CN109184225B - 一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，通过选择基准点，给定拼装胎架的控制点坐标，给定主弦桁架的主弦管口4向坐标，给定四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆管口4向坐标；主弦桁架的两根第一主弦杆、四弦棱形弯扭圆管桁架结构的第二主弦杆选择2～3处内弧点进行复核。本发明能有效提高四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系拼装的精度，具有原理简单，便于工人施工的优点。
Description
技术领域
本发明属于钢结构弯扭圆管桁架结构的拼装领域，具体涉及一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法。
背景技术
现阶段，建筑追求造型美观，实用性和安全性上要求也变得更高，此时，弯扭桁架结构应运而生。考虑美观、结构受力等因素，这种结构体系中，圆管截面应用较为广泛。
中国CN201310638028.3号专利公开一种大空间钢结构连廊桥安装方法，连廊桥钢结构在国内制作，经预拼装检查合格后通过集装箱海运至海外安装现场，组装后再进行吊装，其特征在于包括以下步骤：a连廊桥安装前准备工作，b连廊桥外框架的地面组装和c连廊桥构件吊装。本发明的大空间钢结构连廊桥安装方法具有连廊桥钢结构在国内制作，经预拼装检查合格后通过集装箱海运至海外安装现场，组装后再进行吊装的工艺完全适用于海外钢结构项目国内制作、国外工人施工的作业模式，连廊桥安装符合国际钢结构安装标准，施工有序，质量可靠，节省施工费用和缩短施工工期的优点。该安装方法的精度难以控制。
中国CN107237501A号专利提出了本发明属于钢结构技术领域，具体涉及一种圆管截面弯扭构件拼装方法，包括如下步骤，第一步，调整构件位形，确定拼装姿态；第二步，给定构件的测量控制点坐标；第三步，拼装胎架设置；第四步，给定拼装胎架测量控制点坐标；第五步，胎架的加工制作及测设安装；第六步，圆管截面弯扭构件的测设；第七步，圆管截面弯扭构件的就位、位形调整；第八步，拼装完成后对构件的关键部位进行复核，复核无误后，根据上述步骤进行后续相邻节分段的拼装。本发明具有准确可靠，拼装精度有保障，原理简单，便于工人操作等优点。该专利所描述的弯扭构件的拼装方法较为简单，不适用于指导复杂结构的弯扭圆管桁架的安装操作；该专利圆管截面弯扭桁架结构在安装过程中选择圆管中间及两端横截面的中心点为控制点和坐标定进行拼装，在施工过程中较难确定控制点和坐标的位置，导致误差较大；该专利未公开除主弦杆以外的腹杆的拼接方式，对于复杂的圆管截面弯扭构件桁架的拼装无指导作用。
圆管截面的弯扭桁架结构外观顺滑，没有明显的凸点坐标作为参考点，因此构件的拼装精度难以控制；圆管截面弯扭桁架结构不同于常规的桁架结构，仅控制圆管两端中心点坐标，不能确定整个桁架形态；传统施工方法中，圆管截面弯扭桁架结构以控制圆管中间及两端横截面的中心点的坐标来进行拼装，但横截面中心点在现场实际施工中很难确定标识，且此方法下拼装精度有待加强；除主弦杆以外的腹杆用于连接和固定主弦杆，保证构件的整体姿态和整体性，因此对于腹杆与主弦杆的连接精度要求较高，现有技术未对腹杆的定位方式进行详细的描述，若采用圆心定位的方式精度较低，难以满足复杂桁架结构的精确安装要求。因此，为提高圆管截面弯扭桁架结构拼装的精度，拼装施工的效率，急需设计一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系及拼装方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，通过选择基准点，给定主弦桁架的主弦管口4向坐标，给定四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆管口4向坐标；选择至少两处内弧点进行复核，有效提高四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系拼装的精度，具有原理简单，便于工人施工的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，包括以下步骤,步骤一，调整构件位形，确定拼装姿态；步骤二，设置构件拼装胎架；步骤三，给定拼装胎架的控制点坐标；步骤四，拼装胎架的制作及测设安装；步骤五，主弦桁架、四弦棱形弯扭圆管桁架结构的测设；步骤六，主弦桁架的两根主弦杆拼装、就位、调整；步骤七，主弦桁架拼装完成后对关键部位进行复核；步骤八，主弦桁架在四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架上的放置、就位、调整；步骤九，四弦棱形弯扭圆管桁架结构的拼装。
本发明所述拼装方法为四弦棱形桁架的具体拼装方法，通过管口4向坐标定位，能够准确的确定整个桁架的形态，在现场实际施工中能够较容易的确定施工坐标，相比与控制圆管两端中心点坐标的方法，更加具体、准确、易操作；本发明主弦桁架的两根弦杆、四弦棱形弯扭圆管桁架结构的弦杆选择2-3处内弧点，选择的内弧点投影至拼装地面与设计的该点位置对比进行复核，复合方式精度较高，且便于施工操作；本发明公开了腹杆的具体拼装形式和拼装方法，精确度较高，能够对主弦杆起到连接和固定作用保证四弦棱形弯扭圆管桁架结构姿态。
