CN101240565B - 空间结构球节点的定位方法及定位器 - Google Patents

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Abstract

空间结构球节点的定位方法和定位器，方法是把无法测量空间球的球心等效转移到可测量的球表面，将球心的三维空间坐标转换成二维平面坐标及面外相对标高，实施时，将所有的球心全部投影转换到水平参照平面上，安装时，在该平面上测设球心的平面位置，再在该位置垂直向上或向下测设球心，即为实际空间结构球节点的球心。定位器由套筒垂直焊接在底板上组成底座、螺杆垂直焊接在顶板下组成顶托、与螺杆匹配的螺母和螺栓构成，螺母活动定位于套筒上端，螺杆下段插在套筒内，顶板上有构成等边三角形的与螺栓匹配的螺孔，三角形重心与顶板中心重合。本发明将球心变为可测量点，并变为平面点和面外相对标高，测量更方便且精度更高，安装偏心小，工作效率高。

Description

空间结构球节点的定位方法及定位器
技术领域
本发明涉及一种空间结构安装构件的空间定位方法及其定位装置，属于建筑钢结构领域。
背景技术
大跨度空间结构往往是衡量建筑科学技术水平的重要标志，也是一个文明发展程度的象征，因此，世界各国都十分重视大跨度空间结构理论和技术研究、应用与发展。近二十年来，大跨度空间结构，包括传统的网架结构、网壳结构、立体桁架结构，得到了迅速的发展；一些新型大跨度空间结构，诸如组合网格结构、空腹网壳结构、预应力网格结构、斜拉网格结构、张弦梁结构、弦支网壳结构、折叠式网壳结构、空间索桁结构、鸟巢型网架结构、多面体空间刚架结构、索穹顶结构及索膜结构相继问世或引入国内，也得到了明显的发展。空间结构的形式不断创新，科技成果十分丰富，并且具有我国自己的特色。特别是2008年北京奥运会、2010年上海世博会与广州亚运会的申办成功，为大跨度空间结构的发展和应用提供了新的机遇和挑战，近年来已经展示了形态各异的空间结构，在体育馆、展览馆、航站楼、影剧院、车站、大型商场、飞机库、工厂车间、煤棚与仓库等建筑中得到更为广泛的应用，为建设与城市的繁荣、美化起到了画龙点睛的作用。随着各种形态各异的空间结构相继问世，空间结构安装时构件的空间定位问题就成为摆在广大工程技术人员面前的一个重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种球内空间定位点经过等效转移和转换后，使其便于测量且精确度高的空间结构球节点的定位方法及定位器。
本发明的目的是通过下述措施实施的：
空间结构球节点定位器是由套筒垂直焊接在底板中心组成的底座、螺杆垂直焊接在顶板下表面中心组成的顶托、与螺杆匹配的升降调节螺母和定位调节螺栓构成，升降调节螺母活动定位连接在套筒的上端，由升降调节螺母控制升降的螺杆下段吻合地插在套筒内，顶板上有构成等边三角形三个顶点的与定位调节螺栓匹配的螺孔，等边三角形的重心与顶板的中心重合。
应用空间结构球节点定位器对空间结构球节点定位的方法是
1)在工作平台上先对空间结构球节点定位器进行定位，把无法测量的空间球置于空间结构球节点定位器上；
2)将球内空间定位点(球心)等效转移到可以测量的球体表面：
①当球节点是整个空心球或螺栓球时，则球体与空间结构球节点定位器顶托的接触点即为可以测量点；
②当球节点是削冠球时，则球体与空间结构球节点定位器顶托接触的球缺面的圆心即为可以测量点；
3)再将球内的空间定位点的三维空间坐标转换成为一个二维平面坐标及一个面外的相对标高：
①这时把工作平台或空间结构球节点定位器的顶托表面定为一个水平参照平面，将所有空间结构球内空间定位点垂直地投影转换到该水平参照平面上；
②再在水平参照平面上测设空间结构球内空间定位点的平面位置，然后从每个球内空间定位点的平面位置垂直向上或垂直向下测设球内空间定位点，使测设间距等于原空间结构球内空间定位点到水平参照平面的距离，则该空间定位点就是实际空间结构的球内空间定位点。
本发明具有以下优点：1.将不能测量的空间结构球节点的空间定位点(球心)变为可以测量的空间点，由不可控状态变为可控状态；2.将不便于测量的空间定位点(球心)变为方便测量的平面点和面外相对标高，测量更加方便，测量精度更高；3.可大大减小安装偏心，减小因偏心而对结构造成的不良影响。4.因测量及安装效率的提高，施工进度大大提高。
附图说明
图1是本发明的空间结构球节点定位器。
具体实施方式
参照图1，球节点安放时，应使用空间结构球节点(焊接空心球或螺栓球)定位器进行定位，空间结构球节点定位器由底座、顶托、升降调节螺母3和定位调节螺栓6四个部件组成。底座由底板1和垂直的套筒2焊接而成，套筒2位于底板1中心，其作用是保证空间结构球节点定位器稳固地搁置在操作平台上，并作为顶托升降运动的反力支座；顶托由顶板5和与其垂直的螺杆4焊接而成，螺杆4位于顶板5下面中心，螺杆4与套筒2吻合相配，其螺纹与升降调节螺母3匹配，转动升降调节螺母3能使顶托上下运动，微调空间结构球节点的标高；顶板5上有三个构成等边三角形三个顶点的与定位调节螺栓6匹配的螺孔，当定位整体焊接空心球和螺栓球节点时，将定位调节螺栓6正向拧进，使螺栓端面与球体接触，螺栓端面与球体接触时三个螺栓的伸出长度应保证一样，否则，球体与顶板5上表面接触点不在顶板5上表面的中心，也就不能保证球心位置的准确。定位调节螺栓6只对整体焊接空心球和螺栓球节点有用，对削冠焊接空心球节点没有用，当定位削冠焊接空心球时，将定位调节螺栓6反向拧出，使螺栓端面略低于顶托的顶板5上表面。
运用本发明进行空间钢架结构安装时，首先应对空间定位点(球心)进行等效转移，即将无法测量的球内空间定位点(球心)等效转移到可以测量的球体表面。实际上的空间定位点球心位置在球体内部，安装时不能直接测量，需将实际空间定位点(球心)等效转移到球体表面。对于削冠球体的空间定位点是等效转移，到其底部圆面的圆心，削冠空心球体的球心必在通过该圆心并垂直底部圆面的垂线上，当削冠空心球底部圆面水平时，削冠空心球的球心位置也必在该圆心的正上方，距圆心的距离等于球体半径减去球缺高度。应用时只需确定底部圆面圆心的位置也就确定了空间定位点，即球心的位置。对焊接整体空心球或螺栓球不需使用该方法未定位，因为焊接整体空心球和螺栓球的等效转移点必在这两类球体与空间结构球节点定位器上表平面的接触点处。
同时，应对整个空间结构球节点坐标进行转换，即将空间定位点(球心)的三维空间坐标转换为一个二维平面坐标及一个面外相对标高，在安装空间结构时，若直接测设空间定位点球心位置，测设难度较大，若将一个空间定位点(球心)的三维坐标转换成一个二维平面坐标及一个面外相对标高时，测设就相对容易；实施时，应根据空间结构的特点及安装方法确定一个水平参照平面，所有的空间定位点(球心)全部垂直投影转换到该水平参照平面上，即空间结构球节点定位器上表平面，安装时，先在该水平参照平面上测设空间定位点(球心)的平面位置，然后从每个空间定位点的平面位置垂直向上或向下测设空间定位点，使测设间距等于原空间定位点到空间结构球节点定位器上表平面的距离，则该空间定位点就是实际空间结构球节点的空间定位点(球心)。

