CN108086472B - 一种焊接球网架单元拼装装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焊接球网架单元拼装装置及方法，包括从上到下依次固连设置的立杆标准段、立杆高度调节段、水平杆角度调节段和预埋件；所述水平杆角度调节段上活动安装有若干成角度设置的水平杆，每一水平杆上安装有水平杆滑移固定支座或水平杆滑移可调支座。本发明将网架整体拼装方法由散件拼装形式改变为单元拼装形式，达到提高网架整体拼装速度和精度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接球网架单元拼装装置及拼装方法，属于建筑钢结构施工技术领域。
背景技术
目前很多空间类结构为钢网架结构，其中四角锥和三角锥网格形式的焊接球网架是使用最多的网架类型；钢网架结构在施工安装过程中，主要采用拼装成整体或者大分块的形式进行安装。如网架通过搭设的移动或固定平台进行原位拼装；网架分块在地面拼装，吊装到安装位置就位；网架整体在地面拼装，通过提升或顶升到安装位置就位；网架在高空平台上拼装，通过滑移到安装位置就位等等。拼装作为整个网架结构成形的关键步骤，对施工工期和安装精度的影响最大。
常规情况下，因网架焊接球在拼装过程中没有明显定位特征和可靠连接节点，网架整体采取球和杆件散件的形式进行拼装，首先进行网架下弦平面球和杆件的拼装，再通过支撑措施定位上弦球来安装腹杆和上弦杆，完成整体网架的拼装。以上网架拼装过程散件多速度慢、支撑措施数量大、定位过程复杂且精度较差，尤其是空间曲面网架拼装时每个网格单元坐标均需要重新进行定位，大大延长了网架拼装周期和成本。
发明内容
本发明专利的目的在于通过设计一种焊接球网架单元拼装装置及方法，将网架整体拼装方法由散件拼装形式改变为单元拼装形式，达到提高网架整体拼装速度和精度的目的。
为实现上述目的，本发明具体公开的技术方案为：一种焊接球网架单元拼装装置，包括从上到下依次固连设置的立杆标准段、立杆高度调节段、水平杆角度调节段和预埋件；所述水平杆角度调节段上活动安装有若干成角度设置的水平杆，每一水平杆上安装有水平杆滑移固定支座或水平杆滑移可调支座。
进一步设置，所述水平杆角度调节段上活动安装有成角度设置的四水平杆，其中三水平杆上安装有水平杆滑移固定支座，一水平杆上安装有水平杆滑移可调支座。
进一步设置，所述立杆标准段上端设置上弦球支架。
进一步设置，所述立杆高度调节段通过上、下法兰盘分别与立杆标准段和水平杆角度调节段连接；其中，立杆高度调节段包括套筒和芯管，套筒内设置一个千斤顶，在芯管的外壁上标注尺寸刻度。
进一步设置，所述立杆高度调节段高度调整段范围为500~1000mm。
进一步设置，所述水平杆角度调节段包括芯筒，芯筒中间设置环隔板，上面是四个角度调节器，再上面是固定环；固定环上标有刻度，便于角度调节器调节角度；四个角度调节器满足四角锥网架单元的拼装，每个角度调节器由两个内径大于芯筒直径的套环和一个燕尾卡槽的凹槽组成，四个角度调节器上的套环高度错开；燕尾卡槽的凹槽与水平杆连接。
进一步设置，所述水平杆由水平连杆和水平杆小立柱两种模块组成；水平连杆上表面标注尺寸刻度用于定位滑移支座，水平连杆两端为燕尾卡槽的凸槽用于与其它部件连接；水平杆小立柱两个侧面开燕尾卡槽的凹槽，下端为水平调节脚。
进一步设置，所述水平杆滑移固定支座包括套管，套管在水平杆上滑动，套管上表面安装一段小立柱用于固定塑料模拟球，塑料模拟半球通过四个螺杆固定在小立柱上。
一种焊接球网架单元拼装方法，包括如下步骤，
（1）、根据网架单元尺寸组装拼装装置，选择合适的立杆标准段长度和水平杆节数；
（2）、根据上弦球到基准面的垂直高度H调整立杆高度调节段；
（3）、根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的夹角α调整水平杆4之间的夹角；
（4）、根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的长度调整水平杆滑移固定支座和水平杆滑移可调支座在水平杆上的位置；
（5）、根据下弦球尺寸在滑移支座上安装塑料模拟半球；
（6）、如是四角锥网架，根据基准面外第四个下弦球与基准面的垂直高度h，调节水平杆滑移可调支座可调立杆的高度；
（7）、在调整完成的拼装装置立杆顶部安装拼装单元上弦球；
（8）、根据上弦球和下弦模拟半球安装单元腹杆，并与上弦球连接固定；
（9）、网架单元整体吊装离装置，直接与拼装成形的网架下弦连接。
