CN104563297B - 基于bim的钢结构万向定位连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，包括铰接在一起的底板和转板，以及伸缩支架，底板位于基板上并能旋转和锁定；转板的外表面延长线与结构主体交汇处为定位连接板的顶角焊接点R；结构主体与底板设置定位结构；在所述定位连接板上粘贴有BIM定位片，BIM定位片携带位置、孔位和角度信息；转板设置有用于确定安装孔的定位孔和与用于确定斜梁腹板的定位距离。本发明确定定位点与焊接点之间的距离关系。利用底板与翻板组成的合适角度，确定定位连接板处于合适的角度，并确保定位连接板与结构主体接触点为焊接点。确保施工精度、提高施工效率，降低施工难度和工人工作量，节约施工成本，也为BIM技术在施工企业中将得到快速发展和应用提供基础。

Description

基于BIM的钢结构万向定位连接装置

技术领域

本发明涉及钢结构连接定位技术领域，具体涉及一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置。

背景技术

近年来随着人们物质生活水平的不断提高，人们对建筑物的要求也越来越高，不仅仅只满足于其使用功能，对建筑物整体空间效果的要求也越来越高，大空间的礼堂、展厅、会议室越来越受建筑设计师们的青睐，一直以来，斜交梁结构以其合理的受力特点和独特的结构布置方式，在工业、民用以及一些公共建筑中得到较为广泛的应用。

斜交梁中将主梁与斜梁连接时，有时斜梁不仅与主梁表面存在夹角，而且与主梁各侧边也存在夹角的复杂结构，由于主梁和斜梁的质量大，直接焊接难度大，精度不高，为确保连接精度和连接的牢固性，通常在主梁上预先焊固定位连接板，然后将次梁的腹板贴合在定位连接板表面，再将腹板端部与定位连接板通过螺栓连接固定。定位连接板表面距离次梁的腹板中心线距离确定，定位连接板与次梁的腹板平行，这就确保了次梁处于恰当的位置，理论上可到达高精度连接目的。但实际上经常出现定位精度差，偏角过大，或错位等问题，其主要原因是定位连接板与主梁预先焊接存在误差大的问题。目前，将定位连接板焊固与主梁上的方法是依靠工人利用丁字尺作为基准，或者利用角度仪设计角度后，用手扶定位连接板的方式进行焊接，这种焊接方式误差很大，经常出现倾斜角度不对应和前后错位等问题，焊接后再测量，如发现精度不够再进行纠正的方式是采用大锤砸的方式，这种笨重的处理方法只能略微纠正角偏问题，对于错位问题无法根部解决，而返工可能会造成主梁承载性能变差的问题。为达到标准的连接精度，工作量极大，效率低下，影响整个工程的施工进度。

由于存在以上技术问题，目前建筑信息模型（BIM）从设计阶段向施工阶段的应用延伸存在难度，导致信息传递过程中的衰减，这就阻碍了BIM技术在大型复杂工程施工过程中的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种适用于建筑信息模型（BIM）设计阶段和施工阶段的万向定位连接技术，提高施工精度，降低信息传递过程中的衰减；适合BIM技术在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程的有效可视化管理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钢结构制作BIM万向定位连接板，包括贴合定位于结构主体上的基板，基板或底板两者之一设置中心轴，两者可绕中心轴水平旋转，并设置锁紧顶丝；转板与底板通过转轴铰接在一起，转板可绕转轴翻转，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板的底面设置内腔，内腔中安装电磁铁甲，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n。所述转板设置有内腔，内腔中安装电磁铁乙，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。电磁铁的电源可以通过电源线向外引出与变压后的直流电连接，或者，在底座内还设置有供电磁铁通电的电池。在所述定位连接板上粘贴有BIM定位片，BIM定位片携带位置、孔位和角度信息；所述BIM定位片为二维码或三维码。利用激光扫描仪对焊接点R的位置扫描，并利用BIM信息扫描仪对BIM定位片扫描后，利用机械焊臂根据扫描定位信息对焊接点进行自动焊接。