步骤一：调整主弦桁架位置，确定主弦桁架拼装姿态，调整四弦棱形弯扭圆管桁架结构位置，确定拼装姿态：主弦桁架由四弦棱形弯扭圆管桁架结构中间的两根主弦杆和两根主弦杆之间连接的腹杆组成，优先且单独进行拼装；采用Tekla三维建模软件，根据主弦桁架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构具体姿态调整拼装姿态；拼装姿态应便于工人施工，且保证构件的稳定性和安全性，同时综合考虑胎架经济性；
步骤二：设置主弦桁架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架：根据已确定的拼装姿态，在主弦杆两端靠内侧一定距离处各设置一副胎架，在跨中位置附近设置一副胎架；在Tekla三维建模软件内设置拼装胎架，并导出CAD三维模型用于后续步骤；
本发明采用Tekla三维建模软件设置胎架结构，能够使设计得到的胎架结构与主弦杆受力均匀，保证所述主弦桁架的形态，精确度较高，方便快捷。
步骤三：选择基准点，给定拼装胎架的控制点坐标，给定主弦桁架的主弦管口4向坐标，给定四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆管口4向坐标。管口4向坐标指管口的最低、最高、最左、最右的点坐标；CAD三维模型导入Rhino三维建模软件，选定基准点，采用Rhino三维建模软件导出拼装胎架的控制点坐标、主弦桁架的弦杆管口4向坐标、四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆管口的4向坐标。
所述四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系拼装方法基于管外壁的点，管口4向坐标指管口的最低、最高、最左、最右的点坐标，通过Rhino三维建模软件，选定基准点以及坐标点，操作简便、准确度高；而非虚拟的横截面中心点进行拼装，在施工过程中能够快速准确的确定管口4向坐标对圆管进行定位以及复核，有效提高拼装精确度。
步骤四：拼装胎架的制作及测设安装。根据事先确定的胎架的形式和尺寸加工制作拼装胎架；根据给定的拼装胎架控制点坐标进行放线、安装；拼装场地应进行压实平整处理，必要情况下上铺钢板找平；拼装胎架高度设置应综合考虑构件拼装姿态和场地实际情况；根据Tekla三维模型，在胎架上标示出胎架与弦杆接触点位置；根据弦杆截面在胎架两侧设置限位板。
通过在胎架两侧设置限位板，进一步保证弦杆与胎架接触点位置的准确性，方法具体可行，在施工过程中便于操作，精确度较高。
步骤五：主弦桁架的测设，四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆的测设。利用全站仪将给定的主弦桁架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构的弦杆管口4向坐标分别投放至地面并做好标记；其他控制点由事先安装好的拼装胎架给定。
步骤六：主弦桁架的两根弦杆拼装、就位、调整。将主弦桁架的弦杆吊装到主弦桁架拼装胎架上，根据三处胎架初步固定，并在管口的最低、最左、最右的点分别做一标记，挂线锤；调整主弦杆姿态，使得管口4向位置的线锤下口与步骤五测量标记的投影点重合，并固定主弦杆，从而完成主弦杆拼装。
本发明采用管口三点定位的调整主弦桁架的两根弦杆的位置，管口三点的位置较易确定，通过采用管口4向位置与步骤五中标记的头尾点重合，保证弦杆拼装的准确性，施工操作性强，效率高。
步骤七：对主弦桁架的两根弦杆进行选点复核，复核无误后，进行两根弦杆间的腹杆拼装，完成主弦桁架的拼装。复核所选点为主弦杆内弧点，选择不少于2点，所选点位置标记挂线锤，投影至地面，测量出坐标后反馈至模型进行复核，调整至误差允许范围内；用卷尺在主弦杆外壁上拉出腹杆与弦杆最近接触点的位置，做好标记，再直接吊装腹杆，调整到位后进行焊接，完成主弦桁架的拼装。
所述内弧点为弦杆内侧表层点；选择的内弧点投影至拼装地面与设计的该点位置对比进行复核，传统的桁架复核方式一般为圆管中间位置及两端横截面的中心点进行复核，中心点的位置难以确定，误差较大，导致现场施工难度大、精确度底。
步骤八：主弦桁架在四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架上的放置、就位、调整。将拼装好的主弦桁架吊装至安装好的四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架上；根据步骤五测量标记的对应的管口4向坐标投影点进行复核调整就位后固定。
步骤九：四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆拼装的拼装、复核，剩余腹杆的拼装：四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆为除主弦桁架的弦杆外的两根弦杆；四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆的拼装办法同主弦桁架的弦杆；四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆的复核办法同主弦桁架的弦杆；剩余腹杆的拼装办法同主弦桁架的腹杆。