本发明专利有以下技术优点：（1）本发明专利拼装方法将网架单元拼装的参数数量进行优化；（2）本发明专利拼装装置采用铝合金材料，重量轻，除大部分组件可通过人力进行组装；（3）本发明专利可以将网架单元上弦球和腹杆在装置上单独拼装完成，大大提高了网架单元的拼装效率和精度；（4）本发明专利可以通过调整装置的调节机构对网架单元尺寸快速调整，实现了不同网架单元间拼装的快速转换；（5）本发明专利拼装装置水平杆通过燕尾槽连接，立杆通过法兰连接，整个拼装装置可以做到快速拆装的目的；（6）本发明专利拼装装置各组件采用模块化设计，可以做到根据拼装网架单元尺寸调整拼装装置的大小，适用于不同项目。
附图说明
图1是本发明专利所述网架单元模型定位参数示意图；
图2是本发明专利所述拼装装置整体示意图；
图3是本发明专利所述拼装装置立杆标准段示意图；
图4是本发明专利所述拼装装置立杆高度调节段示意图；
图5是本发明专利所述拼装装置立杆高度调节段剖面图；
图6是本发明专利所述拼装装置水平杆角度调节段示意图；
图7是本发明专利所述拼装装置水平杆角度调节段分解图；
图8是本发明专利所述拼装装置水平杆示意图；
图9是本发明专利所述拼装装置水平杆滑移固定支座剖面图；图10是本发明专利所述拼装装置水平杆滑移可调支座剖面图；
图11是本发明专利所述拼装装置预埋件示意图；
图12是本发明专利所述拼装装置拼装第二至六步；
图13是本发明使用状态图一；
图14为本发明使用状态图二。
具体实施方式
如图1所示，首先利用网架拼装单元模型中三个下弦球中心点2A连接形成的面作为基准面3A，测得上弦球中心点1A到基准面3A的距离H。再将上弦球中心点1A和第四个下弦球中心点5A投影到基准面3A上得到投影点4A和投影点6A，测得下弦球中心点2A和投影点6A分别到投影点4A的距离l1、l2、l3、l4和夹角α1、α2和α3，以及下弦球中心点5A到投影点6A的距离h。通过以上定位参数调整拼装装置，进行网架单元的拼装作业。
如图2所示，本装置主要包括：立杆标准段1B、立杆高度调节段2B、水平杆角度调节段3B、水平杆4B、水平杆滑移固定支座5B、水平杆滑移可调支座6B、预埋件7B。
如图3所示，本装置立杆标准段采用铝合金材质，长度尺寸以500mm为单位做成若干标准段根据拼装单元尺寸选用，标准段上端为上弦球支架1C，下端为连接法兰盘2C。
如图4、5所示，本装置立杆高度调节段2B采用铝合金材质，上下通过法兰盘分别与立杆标准段和水平杆角度调节段连接，本段由套筒1D和第一芯管2D组成，套筒1D内设置一个千斤顶3D用于调节高度，在第一芯管2D的外壁上标注尺寸刻度用于观察高度，高度调整段范围为500~1000mm。
如图6、7所示，本装置水平杆角度调节段采用铝合金材质，主干为圆管的芯筒1E，芯筒1E中间设置环隔板2E，上面是四个角度调节器3E，再上面是固定环4E。固定环4E上标有刻度，便于角度调节器3E调节角度。四个角度调节器3E满足四角锥网架单元的拼装，每个角度调节器3E由两个内径大于芯筒1E直径的套环5E和一个燕尾卡槽的凹槽6E组成，四个角度调节器3E上的套环5E高度错开。燕尾卡槽的凹槽6E与水平杆连接，使水平杆能够绕着芯筒1旋转。
如图8所示，本装置水平杆采用铝合金材质，水平杆由水平连杆1F和水平杆小立柱2F两种模块组成。其中水平连杆1F长度为1500mm，可以按此尺寸扩展大小，水平连杆1F上表面标注尺寸刻度用于定位滑移支座，水平连杆1F两端为燕尾卡槽的凸槽用于与其它部件连接。水平杆小立柱2F两个侧面开燕尾卡槽的凹槽，下端为水平调节脚。
如图9所示，本装置水平杆滑移固定支座采用铝合金材质，滑移支座通过内径大于水平连杆的套管1G在水平杆上滑动，根据水平杆上刻度尺寸移动到位后通过固定螺栓2G固定在水平杆上。套管1G上表面安装一段小立柱3G用于固定塑料模拟球4G，塑料模拟半球4G通过四个螺杆固定在小立柱3G上。塑料模拟半球4G的规格按常规网架焊接球制作标准球，遇特殊情况可定制。
如图10所示，本装置水平杆滑移可调支座采用铝合金材质，滑移可调支座区别于滑移固定支座是小立柱替换为由套管1H和第二芯管2H组成，第二芯管2H上标注尺寸刻度用于观察高度，第二芯管2H通过套管1H上的固定螺栓3H固定高度，调整模拟半球的高度。
如图11所示，本装置预埋件包括预埋板1I和固定环2I，其中固定环内径大于水平杆角度调节段芯管直径。在拼装开始前场地处理时安装预埋件固定拼装装置安装位置。
上述如图2所示，水平杆角度调节段3B上表面标高应与水平杆滑移固定支座5B模拟半球球心标高相同。
上述如图2所示，立杆标准段1B、立杆高度调节段2B、水平杆角度调节段3B三段通过法兰连接。
上述如图2所示，水平杆角度调节段3B、水平杆4B之间通过燕尾槽连接。
上述如图8所示，水平杆由水平连杆1F和水平杆小立柱2F两种模块通过燕尾槽连接。