一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，包括贴合定位于结构主体上的基板，在基板上设置有底板，底板可以围绕中心轴在基板上侧旋转，并设置有用于锁定底板与基板的锁紧顶丝；还设有与底板一端通过转轴铰接的转板，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置至少两个定位卡孔，在所述基板的底面设置有至少两个定位卡头，定位卡头与对应定位卡孔匹配安装，定位卡头中心与所述焊接点R之间的距离为定长m；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n；所述转板设置有内腔，内腔中安装电磁铁乙，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。

在所述定位连接板上粘贴有BIM定位片，BIM定位片携带位置和角度信息；所述BIM定位片为二维码或三维码。利用激光扫描仪对焊接点R的位置扫描，并利用BIM信息扫描仪对BIM定位片扫描后，利用机械焊臂根据扫描定位信息对焊接点进行自动焊接。所谓BIM定位板，是对于毎一个焊接工件，由定位连接板上的BIM数字图形片上的携带的信息，确定定位板的位置与角度；保证连接板位置和孔位置正确。利用激光扫描仪对焊接点R进行扫描后，利用机械焊臂对焊接点进行自动焊接。BIM定位片必要时可加装纳米微电子片（MEMS)，实时测得构件的双向角变位。

所述伸缩支架包括外套管和内套杆，两者匹配套装后通过旋紧件固定，外套管和内套杆的末端分别通过销轴连接在底板和转板之间。在内套杆上设置有刻度尺，并在外套管的管口设置有定位标线，定位标线与刻度尺配合确定底板与转板的开合角度。

所述伸缩支架包括双头螺母套，在双头螺母套的两端分别螺纹连接有上下螺杆，上下螺杆的末端分别通过销轴连接在底板和转板之间。在双头螺母套的一侧设置有刻度尺，在上螺杆或下螺杆的末端设置有定位标线，定位标线与刻度尺配合确定底板与转板的开合角度。

所述伸缩支架包括两根分别铰接在底板和转板上的推拉杆，两推拉杆的末端铰接在同一销轴上，该销轴设置有径向中心螺孔，其内套装有内撑杆，并螺纹连接，内撑杆的一端设置把手，另一端与所述转轴上设置的转套匹配套装在一起。

所述伸缩支架包括分别连接在底板和转板上的连杆，两连杆交汇在一起，在两连杆交汇处分别设置有滑孔，并安装有锁紧螺栓。

所述伸缩支架包括铰接在转板上的滑杆和设置在底板上的滑槽，滑槽内匹配套装有螺母滑块，滑槽内还套装有螺杆，螺杆与螺母滑块匹配安装，螺杆上设置有防止轴向移动的约束挡片，螺杆末端设置有旋钮。

位于底板下表面的定位卡头为弹性卡头，结构是，在底板底部设置有可以旋转的转盘，转盘的底部两侧对称位置分布设置有楔形槽，与楔形槽对应位置的底板上分别设置有弹簧孔，其内套装伸缩卡头并套装弹簧，伸缩卡头的上端连接有楔形块，该楔形块与所述楔形槽配合实现带动弹性卡头伸缩动作。

一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，包括贴合定位于结构主体上的基板，基板或底板两者之一设置中心轴，两者可绕中心轴旋转，并设置锁紧顶丝；转板与底板通过转轴铰接在一起，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板是有隔磁材料外壳和磁铁甲组成，所述转板是有隔磁材料外壳和磁铁乙组成；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n。

本发明的有益效果是：本发明利用基板与结构主体定位关系，确定定位点与焊接点之间的距离关系。利用底板与转板组成的合适角度，确定定位连接板处于合适的角度，并确保定位连接板与结构主体接触点为焊接点。从而确定斜梁的固定距离和角度。

本发明采用多种伸缩支架结构，分别能达到固定底板和转板产生合适角度的作用。BIM定位片必要时可加装纳米微电子片， 实时测得构件的双向角变位 （MEMS)。

本发明为实际施工提供了可靠的定位依据，确保施工精度、提高施工效率，降低施工难度和工人工作量，节约施工成本，也为BIM技术在施工企业中将得到快速发展和应用提供基础。

