CN105587130B - 一种空间网壳焊接球定位装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种空间网壳焊接球定位装置，包括焊接球托架、高度调节螺杆、支架，其特征在于：所述焊接球托架包括托架底板（8）和支撑定位板（7），托架底板为正方形钢板，其中心设有内螺纹中心孔；所述高度调节螺杆为粗牙螺杆（9），高度调节螺杆中设置转动调节手柄（10）；所述支架包括支座（2）、支腿（11），中心定位线锤（15），所述支座为调节螺杆支座。本发明的空间网壳焊接球定位装置及其使用方法具有提高空间焊接球网架的安装精度，保证安装质量，同时也缩短施工时间，提高效率，网架内部无局部集中应力的优点。

Description

一种空间网壳焊接球定位装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种定位装置，具体地说，是一种空间网壳焊接球定位装置。

背景技术

大型空间网架结构及平面空间网架结构，根据节点不同可分为全螺栓球网架（不含支座），全焊接球网架，螺栓球、焊接球混合网架。

螺栓球网架节点中的螺栓球、杆件统一在工厂加工，加工精度高，现场安装时仅需根据深化设计图对应螺栓球、杆件安装即可，安装精度主要由螺栓球和杆件的加工精度确定，安装时仅需注意安装顺序和高强螺栓拧入度的控制以减少累积误差。

焊接球网架中的焊接球节点，由于安装时杆件方向的不确定性及焊接收缩余量等问题，安装时必须以焊接球节点定位为主，杆件定位为辅。安装时先行对焊接球进行空间定位后才能对杆件进行定位安装，组装完成一个标准单元格。因此焊接球网架中焊接球的准确定位是网架安装的关键，它影响到网架的标准单元格及整体安装精度、挠度及节点处的杆件焊接质量，进而影响整个网架结构安全。

在宝钢原料场环保节能改造工程-矿石N料场大棚网壳安装工程中，结构形式为空间网壳结构，截面为三心圆拱形结构形式，网壳长度方向按120m均匀的设两道温度伸缩缝兼抗震缝，将网壳间隔为A、B、C三个分区；网壳跨度为112m，长度为366m，投影面积44400㎡，拱高（支座中心至拱顶）约47m。网壳结构由螺栓球和焊接球两部分组成，其中螺栓球1040个，焊接球6987个。整个大棚在目前国内同类大棚中跨度及高度都处于领先水平。图1为本发明实施例的网壳结构断面示意图。该大棚网壳在施工时采用“单元拼装，累积滑移，分块整体滑移”的方法。在料场端头搭设脚手架，所有安装作业都在脚手架平台上进行。由于该工程中有大量的焊接球，因此焊接球节点的准确定位是本工程中的关键，急需一种空间网壳焊接球定位装置。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种根据焊接球网架结构施工的特点和要求的空间网壳焊接球定位装置。

本发明的另一目的，在于提出一种满足焊接球快速、准确定位的空间网壳焊接球定位装置。

本发明的又一目的，在于提出一种满足结构安装时的支撑强度和卸载功能的焊接空间的空间网壳焊接球定位装置。

本发明的再一目的，在于提出一种满足焊接球快速、准确定位的空间网壳焊接球定位装置的使用方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种空间网壳焊接球定位装置，包括焊接球托架、高度调节螺杆、支架，其特征在于：

所述焊接球托架包括托架底板和支撑定位板，托架底板为正方形钢板，其中心设有内螺纹中心孔；支撑定位板为四块大小统一的斜三角形板块，其以内螺纹中心孔轴心为对称点等距离均匀设置固焊在正方形钢板上，以承载焊接球；托架底板下设置可伸缩卡尺，可伸缩卡尺一端与托架底板固焊，另一端能水平活动伸出托架底板外，且伸出端部与一立杆的一端固焊，立杆的另一端向上垂直设置，在立杆上套入中心定位针的卡箍，卡箍能在立杆上作上下滑动，并能通过夹持机构固定在立杆上，使中心定位针指向目标；

所述高度调节螺杆为螺杆，其一端通过旋转套环与焊接球托架的正方形钢板的内螺纹中心孔采用螺纹连接牢固，高度调节螺杆与托架底板垂直，其另一端向下延伸；在高度调节螺杆中设置转动调节手柄，转动调节手柄带动调节螺母作调节螺杆上升或下降运动，即能调节焊接球托架和焊接球高度；

