使用对准辅助装置，例如经由激光束。当存在未对准时，可以发出警报或指示并将其发送给提升装置操作员。

在一些实施例中，用于调节和安装的提升装置可以是远程操作员车辆，例如无人驾驶车辆。

在涉及正面吊运机的一些实施例中，部署的配备有适当附件的正面吊运机可以侧向地或纵向地接合预制部件(多个预制部件)以放置在分配的位置(例如形成在预制部件上的指定槽)上。在多楼层建筑物的背景下，部署在第二或相继的更高楼层上的正面吊运机将使其操作员(例如驾驶员)能够自己看到所分配的指定槽并且因此驾驶员在负责该特定楼层或水平上的建造的现场监督员的监督下可以容易地将预制部件定位在指定槽之上。这可以通过所描述的图像捕获装置或对准工具被进一步辅助。以上布置是有利的，因为与其中需要具有对讲机装置的信号人员与参考或地面水平处的起重机操作员建立接触的现有技术系统相比，其不需要额外的人员在那个特定楼层处传达或协调安装过程。

对于侧向侧接合以从侧向位置接合预制部件，正面吊运机可以配备有侧向侧偏移机构，该侧向侧偏移机构允许驾驶员或操作员经由向左或向右偏移被接合的预制部件来执行精细调节以容易地配合指定槽。与通过要求在两个或更多人员之间协调以及必须迎合减慢精确定位的风/重量摇摆的移动式起重机举升相比，这种布置减少了安装或插槽预制部件所需的总时间。

在一些实施例中，取决于地板区域，可以分配两个或更多第二提升装置(例如正面吊运机)以在同一楼层上的不同位置处工作。这种布置对于使用移动式起重机来说更难以实现，因为移动式起重机的到达范围典型地受到其悬臂半径和放置的角度以及可能阻碍/限制其移动的建筑结构的限制。悬臂升高的角度及其到达范围也会影响负载的重量容量。另外，一旦移动式起重机静止进行提升工作，其将被固定。叉车的正面吊运机可以提升必要的预制部件并同时移动。

在一些实施例中，一旦完成分配楼层处的建造操作，可以经由接近斜坡(受建筑物构造影响)或通过移动式起重机将正面吊运机部署到下一楼层或位置。重复该过程直到完成多楼层结构或建筑物的建造。创建起重装置辅助的预制建造系统以解决或至少大致上改善现有布置的缺陷，包括通过减少计划、协调和执行中的工时。在涉及附件的实施例中，带有对应附件(多个附件)以提升预制部件的装置以及形状和大小被设计成接合提升装置的对应附件或接合工具的预制部件提供了额外的优点。

在涉及预制空心板(典型地用于屋顶)的一些实施例中，消除了塔式或移动式起重机的使用。在至少一个实施例中，第一提升装置和第二提升装置均为接力布置的正面吊运机。已经发现，与起重机相比，正面吊运机的部署将人力减少超过50％，特别是由于信号人员、装配工人(用于支腿部署)和提升管理员的消除。除了人力的减少之外，每天可以安装至多45％的增加的空心板。总体上，申请人已经发现与起重机相比，正面吊运机的生产率至少高出八倍。

在一些实施例中，不同类型的机械附件或附接工具可用于不同类型的预制部件。例如，机械附件可用于提升预制柱，并且另一机械附件可用于提升预制空心板。应当理解，由于其相对较轻的重量和较高的操纵/移动能力，诸如正面吊运机的提升装置可以被部署在高层建筑物中。由于其较轻的重量特性，代替使用金属材料，对于高层建筑物可以使用预制混凝土部件。这将为建筑和建造行业提供更经济的替代方案。

在利用塔式起重机的部署并且不能在多楼层的地板区域上部署提升装置的系统中，由于起重机悬臂的限制，需要工作的多级排序。为了操作起重机，需要进行计算以将预制部件定位在起重机的到达范围内。由于提升装置(例如正面吊运机)的较轻重量和较高操纵能力，与带有侧向或纵向接合特性的必要附件相结合，将简化工作的排序，因为通过允许逐层进行建造，装置可以接近每层上的每个区域。这种布置能够消除或至少减少用于举升的广泛协调和复杂计算，从而节省计划的时间。

应当理解，由于其在建造地点中的移动性以及还由于其在指定地点处准确地定位和安装预制部件的能力(当利用附接工具安装时)，正面吊运机是至少第二提升装置的优选候选者。此外，与其它类型的提升装置(例如履带式起重机、移动式起重机和履带式起重机)相比，正面吊运机在重量上相对较轻。轻重量和移动性允许正面吊运机在建造期间接近多楼层结构的各种水平，并且在提升和安装期间减少了更换设备或部署更多人以进行协调的需要。

以上是根据本发明的系统和方法的各实施例的描述。可以设想本领域技术人员可以设计落入本发明范围内的本发明的替代实施例。特别地，第一和/或第二提升装置可以包括其它类型的提升车，其可以包括配备有叉的手动提升设备。各种实施例形成不同的系统，在所述系统中不同类型的第一提升装置(例如起重机)被用于运输和粗略定位，并且第二提升装置(例如正面吊运机和/或叉车)被用于精细调节和安装。第一和第二提升装置协同并以互补的方式工作以减少人力、提高生产率。通过可以在高层建筑物的每个楼层处部署的提升装置以进行预制部件的组装的使用，可以有效地减小塔式起重机的工作半径(和悬臂长度)。这意味着塔式起重机举升较重负载的能力的增加。因此，每个预制部件可以被制作得更大，由此减少用于建造结构的部件的总数并且从而减少用于建筑物建造的工时。随着部件定位的提高和所需人力的减少，生产率得到进一步提高。

