CN105507599A - 利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法：1）先根据所需的球网壳结构将其从下到上划分为若干层；再确定各层的节点球和杆件的尺寸及相邻两杆件所夹的角度；再将每层划分为若干个平面人字形小拼单元；2）制做小拼单元制造工具；3）利用小拼单元制造工具制做平面人字形小拼单元；4）搭建最下一层的支架并安装球网壳结构的支座及与该支座相连的最下一层的横向杆件；5）使用平面人字形小拼单元从下到上逐层焊接，并形成所需的球网壳结构。本发明具有施工难度小、占用空间小、吊装方便等优点。

Description

利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法
技术领域
本发明属于于建筑技术领域，具体涉及利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法。
背景技术
目前，在很多场馆建设中，广泛地使用了球网壳钢结构，该结构由起支撑作用的支座和固定在其上方的的节点球和各种朝向的杆件组成。在球网壳结构的施工中，尤其是焊接曲面变化较大的网壳，无论是使用螺栓球还是焊接球节点，最重要也是最困难的都是节点球的定位，只有节点球定位准确，才能保证结构安装的精度。在常用的节点球定位方法中，主要有搭设可调支架的散件拼装定位法和小拼单元组装法。前者要求每一个节点球位置有一个可以调节角度高度的支架，结构复杂，施工难度大。小拼单元组装法是先将构件在地面拼装成简单的小拼单元，然后以小拼单元为单位，完成整体结构组装的方法，焊接量小，结构相对简单，施工难度较之前者要低。
但传统的小拼单元一般是按照结构的构造拼装成空间的三角锥或四角锥结构再进行组装，这种小拼单元由于是空间结构吊装时需要一定的空间才能就位，周边的支撑支架要预留空间，同时对于异型结构而言，较远处的空间小拼单元可能需要较大的吊装设备。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种施工难度小、占用空间小的利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，包括以下步骤：
1）先根据所需的球网壳结构将其从下到上划分为若干层；再确定各层的每个待焊接的节点球和与该节点球连接的杆件的尺寸，并确定相邻两杆件所夹的角度；再将每层划分为若干种由一个节点球和两个杆件组成的平面人字形小拼单元。
2）根据步骤1）划分的若干种平面人字形小拼单元制做小拼单元制造工具。
3）利用步骤2）制做的小拼单元制造工具，依三角形不变性原理在地面批量制做平面人字形小拼单元。
4）搭建最下一层的支架并安装球网壳结构的支座及与该支座相连的最下一层的横向杆件。
5）使用步骤3）制做的平面人字形小拼单元从下到上逐层焊接，形成所需的球网壳结构。
其中，所述的小拼单元制造工具包括定位杆、定位球A和定位球B，所述的定位球A和定位球B分别连接在定位杆的两端，所述的定位球A和定位球B的球心与定位杆的中轴线在同一条直线上。
步骤3）中所述的制做平面人字形小拼单元的方法包括以下步骤：
（1）将与同一节点球连接的两根件分别标记为连接杆A和连接杆B，将连接杆A和连接杆B的一端分别放置在定位球A和定位球B上；
（2）根据三角形的不变性，通过调整连接杆A和连接杆B的另一端的位置确定节点球的位置，然后将定位球A、连接杆A、节点球、连接杆B和定位球B依次焊接，形成一个中间态三角形；定位球A与连接杆A之间、连接杆B与定位球B之间采用点焊连接，其余连接处采用采用满焊连接；
（3）对（2）中的中间态三角形进行测量后，将小拼单元制造工具拆下，余下的由所述的连接杆A、节点球和连接杆B形成的人字形结构即为平面人字形小拼单元。
进一步，在步骤5）从下到上逐层焊接的过程中，每层焊接的第一个平面人字形小拼单元用测量工具进行定位，其余的平面人字形小拼单元通过步骤1）所确定的相邻两杆件所夹的角度及杆件的尺寸来定位。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用平面人字形小拼单元焊接球网壳钢结构，不使用可调节角度高度的支架，结构简单，施工小。
2、平面人字形小拼单元可在地面采用平面方式制做，结构简单，制作方便，安装时不需要进行大量的空间定位操作。
3、平面人字形小拼单元重量较轻，吊装占用空间小，不需要大型吊装设备，吊装方便。
4、平面人字形小拼单元空间占位小，就位方便，支架搭设不需要预留空间。
附图说明
图1为本发明划分层和平面人字形小拼单元的示意图；
图2为本发明的小拼单元制造工具结构示意图；
图3为本发明的中间态三角形结构示意图；
图4为本发明的平面人字形小拼单元；
图5为本发明焊接的球网壳结构示意图。
附图中：1—定位球A；2—定位杆；3—节点球；4—连接杆B；5—连接杆A；6—定位球B；7—已安装节点球A；8—已安装节点球B；9—杆件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）先根据所需的球网壳结构将其从下到上划分为若干层；再确定各层的每个待焊接的节点球3和与该节点球3连接的杆件的尺寸，并确定相邻两杆件所夹的角度；再将每层划分为若干个由一个节点球3和两个杆件组成的平面人字形小拼单元；如图1所示；通常构成每一层的中间部分的平面人字形小拼单元的杆件长度和所夹角度相同，在边缘位置的与中间位置的平面人字形小拼单元的杆件长度和所夹角度不同，因此分为若干种。