所述支架包括支座、支腿，中心定位线锤，所述支座为调节螺杆支座，由带内螺纹套筒制作，套筒的圆周外等分设置四个支腿连接板；支腿为钢管，其中间段设有调节螺母和调节螺杆以调节支腿长度，各支腿的一端用螺栓与相应的支腿连接板活动连接，支腿的端部设有限位挡块，各支腿的另一端与相应的支腿底板活动连接，各支腿底板上还设置连接孔，连接孔与钢丝绳一端连接，钢丝绳另一端与设置在四个支腿中心的定位钢套环连接；定位钢套环内设有定位杆，定位杆顶端标有坐标定位点，定位杆底端呈垂直固定于脚手架平台；所述内螺纹套筒供上方的高度调节螺杆的另一端以螺纹连接，高度调节螺杆的底部悬挂中心定位线锤，使中心定位线锤对准定位杆顶端的定位点。

本发明的空间网壳焊接球定位装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的空间网壳焊接球定位装置，其中所述可伸缩卡尺为由三根相互层层套插在一起的方钢管，类似于拉杆结构。

前述的空间网壳焊接球定位装置，其中所述立杆为方钢管。

前述的空间网壳焊接球定位装置，其中所述正方形钢板厚度为20mm、边长150mm。

前述的空间网壳焊接球定位装置，其中所述螺杆直径≥36mm。

一种空间网壳焊接球定位装置的使用方法，空间网壳焊接球定位装置的使用时与结合空间三维测量和平面测量及脚手架的搭设同步进行，其特征在于包括以下步骤：

a、根据空间网架结构图纸计算出每个下弦球的中心标高，脚手架搭设时每层平台高度应根据计算的数据，降低1000mm左右搭设根据空间网架的结构形式来确定搭几层脚手架；

b、脚手架搭设完成，由专业测量人员根据计算的下弦球中心坐标，其中以跨度方向为X,长度方向为Y,高度为Z标记在脚手架平台上，其中：跨度方向X ：该方向的每个球节点的定位，仅受安装时精度和起拱要求控制，专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合长度方向Y，做好平面标记点；跨度方向Y ：该方向的每个球节点的定位，专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合跨度方向X，做好平面标记点；高度方向Z：专业测量人员将Z值在平台上进行标记；

c、在安装平台上根据测量坐标点设立空间网壳焊接球定位装置，根据网架下弦球定位点，先将定位杆18采用双扣件垂直固定在脚手架上钢管上，该定位杆中心坐标（X/Y）即为该处网架下弦球中心坐标（X/Y），定位杆应垂直固定，高出安装平台150-200mm；

d、在安装平台上，空间网壳焊接球定位装置处铺设100x100mm方木或钢梁后，架设空间网壳焊接球定位装置；先将支座的定位钢套环套进用钢管设立的坐标定位装置，撑开4个支腿牢固固定在铺设的方木或钢梁上，张紧钢丝绳，调节4个支腿的调节螺母，使高度调节螺杆下的中心定位线锤垂直指向定位装置中心，由此完成焊接球节点的X/Y方向定位；

e、由于焊接球的大小不同，需要根据不同直径的焊接球调整支托板高度，保证焊接球中心标高，先将该处需安装的焊接球放置在托架上，调整可伸缩卡尺及中心定位针，即可找到该焊接球的中心位置，测量中心定位针到平台标高尺寸，调整高度螺杆，当平台标高尺寸+中心定位针到平台标高尺寸=空间网架焊接球理论标高时即完成焊接球节点Z方向的定位；

f、专业测量人员应定期及不定期的对高空安装平台上的坐标点进行复测，防止因脚手架变形及施工时碰撞造成的坐标点定位装置偏差；

g、同时焊接球定位装置也作为未合拢前网架结构第一榀安装时的支撑结构，能有效的将网架结构自重传递给脚手架平台；在第一榀合拢后，也可作为卸载支架使用，根据计算工况，分部、分批的调节高度螺杆，降低托盘高度，使网架结构安全卸载。

本发明的空间网壳焊接球定位装置及其使用方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的方法，其中所述高度方向Z由施工人员根据Z值，利用空间网壳焊接球定位装置进行调整、定位。

采用上述技术方案后，本发明的空间网壳焊接球定位装置及其使用方法具有以下优点：

1、空间网壳焊接球定位装置设计科学合理，结构精巧，使用方便；

2、提高了空间焊接球网架的安装精度，保证安装质量，同时也缩短施工时间，提高效率，且由于每次安装都以球节点为定位，无累积误差,焊接收缩余量可控，网架内部无局部集中应力；