在一些实施例中，第一和第二提升装置可以是一个并且是同一个，即，可以利用相同的提升装置在有或没有附接工具的情况下将预制部件运输到指定地点，并且在后一种情况下，然后附接接合工具以进行预制部件的安装。

应当理解，可以组合来自各种实施例(多个实施例)的特征以形成一个或多个另外的实施例。

Claims (32)

1.一种用于组装多个预制部件以形成结构的系统，所述系统包括：

第一提升装置，用于将至少一个预制部件从源地点运输到指定地点；以及

第二提升装置，其包括：

提升车；以及

附接到所述提升车的接合工具，所述接合工具可操作以在所述指定地点处侧向地接合所述至少一个预制部件以使所述第二提升装置拾取所述至少一个预制部件，以及随后通过在至少两个运动自由度下移动被接合的预制部件而进行所述至少一个预制部件的精细调节和安装，

其中所述接合工具包括多个锁，所述多个锁中的每一个可操作以与所述预制部件的一部分配合，

并且其中所述预制部件的所述部分包括预先准备的突起，所述突起的尺寸被设计成用于被锁布置接合。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述接合工具包括：

可附接到所述提升车的基础框架；以及

安装在所述基础框架上的附接头，所述附接头包括：

基础圆形板；以及

从所述基础圆形板突出的多个细长杆，所述多个细长杆用于接合所述至少一个预制部件。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述接合工具是机械附件，所述机械附件包括头部安装件和液压系统以促进在所述至少两个运动自由度下的移动。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一提升装置是提升机。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一提升装置是起重机。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升车是正面吊运机或叉车。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述提升车是正面吊运机的情况下，所述正面吊运机包括可调节头部安装件，所述可调节头部安装件被布置成在提升预制部件之前接合所述预制部件的一部分。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和/或第二提升装置是叉车。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一提升装置和/或第二提升装置是正面吊运机。

10.根据权利要求5所述的系统，其中所述起重机是履带式起重机或塔式起重机。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一提升装置被部署在参考水平处。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述参考水平是所述源地点，所述结构包括多个楼层并且所述指定地点是在所述参考水平之上的楼层。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一提升装置是起重机，所述起重机操作于将所述第二提升装置定位在所述参考水平之上的楼层处。

14.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括用于所述第二提升装置在所述多个楼层之间移动的接近斜坡。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述两个运动自由度包括线性运动和旋转运动。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述预制部件包括至少一个或多个预制柱和/或一个或多个预制板。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一提升装置是塔式起重机并且所述第二提升装置包括多个正面吊运机。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二提升装置进一步配备有图像捕获装置和对准辅助工具。

19.根据权利要求12所述的系统，其中所述参考水平之上的每个楼层包括至少一个被临时屏障围绕的部分。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所述参考水平之上的每个楼层包括至少一个被永久屏障围绕的部分。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述永久屏障是护墙。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述护墙在完成多楼层框架之前完成。

23.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个锁中的至少一个是扭锁。

24.根据权利要求23所述的系统，其包括四个扭锁，其中两个扭锁之间的距离是可调节的。

25.根据权利要求23至24中任一项所述的系统，其中所述至少一个扭锁包括锁笼。

26.根据权利要求1所述的系统，其中所述预先准备的突起是预制突起。

27.一种用于组装多个预制部件以形成结构的方法，所述方法包括以下步骤：

i.通过第一提升装置将多个预制部件中的至少一个从源地点运输到指定地点；以及

ii.在所述指定地点处通过第二提升装置接合以进行所述至少一个预制部件的精细调节和安装；以及

iii.在所述指定地点处通过所述第二提升装置安装所述预制部件；

其中所述第二提升装置包括：

提升车；以及

附接到所述提升车的接合工具，所述接合工具可操作以侧向地接合所述至少一个预制部件的一部分以使所述第二提升装置在所述指定地点处拾取所述至少一个预制部件，

其中所述接合工具包括多个锁，所述多个锁中的每一个可操作以与所述预制部件的一部分配合，

并且其中所述预制部件的所述部分包括预先准备的突起，所述突起的尺寸被设计成用于被锁布置接合。

28.一种用于与根据权利要求1和3至22中任一项所述的系统的提升车一起使用的接合装置，其中所述接合装置包括：

联接机构，其可操作以与所述提升车联接；所述联接机构包括可操作以使所述接合装置相对于所述提升车旋转的转子臂；

负载接合机构，其包括多个锁以与预先准备的负载上的对应部分配合；以及

长度调节机构，以改变所述多个锁之间的距离；

其中所述多个锁包括至少一个扭锁机构以接合所述预先准备的负载上的对应部分。

29.根据权利要求28所述的接合装置，其中所述长度调节机构包括空心轴和两个液压臂；所述两个液压臂中的每一个具有附接到其一端的至少一个锁，所述液压臂可操作以相对于所述空心轴可滑动地移动以改变所述多个锁之间的距离。

30.根据权利要求28或29所述的接合装置，其中所述多个锁包括突起或锁笼。

31.一种通过提升装置精细调节、安装和接合预制部件以在指定地点处进行安装的方法，所述方法包括以下步骤：

i.通过所述提升装置至少一部分侧向地接合所述预制部件的一部分，所述预制部件包括至少一个突起或孔口；

ii.锁定被接合的预制部件；

iii.在指定地点处安装所述预制部件；以及

iv.移除所述至少一个突起或孔口。

32.根据权利要求31所述的方法，其中锁定的步骤包括在接合所述预制部件的所述部分之后的扭转步骤。

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