Claims (2)

1.一种空间结构球节点定位器，其特征在于：由套筒(2)垂直焊接在底板(1)中心组成的底座、螺杆(4)垂直焊接在顶板(5)下表面中心组成的顶托、与螺杆(4)匹配的升降调节螺母(3)和定位调节螺栓(6)构成，升降调节螺母(3)活动定位连接在套筒(2)的上端，由升降调节螺母(3)控制升降的螺杆(4)下段吻合地插在套筒(2)内，顶板(5)上有构成等边三角形三个顶点的与定位调节螺栓(6)匹配的螺孔，等边三角形的重心与顶板(5)的中心重合。
2.为应用权利要求1所述的定位器对空间结构球节点进行定位的方法：
1)在工作平台上先对空间结构球节点定位器进行定位，把无法测量的空间球置于空间结构球节点定位器上；
2)将球内空间定位点等效转移到可以测量的球体表面：
①当球节点是整个空心球或螺栓球时，则球体与空间结构球节点定位器顶托的接触点即为可以测量点；
②当球节点是削冠球时，则球体与空间结构球节点定位器顶托接触的球缺面的圆心即为可以测量点；
3)再将球内的空间定位点的三维空间坐标转换成为一个二维平面坐标及一个面外的相对标高：
①这时把工作平台或空间结构球节点定位器的顶托表面定为一个水平参照平面，将所有空间结构球内空间定位点垂直地投影转换到该水平参照平面上；
②再在水平参照平面上测设空间结构球内空间定位点的平面位置，然后从每个球内空间位点的平面位置垂直向上或垂直向下测设球内空间定位点，使测设间距等于原空间结构球内空间定位点到水平参照平面的距离，则该空间定位点就是实际空间结构的球内空间定位点。
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