3、安装效率大大提高，每次安装时仅需根据上一次的滑移控制，将该定位装置在长度方向（滑移方向）进行微调即可。高度方向仅需用钢尺测量即可。将专业测量和施工人员区分，各取所长，实现了焊接球节点的快速定位，每次定位时间不超过1分钟。同时支架的存在减少了工人的肩扛手拉，降低了劳动强度；

4、由于采用小支座形式，对杆件的安装角度范围大，以最不利的Ф300mm焊接球与Ф159mm钢管的节点，可以达到近40度（水平夹角）的安装范围，可很好的适应大跨度网壳结构的曲线要求。

附图说明

图1为本发明实施例的网壳结构断面示意图；

图2为本发明实施例的焊接球托架俯视图；

图3为本发明实施例的空间网壳焊接球定位装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的空间网壳焊接球定位装置的使用状态示意图。

图中：1支腿底板，2支座，3可伸缩卡尺，4立杆，5中心定位针，6焊接球，7支撑定位板，8托架底板，9螺杆，10转动调节手柄，11支腿，12调节螺母，13调节螺杆，14限位挡块，15中心定位线锤，16钢丝绳，17定位钢套环，18定位杆。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

实施例1

本发明的空间网壳焊接球定位装置，包括焊接球托架、高度调节螺杆、支架。

现请参阅图2和图3，图2为本发明实施例的焊接球托架俯视图，图3为本发明实施例的空间网壳焊接球定位装置的结构示意图。如图所示，所述焊接球托架包括托架底板8和支撑定位板7，托架底板为厚度20mm、边长150mm正方形钢板，正方形钢板平直，其中心设有直径36mm内螺纹中心孔；支撑定位板为四块大小统一的斜三角形板块，其以内螺纹中心孔轴心为对称点等距离均匀设置固焊在正方形钢板上，以在定位装置使用时承接焊接球；托架底板下设置可伸缩卡尺3，可伸缩卡尺的一端与托架底板固焊，另一端能水平活动伸出托架底板外，且伸出端部与一立杆4的一端固焊，立杆4的另一端向上垂直设置，在立杆上套入中心定位针5的卡箍，卡箍能在立杆上作上下滑动，并能通过夹持机构固定在立杆上，使中心定位针指向目标；

所述高度调节螺杆为直径36mm粗牙螺杆9，其一端通过旋转套环与焊接球托架的正方形钢板的内螺纹中心孔采用螺纹连接牢固，确保高度调节螺杆与托架底板8垂直，其另一端向下延伸；在高度调节螺杆中设置转动调节手柄10，转动调节手柄带动调节螺母作调节螺杆上升或下降运动，即能调节焊接球托架和焊接球高度；

所述支架包括支座2、支腿11，中心定位线锤15，所述支座为调节螺杆支座，由Ф36mm，壁厚16mm内螺纹套筒制作，套筒的圆周外等分设置四个支腿连接板；支腿为Ф50x5mm钢管，其中间段设有调节螺母12和调节螺杆13以调节支腿长度，各支腿的一端用螺栓与相应的支腿连接板活动连接，支腿的端部设有限位挡块14，各支腿的另一端与相应的支腿底板1活动连接，各支腿底板上还设置连接孔，连接孔与钢丝绳一端连接，钢丝绳另一端与设置在四个支腿中心的定位钢套环17连接；定位钢套环内设有定位杆18，定位杆顶端标有坐标定位点，定位杆底端呈垂直固定于脚手架平台；所述内螺纹套筒供上方的高度调节螺杆的另一端以螺纹连接，高度调节螺杆的底部悬挂中心定位线锤15，使中心定位线锤对准定位杆顶端的定位点。

实施例2

一种空间网壳焊接球定位装置的使用方法，空间网壳焊接球定位装置的使用时与结合空间三维测量和平面测量及脚手架的搭设同步进行，其特征在于包括以下步骤：

a、根据空间网架结构图纸计算出每个下弦球的中心标高，脚手架搭设时每层平台高度应根据计算的数据，降低1000mm左右搭设；根据网架的结构形式来确定搭几层，如网壳结构下部接近于垂直，不能设安装平台；肩部及上部都可设安装平台，每层平台的顶标高根据处于该层平台的下弦焊接球节点标高降低1000mm左右确定，阶梯型的脚手架平台数量（层数）应根据网壳跨度、高度及下弦球的数量综合考虑；

b、脚手架搭设完成，由专业测量人员根据计算的下弦球中心坐标（以跨度方向为X,长度方向为Y,高度为Z）标记在脚手架平台上。

跨度方向X ：该方向的每个球节点的定位，仅受安装时精度和起拱要求控制，因此由专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合长度方向Y，做好平面标记点；