附图说明

图1是主梁与斜梁连接状态示意图；

图2是对定位连接板进行定位的结构示意图之一；

图3是图2的俯视示意图；

图4是伸缩支架的结构示意图之一；

图5是伸缩支架的结构示意图之二；

图6是伸缩支架的结构示意图之三；

图7是伸缩支架的结构示意图之四；

图8是伸缩支架的结构示意图之五；

图9是对定位连接板进行定位的结构示意图之二；

图10是图9中精确焊接后的定位连接板与斜梁连接示意图；

图11是底板的正面（A向）结构示意图；

图12是基板结构示意图；

图13是翻板的正面（B向）结构示意图；

图14是弹性卡头的收缩状态示意图；

图15是弹性卡头的伸展状态示意图；

图16是转盘的底面正视图；

图17是定位连接板的正面示意图；

图18是第三种万向定位连接装置的结构示意图；

图19是图18的C-C剖面结构示意图。

图中，标号1为底板，10为基板，2为转板，21为定位孔，3为转轴，4为伸缩支架，401为外套管，402为内套杆，403为上销轴，404为下销轴，405为旋紧件，406为刻度尺，407为定位标线，408为双头螺母，409为上螺杆，410为下螺杆，411为内撑杆，412为上推拉杆，413为下推拉杆，414为螺母套，415为螺纹段，416为转套，417为移动刻度盘，418为把手，419为上连杆，420为下连杆，421为滑孔，422为锁紧螺栓，423为固定刻度盘，424为滑杆，425为螺母滑块，426为滑槽，427为螺杆，428为约束挡片，429为旋钮，5为定位连接板，51为安装孔，52为安装螺栓，6为定位卡头，7为定位卡孔，8为锁紧顶丝，81为中心轴，810为中心孔，82为楔形槽，9为楔形块，91为弹性卡头，92为弹簧室，93为弹簧，130为斜梁腹板中心线，11为主梁腹板，12为主梁翼板，13为斜梁腹板，130为斜梁腹板中心线，14为斜梁翼板，15为定位标线，16为铁芯，17为线圈，18为电磁铁开关，19为BIM定位片，20为铷磁铁，201为隔磁性材料外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：一种钢结构制作BIM万向定位连接板，参见图1、图2和图3，包括贴合定位于主梁腹板上的基板10，底板1与转板2通过转轴3铰接在一起；基板10贴合定与主梁腹板11上，底板可以绕中心轴81旋转，如图12，并设置锁紧顶丝8。转板2与底板1通过转轴3铰接在一起，转板2与底板1之间设置伸缩支架4。转板2的外表面延长线与主梁腹板交汇处，为定位连接板5的顶角焊接点R；在主梁腹板上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板的底面设置内腔，内腔中安装电磁铁甲，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路；所述转板2上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔21，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线130之间的距离为定长n。电磁铁的电源可以通过电源线向外引出与变压后的直流电连接，或者，在底座内还设置有供电磁铁通电的电池。

参见图17，在所述定位连接板上粘贴有BIM定位片19，BIM定位片19携带位置和角度信息；所述BIM定位片为二维码或三维码。利用激光扫描仪对焊接点R的位置扫描，并利用BIM信息扫描仪对BIM定位片19扫描后，利用机械焊臂根据扫描定位信息对焊接点进行自动焊接。

所谓BIM定位板，是对于毎一个焊接工件，由定位连接板上的BIM数字图形片上的携带的信息，确定定位板的位置与角度；保证连接板位置和孔位置正确。利用激光扫描仪对焊接点R进行扫描后，利用机械焊臂对焊接点进行自动焊接。BIM定位片必要时可加装纳米微电子片， 实时测得构件的双向角变位 （MEMS)。

实施例2：参见图1、图2和图3，在实施例1基础上，不仅在基板10上设置有内腔，内腔中安装电磁铁，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。而且也在转板2设置有内腔，内腔中安装电磁铁，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。基板10和转板2分别具有磁性吸附能力，一侧与构件相吸附，另一吸附定位连接板，保证板位置与孔正确无误。