上述套筒1D内径和第一芯管2D外径差因在2~4mm以内，便于套筒1D在第一芯管2D上滑动或转动，而不会出现过大精度偏差。
一种焊接球网架单元拼装装置及拼装方法，包括以下步骤：
拼装第一步（图2）：根据网架单元尺寸组装拼装装置，选择合适的立杆标准段1B长度和水平杆4B节数；
拼装第二步（图12）：根据上弦球到基准面的垂直高度H调整立杆高度调节段2B；
拼装第三步（图12）：根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的夹角α调整水平杆4B之间的夹角。
拼装第四步（图12）：根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的长度lB调整水平杆滑移固定支座5B和水平杆滑移可调支座6B在水平杆4B上的位置。
拼装第五步（图12）：根据下弦球尺寸在滑移支座上安装塑料模拟半球4G；
拼装第六步（图12）：如是四角锥网架，根据基准面外第四个下弦球与基准面的垂直高度h，调节水平杆滑移可调支座6B可调立杆的高度；
拼装第七步（图13）：在调整完成的拼装装置立杆顶部安装拼装单元上弦球1J；
拼装第八（图13）：根据上弦球1J和下弦模拟半球2J安装单元腹杆3J，并与上弦球连接固定。
拼装第九步（图14）：网架单元1J整体吊装离装置，直接与拼装成形的网架下弦2J连接。
Claims (7)
1.一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：包括从上到下依次固连设置的立杆标准段、立杆高度调节段、水平杆角度调节段和预埋件；所述水平杆角度调节段上活动安装有若干成角度设置的水平杆，所述水平杆角度调节段上活动安装有成角度设置的四水平杆，其中三水平杆上安装有水平杆滑移固定支座，一水平杆上安装有水平杆滑移可调支座；所述水平杆角度调节段包括芯筒，芯筒中间设置环隔板，上面是四个角度调节器，再上面是固定环；固定环上标有刻度，便于角度调节器调节角度；四个角度调节器满足四角锥网架单元的拼装，每个角度调节器由两个内径大于芯筒直径的套环和一个燕尾卡槽的凹槽组成，四个角度调节器上的套环高度错开；燕尾卡槽的凹槽与水平杆连接。
2.根据权利要求1所述的一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：所述立杆标准段上端设置上弦球支架。
3.根据权利要求1所述的一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：所述立杆高度调节段通过上、下法兰盘分别与立杆标准段和水平杆角度调节段连接；其中，立杆高度调节段包括套筒和芯管，套筒内设置一个千斤顶，在芯管的外壁上标注尺寸刻度。
4.根据权利要求3所述的一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：所述立杆高度调节段高度调整段范围为500~1000mm。
5.根据权利要求1所述的一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：所述水平杆由水平连杆和水平杆小立柱两种模块组成；水平连杆上表面标注尺寸刻度用于定位滑移支座，水平连杆两端为燕尾卡槽的凸槽用于与其它部件连接；水平杆小立柱两个侧面开燕尾卡槽的凹槽，下端为水平调节脚。
6.根据权利要求1所述的一种焊接球网架单元拼装装置，其特征在于：所述水平杆滑移固定支座包括套管，套管在水平杆上滑动，套管上表面安装一段小立柱用于固定塑料模拟球，塑料模拟半球通过四个螺杆固定在小立柱上。
7.一种焊接球网架单元拼装方法，其特征在于：包括如下步骤，
（1）、根据网架单元尺寸组装拼装装置，选择合适的立杆标准段长度和水平杆节数；
（2）、根据上弦球到基准面的垂直高度H调整立杆高度调节段；
（3）、根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的夹角α调整水平杆4之间的夹角；
（4）、根据下弦球与上弦球在基准面上投影点连线的长度调整水平杆滑移固定支座和水平杆滑移可调支座在水平杆上的位置；
（5）、根据下弦球尺寸在滑移支座上安装塑料模拟半球；
（6）、如是四角锥网架，根据基准面外第四个下弦球与基准面的垂直高度h，调节水平杆滑移可调支座可调立杆的高度；
（7）、在调整完成的拼装装置立杆顶部安装拼装单元上弦球；
（8）、根据上弦球和下弦模拟半球安装单元腹杆，并与上弦球连接固定；
（9）、网架单元整体吊装离装置，直接与拼装成形的网架下弦连接。
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