跨度方向Y ：该方向的每个球节点的定位，不仅受安装时精度控制还要受滑移时的位置影响（因为累积滑移时不必对滑移的距离作精确控制，仅要求同步，每次滑移距离在8m±20mm），因此每次下一安装轴线的Y方向定位，要根据滑移距离进行调整。（由专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合跨度方向X，做好平面标记点。）微调利用焊接球空间定位装置进行控制。高度方向Z：由专业测量人员将Z值，在平台上进行标记。施工人员根据Z值，利用焊接球空间定位装置进行调整、定位；

c、在安装平台上，根据测量坐标点设立定位装置。用脚手架钢管（Ф48x3.6mm），在网架下弦球定位点，垂直固定，高出安装平台200mm；

d、在安装平台上，空间网壳焊接球定位装置处铺设100x100mm方木或钢梁后，安装空间网壳焊接球定位装置。先将支座的定位钢套环套进用钢管设立的坐标定位装置，撑开4个支腿牢固固定在铺设的方木或钢梁上，张紧钢丝绳，调节4个支腿的调节螺母，使高度调节螺杆下的中心定位线锤垂直指向定位装置中心。此时即完成焊接球节点的X/Y方向定位；

e、由于焊接球的大小不同，因此需要根据不同直径的焊接球调整支托板高度，保证焊接球中心标高。先将该处需安装的焊接球放置在托架上，调整可伸缩卡尺及中心定位针，即可找到该焊接球的中心位置（水平尺寸最大处），测量中心定位针到平台标高尺寸，调整高度螺杆，当平台标高尺寸+中心定位针到平台标高尺寸=空间网架焊接球理论标高时即完成焊接球节点Z方向的定位；

f、专业测量人员应定期及不定期的对高空安装平台上的坐标点进行复测，防止应脚手架变形及施工时碰撞造成的坐标点定位装置偏；

g、同时焊接球定位装置也可作为网架结构第一榀安装时（未合拢前）的支撑结构，可有效的将网架结构自重传递给脚手架平台；在第一榀合拢后，也可作为卸载支架使用，根据计算工况，分部、分批的调节高度螺杆，降低托盘高度，使网架结构安全卸载。

本发明具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的空间网壳焊接球定位装置及其使用方法提高了空间焊接球网架的安装精度，保证安装质量，同时也缩短施工时间，提高效率；对比以前未采用焊接球定位装置时，施工人员不可避免的采用杆件定位方法，由于施工中的安装误差（杆件不能对中，杆件角度的细微变化）及焊接收缩余量和累积安装误差无法消除最终造成安装精度差，变形大，局部采用葫芦生拉硬拽，造成网架内部应力集中或无法消除，留下安全隐患。而采用焊接球定位装置后，安装精度大大提高，且由于每次安装都以球节点为定位，无累积误差,焊接收缩余量可控，网架内部无局部集中应力；安装效率大大提高，每次安装时仅需根据上一次的滑移控制，将该定位装置在长度方向（滑移方向）进行微调即可。高度方向仅需用钢尺测量即可。将专业测量和施工人员区分，各取所长，实现了焊接球节点的快速定位，每次定位时间不超过1分钟。同时支架的存在减少了工人的肩扛手拉，降低了劳动强度；由于采用小支座形式，对杆件的安装角度范围大，以最不利的Ф300mm焊接球与Ф159mm钢管的节点，可以达到近40度（水平夹角）的安装范围，可很好的适应大跨度网壳结构的曲线要求。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (7)

1.一种空间网壳焊接球定位装置，包括焊接球托架、高度调节螺杆、支架，其特征在于：

所述焊接球托架包括托架底板（8）和支撑定位板（7），托架底板为正方形钢板，其中心设有内螺纹中心孔；支撑定位板为四块大小统一的斜三角形板块，其以内螺纹中心孔轴心为对称点等距离均匀设置固焊在正方形钢板上，以承载焊接球；托架底板下设置可伸缩卡尺（3），可伸缩卡尺一端与托架底板固焊，另一端能水平活动伸出托架底板外，且伸出端部与一立杆（4）的一端固焊，立杆（4）的另一端向上垂直设置，在立杆上套入中心定位针（5）的卡箍，卡箍能在立杆上作上下滑动，并能通过夹持机构固定在立杆上，使中心定位针指向目标；

所述高度调节螺杆为螺杆（9），其一端通过旋转套环与焊接球托架的正方形钢板的内螺纹中心孔采用螺纹连接牢固，高度调节螺杆与托架底板（8）垂直，其另一端向下延伸；在高度调节螺杆中设置转动调节手柄（10），转动调节手柄带动调节螺母作调节螺杆上升或下降运动，即能调节焊接球托架和焊接球高度；