实施例3：参见图2，将斜梁与主梁对接固定过程中，需要预先设置定位连接板5，用于确定斜梁的连接位置和角度。参见图9，定位连接板5的焊接采用一种具有合适角度的定位仪器，用于确定定位连接板5的焊接位置和倾斜角度。

基板10贴合定与主梁腹板11上，底板可以绕中心轴81旋转，如图12，并设置锁紧顶丝8。转板2与底板1通过转轴3铰接在一起，转板2与底板1之间设置伸缩支架4；所述转板设置有内腔，内腔中安装电磁铁乙，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。

图9中，转板2的外表面延长线与主梁腹板11交汇处，为定位连接板5的顶角焊接点R。在主梁腹板11上预先设置至少两个定位卡孔7，在所述基板10的底面设置有至少两个定位卡头6，参见图11，定位卡头6与对应定位卡孔7匹配安装，定位卡头6中心与所述焊接点R之间的距离为定长m。参见图9和图13，所述转板2上设置有与定位连接板5安装孔对应的定位孔21，该定位孔21中心与预安装的斜梁腹板中心线130之间的距离为定长n，通常为3英寸。

采用图9所示的焊接定位仪器，精度高，定位速度快，效果好，可以利用机器人自动焊接，例如首先利用激光扫描仪对焊接点R进行扫描后，然后利用机械焊臂对焊接点进行自动焊接，从而使梁连接实现自动化。如图10所示，焊接后的定位连接板5可以直接与斜梁连接，不会出现任何错误问题。

参见图4，伸缩支架4包括外套管401和内套杆402，两者匹配套装后通过旋紧件405固定，外套管401和内套杆402的末端分别通过下销轴404和上销轴403连接在底板1和转板2之间。在内套杆402上设置有刻度尺406，并在外套管401的管口设置有定位标线407，定位标线407与刻度尺406配合确定底板1与转板2的开合角度。

实施例4：内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：参见图5，伸缩支架4包括双头螺母408套，在双头螺母408套的两端分别螺纹连接有上螺杆409和下螺杆410，上螺杆409和下螺杆410的末端分别通过上销轴403和下销轴404连接在转板2和底板1上。在双头螺母408套的一侧设置有刻度尺406，在上螺杆409的末端设置有定位标线407，定位标线407与刻度尺406配合确定底板1与转板2的开合角度。

实施例5：内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：参见图6，所述伸缩支架4包括两根分别铰接在转板2和底板1的上推拉杆412和下推拉杆413，两推拉杆的末端铰接在同一销轴上，该销轴设置有径向中心螺孔，并延伸有螺母套414，螺母套414内套装有内撑杆411，并螺纹连接，内撑杆411的一端设置把手，另一端与所述转轴3上设置的转套匹配套装在一起。

实施例6：内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：参见图7，所述伸缩支架4包括分别连接在转板2和底板1的上连杆和下连杆，两连杆交汇在一起，在两连杆交汇处分别设置有滑孔，并安装有锁紧螺栓。

实施例7：内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：参见图8，所述伸缩支架4包括铰接在转板2上的滑杆和设置在底板1上的滑槽，滑槽内匹配套装有螺母滑块，滑槽内还套装有螺杆，螺杆与螺母滑块匹配安装，螺杆上设置有防止轴向移动的约束挡片，螺杆末端设置有旋钮。

实施例8：内容与实施例3基本相同，相同之处不重述，不同的是：位于基板10下表面的定位卡头为弹性卡头，具体参见图14、图15和图16，底板1的底部两侧对称位置分布设置有楔形槽82，与楔形槽82对应位置的基板10上分别设置有弹簧孔92，其内套装伸缩卡头并套装弹簧93，伸缩卡头91的上端连接有楔形块9，该楔形块9与所述楔形槽82配合实现带动弹性卡头伸缩动作。当旋转底板1时，两个对称的弹性卡头91可以伸出或缩进，伸出后达到定位效果，缩进后便将基板10从一侧取出，弹性卡头91完全缩进后，甚至无需调整基板10与转板2之间的夹角，以便在不修改角度的情况下对其他斜梁的快速定位使用。