2）根据步骤1）划分的若干种平面人字形小拼单元制做小拼单元制造工具；
3）利用步骤2）制做的小拼单元制造工具，依三角形不变性原理在地面批量制做平面人字形小拼单元；
4）搭建最下一层的支架并安装球网壳结构的支座及与该支座相连的最下一层的横向杆件；
5）使用步骤3）制做的平面人字形小拼单元从下到上逐层焊接，形成所需的球网壳结构，如图5所示。
其中，所述的小拼单元制造工具包括定位杆2、定位球A1和定位球B6，所述的定位球A1和定位球B6分别连接在定位杆2的两端，所述的定位球A1和定位球B6的球心与定位杆2的中轴线在同一条直线上，如图2所示。
制做平面人字形小拼单元的方法包括以下步骤：
（1）将与同一节点球3连接的两根件分别标记为连接杆A5和连接杆B4，将连接杆A5和连接杆B4的一端分别放置在定位球A1和定位球B6上；
（2）根据三角形的不变性，通过调整连接杆A5和连接杆B4的另一端的位置确定节点球3的位置，然后将定位球A1、连接杆A5、节点球3、连接杆B4和定位球B6依次焊接，形成一个中间态三角形，如图3所示；定位球A1与连接杆A5之间、连接杆B4与定位球B6之间采用点焊连接，其余连接处采用采用满焊连接；
（3）对（2）中的中间态三角形进行测量后，将小拼单元制造工具拆下，余下的由所述的连接杆A5、节点球3和连接杆B4形成的人字形结构即为平面人字形小拼单元，如图4所示。
作为一种优选的实施方式，在步骤5）从下到上逐层焊接的过程中，每层焊接的第一个平面人字形小拼单元用测量工具进行定位，其余的平面人字形小拼单元通过步骤1）所确定的相邻两杆件所夹的角度及杆件的尺寸来定位。
平面人字形小拼单元的定位原理是利用了空间线面相交可以确定一个空间点的定理。两根构件组成的平面人字形小拼单元形成了空间的一个平面，此时再有一个不属于该平面且连接新节点球的线即可确定一个新节点球的位置。如图5所示，在某安装层中，节点球3、连接杆B4、连接杆A5组成的平面人字形小拼单元，利用已安装节点球A7和已安装节点球B8以及已知长度的能够用于定位的杆件9，可以确定平面人字形小拼单元的节点球3、连接杆B4、连接杆A5最终安装位置。
而每层第一个平面人字形小拼单元由于没有本层已知位置的定位结构，需要通过全站仪确定节点球3位置，其余后续结构均可通过平面人字形小拼单元结合一个用于定位的杆件来进行定位，加快了施工速度，保证了施工质量。
因此，在焊接球网壳结构时，支座及与该支座相连的最下一层的横向杆件先按照传统方法安装。待进入第二层后，平面人字形小拼单元则可以利用底层横向构件作为三角形底边，形成一个固定的空间平面。此时再需要一根连接平面人字形小拼单元的节点球3的任意杆件（长度已经确定）即可完成平面人字形小拼单元的节点球3的定位。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）先根据所需的球网壳结构将其从下到上划分为若干层；再确定各层的每个待焊接的节点球和与该节点球连接的杆件的尺寸，并确定相邻两杆件所夹的角度；再将每层划分为若干种由一个节点球和两个杆件组成的平面人字形小拼单元；
2）根据步骤1）划分的若干种平面人字形小拼单元制做小拼单元制造工具；
3）利用步骤2）制做的小拼单元制造工具，依三角形不变性原理在地面批量制做平面人字形小拼单元；
4）搭建最下一层的支架并安装球网壳结构的支座及与该支座相连的最下一层的横向杆件；
5）使用步骤3）制做的平面人字形小拼单元从下到上逐层焊接，形成所需的球网壳结构。
2.根据权利要求1所述的利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，其特征在于，所述的小拼单元制造工具包括定位杆、定位球A和定位球B，所述的定位球A和定位球B分别连接在定位杆的两端，所述的定位球A和定位球B的球心与定位杆的中轴线在同一条直线上。
3.根据权利要求2所述的利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，其特征在于，步骤3）所述的制做平面人字形小拼单元的方法包括以下步骤：
（1）将与同一节点球连接的两根件分别标记为连接杆A和连接杆B，将连接杆A和连接杆B的一端分别放置在定位球A和定位球B上；
（2）根据三角形的不变性，通过调整连接杆A和连接杆B的另一端的位置确定节点球的位置，然后将定位球A、连接杆A、节点球、连接杆B和定位球B依次焊接，形成一个中间态三角形；定位球A与连接杆A之间、连接杆B与定位球B之间采用点焊连接，其余连接处采用采用满焊连接；
（3）对（2）中的中间态三角形进行测量后，将小拼单元制造工具拆下，余下的由所述的连接杆A、节点球和连接杆B形成的人字形结构即为平面人字形小拼单元。
4.根据权利要求1所述的利用平面人字形小拼单元结构焊接球网壳结构的施工方法，其特征在于，在步骤5）从下到上逐层焊接的过程中，每层焊接的第一个平面人字形小拼单元用测量工具进行定位，其余的平面人字形小拼单元通过步骤1）所确定的相邻两杆件所夹的角度及杆件的尺寸来定位。
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