所述支架包括支座（2）、支腿（11），中心定位线锤（15），所述支座为调节螺杆支座，由带内螺纹套筒制作，套筒的圆周外等分设置四个支腿连接板；支腿为钢管，其中间段设有调节螺母（12）和调节螺杆（13）以调节支腿长度，各支腿的一端用螺栓与相应的支腿连接板活动连接，支腿的端部设有限位挡块（14），各支腿的另一端与相应的支腿底板（1）活动连接，各支腿底板上还设置连接孔，连接孔与钢丝绳一端连接，钢丝绳另一端与设置在四个支腿中心的定位钢套环（17）连接；定位钢套环内设有定位杆（18），定位杆顶端标有坐标定位点，定位杆底端呈垂直固定于脚手架平台；所述内螺纹套筒供上方的高度调节螺杆的另一端以螺纹连接，高度调节螺杆的底部悬挂中心定位线锤（15），使中心定位线锤对准定位杆顶端的定位点。

2.如权利要求1所述的空间网壳焊接球定位装置，其特征在于，所述可伸缩卡尺（3）为由三根相互层层套插在一起的方钢管，类似于拉杆结构。

3.如权利要求1所述的空间网壳焊接球定位装置，其特征在于，所述立杆（4）为方钢管。

4.如权利要求1所述的空间网壳焊接球定位装置，其特征在于，所述正方形钢板厚度为20mm、边长150mm。

5.如权利要求1所述的空间网壳焊接球定位装置，其特征在于，所述螺杆（9）直径≥36mm。

6.一种如权利要求1所述的空间网壳焊接球定位装置的使用方法，空间网壳焊接球定位装置的使用时与结合空间三维测量和平面测量及脚手架的搭设同步进行，其特征在于包括以下步骤：

a、根据空间网架结构图纸计算出每个下弦球的中心标高，脚手架搭设时每层平台高度应根据计算的数据，降低1000mm左右搭设根据空间网架的结构形式来确定搭几层脚手架；

b、脚手架搭设完成，由专业测量人员根据计算的下弦球中心坐标，其中以跨度方向为X,长度方向为Y,高度为Z标记在脚手架平台上，其中：跨度方向X ：该方向的每个球节点的定位，仅受安装时精度和起拱要求控制，专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合长度方向Y，做好平面标记点；跨度方向Y ：该方向的每个球节点的定位，专业测量人员将该坐标测算后在安装平台上结合跨度方向X，做好平面标记点；高度方向Z：专业测量人员将Z值在平台上进行标记；

c、在安装平台上根据测量坐标点设立空间网壳焊接球定位装置，根据网架下弦球定位点，先将定位杆（18）采用双扣件垂直固定在脚手架上钢管上，定位杆中心坐标即为该处网架下弦球中心坐标，定位杆应垂直固定，高出安装平台150-200mm；

d、在安装平台上，空间网壳焊接球定位装置处铺设100x100mm方木或钢梁后，架设空间网壳焊接球定位装置；先将支座的定位钢套环套进用钢管设立的坐标定位装置，撑开4个支腿牢固固定在铺设的方木或钢梁上，张紧钢丝绳，调节4个支腿的调节螺母，使高度调节螺杆下的中心定位线锤垂直指向定位装置中心，由此完成焊接球节点的X/Y方向定位；

e、由于焊接球的大小不同，需要根据不同直径的焊接球调整支托板高度，保证焊接球中心标高，先将该处需安装的焊接球放置在托架上，调整可伸缩卡尺及中心定位针，即可找到该焊接球的中心位置，测量中心定位针到平台标高尺寸，调整高度螺杆，当平台标高尺寸+中心定位针到平台标高尺寸=空间网架焊接球理论标高时即完成焊接球节点Z方向的定位；

f、专业测量人员应定期及不定期的对高空安装平台上的坐标点进行复测，防止因脚手架变形及施工时碰撞造成的坐标点定位装置偏差；

g、同时焊接球定位装置也作为未合拢前网架结构第一榀安装时的支撑结构，能有效的将网架结构自重传递给脚手架平台；在第一榀合拢后，也可作为卸载支架使用，根据计算工况，分部、分批的调节高度螺杆，降低托盘高度，使网架结构安全卸载。

7.如权利要求6所述的空间网壳焊接球定位装置的使用方法，其特征在于，所述高度方向Z由施工人员根据Z值，利用空间网壳焊接球定位装置进行调整、定位。