实施例9，参见图18和图19，一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，包括贴合定位于结构主体上的基板，基板或底板两者之一设置中心轴，两者可绕中心轴旋转，并设置锁紧顶丝；转板与底板通过转轴铰接在一起，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板是有隔磁材料外壳和磁铁甲组成，所述转板是有隔磁材料外壳和磁铁乙组成；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔21，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n。

Claims (10)

1.一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：包括贴合定位于结构主体上的基板，基板或底板两者之一设置中心轴，两者可绕中心轴旋转，并设置锁紧顶丝；转板与底板通过转轴铰接在一起，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板的底面设置内腔，内腔中安装电磁铁甲，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路；所述转板设置有内腔，内腔中安装电磁铁乙，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：在所述定位连接板上粘贴有BIM定位片，BIM定位片携带位置、孔位和角度信息；所述BIM定位片为二维码或三维码。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：所述伸缩支架包括外套管和内套杆，两者匹配套装后通过旋紧件固定，外套管和内套杆的末端分别通过销轴连接在底板和转板之间;在内套杆上设置有刻度尺，并在外套管的管口设置有定位标线，定位标线与刻度尺配合确定底板与转板的开合角度。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：所述伸缩支架包括双头螺母套，在双头螺母套的两端分别螺纹连接有上下螺杆，上下螺杆的末端分别通过销轴连接在底板和转板之间;在双头螺母套的一侧设置有刻度尺，在上螺杆或下螺杆的末端设置有定位标线，定位标线与刻度尺配合确定底板与转板的开合角度。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：所述伸缩支架包括两根分别铰接在底板和转板上的推拉杆，两推拉杆的末端铰接在同一销轴上，该销轴设置有径向中心螺孔，其内套装有内撑杆，并螺纹连接，内撑杆的一端设置把手，另一端与所述转轴上设置的转套匹配套装在一起。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：所述伸缩支架包括分别连接在底板和转板上的连杆，两连杆交汇在一起，在两连杆交汇处分别设置有滑孔，并安装有锁紧螺栓。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：所述伸缩支架包括铰接在转板上的滑杆和设置在底板上的滑槽，滑槽内匹配套装有螺母滑块，滑槽内还套装有螺杆，螺杆与螺母滑块匹配安装，螺杆上设置有防止轴向移动的约束挡片，螺杆末端设置有旋钮。

8.一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：包括贴合定位于结构主体上的基板，在基板上设置有底板，底板可以围绕中心轴在基板上侧旋转，并设置有用于锁定底板与基板的锁紧顶丝；还设有与底板一端通过转轴铰接的转板，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置至少两个定位卡孔，在所述基板的底面设置有至少两个定位卡头，定位卡头与对应定位卡孔匹配安装，定位卡头中心与所述焊接点R之间的距离为定长m；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n；所述转板设置有内腔，内腔中安装电磁铁乙，并设有控制电磁铁通断的开关和电源及线路。

9.根据权利要求8所述的基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：位于基板下表面的定位卡头为弹性卡头，底板的底部两侧对称位置分布设置有楔形槽，与楔形槽对应位置的基板上分别设置有弹簧孔，其内套装伸缩卡头并套装弹簧，伸缩卡头的上端连接有楔形块，该楔形块与所述楔形槽配合实现带动弹性卡头伸缩动作。

10.一种基于BIM的钢结构万向定位连接装置，其特征是：包括贴合定位于结构主体上的基板，基板或底板两者之一设置中心轴，两者可绕中心轴旋转，并设置锁紧顶丝；转板与底板通过转轴铰接在一起，转板与底板之间设置伸缩支架；转板的外表面延长线与结构主体交汇处，为定位连接板的顶角焊接点R；在结构主体上预先设置有与所述底板匹配的定位标线；所述基板是有隔磁材料外壳和磁铁甲组成，所述转板是有隔磁材料外壳和磁铁乙组成；所述转板上设置有与定位连接板安装孔对应的定位孔，该定位孔中心与预安装的斜梁腹板中心线之间的距离为定长n。