腹杆用于连接和固定主弦杆，起到保证桁架姿态和整体性的重要作用，要求拼接的精确度较高，本发明在固定主弦杆后，通过卷尺在主弦杆外壁上拉出腹杆与弦杆最近接触点的位置，在主弦杆外壁上标出腹杆管口4向位置的接触点，在吊装腹杆，调整腹杆管口与管口4向位置的接触点重合进行焊接，完成剩余腹杆的拼装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所述拼装方法为四弦棱形桁架的具体拼装方法，通过管口4向坐标定位，能够准确的确定整个桁架的形态，在现场实际施工中能够较容易的确定施工坐标，相比与传统的控制圆管两端中心点坐标的方法，更加具体、准确、易操作，对于复杂结构的桁架安装能够进行精确安装；
(2)本发明主弦桁架的两根弦杆、四弦棱形弯扭圆管桁架结构的弦杆选择2-3处内弧点，选择的内弧点投影至拼装地面与设计的该点位置对比进行复核，复合方式精度较高，且便于施工操作；本发明公开了腹杆的具体拼装形式和拼装方法，精确度较高，能够对主弦杆起到连接和固定作用保证四弦棱形弯扭圆管桁架结构姿态；
(3)本发明所述的四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系拼装方法基于管外壁的点，管口4向坐标指管口的最低、最高、最左、最右的点坐标，通过Rhino三维建模软件，选定基准点以及坐标点，操作简便、准确度高；而非虚拟的横截面中心点进行拼装，在施工过程中能够快速准确的确定管口4向坐标对圆管进行定位以及复核，有效提高拼装精确度；
(4)本发明所述腹杆用于连接和固定主弦杆，起到保证桁架姿态和整体性的重要作用，要求拼接的精确度较高，本发明在固定主弦杆后，通过卷尺在主弦杆外壁上拉出腹杆与弦杆最近接触点的位置，在主弦杆外壁上标出腹杆管口4向位置的接触点，再吊装腹杆，调整腹杆管口与管口4向位置的接触点重合进行焊接，完成剩余腹杆的拼装。
附图说明
图1为本发明所述四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系示意图；
图2为本发明所述主弦桁架第一主弦杆拼装的示意图；
图3为本发明所述主弦桁架第一腹杆拼装的示意图；
图4为本发明所述第二主弦杆拼装的示意图；
图5为本发明所述第二腹杆拼装的示意图；
图中：1、主弦桁架；2-3、第二主弦杆；4-5、第一主弦杆；38-40、第一腹杆；7-12、主弦桁架拼装胎架；58-66、四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为一种四弦棱形弯扭圆管桁架构件，主弦桁架1由四弦棱形弯扭圆管桁架构件的主弦杆4、5和主弦杆4、5之间的腹杆38、39、40组成。
一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，包括以下步骤：
步骤一，采用Tekla三维建模软件，调整主弦桁架1位置，确定主弦桁架1拼装姿态，调整图1四弦棱形弯扭圆管桁架结构位置，确定拼装姿态：拼装姿态应便于工人施工，且保证构件的稳定性和安全性，同时综合考虑胎架7-12、58-66经济性。
步骤二，在Tekla三维建模软件内，根据已确定的拼装姿态，设置主弦桁架1的拼装胎架7-12和图1四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架58-66，并导出CAD模型。
步骤三，将CAD三维模型导入Rhino三维建模软件，利用Rhino三维建模软件，选择基准点6后，导出拼装胎架7-12的控制点坐标67-72，选择基准点57后，导出拼装胎架58-66的控制点坐标，导出主弦桁架1的弦杆4、5的管口4向坐标，导出四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆2-5的管口4向坐标。以主弦桁架1的弦杆4为例，主弦4的管口4向坐标两端管口的最低、最高、最左、最右的点坐标19-22、28-30。
步骤五，拼装胎架7-12、58-66的制作及测设安装：根据事先确定的胎架的形式和尺寸加工制作拼装胎架7-12、58-66；根据给定的拼装胎架7-12控制点67-72坐标，进行放线、安装，完成拼装胎架7-12的安装，拼装胎架58-66的安装办法同拼装胎架7-12；拼装场地应进行压实平整处理，必要情况下上铺钢板找平，拼装胎架7-12、58-66高度设置应综合考虑构件拼装姿态和场地实际情况；根据Tekla三维模型，在胎架上标示出胎架与弦杆接触点位置，根据弦杆截面在胎架两侧设置限位板。如图2，在胎架上7-9标示出胎架7-9与弦杆5接触点位置35-37，并根据弦杆5截面在胎架7-9两侧设置限位板13-15。
步骤五，主弦桁架1的测设，四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆2-5的测设：如图2所示，利用全站仪将给定的主弦桁架1的弦杆5的管口4向坐标19-22、28-30分别投放至地面并做好标记23-26、31-34，另三个控制点35-37由事先安装好的拼装胎架7-9给定。主弦桁架1的弦杆4和四弦棱形弯扭圆管桁架结构的弦杆2-5的管口4向坐标以主弦桁架1的弦杆5同方法进行处理标记。
步骤六，主弦桁架1的两根弦杆4、5拼装、就位、调整：如图2所示，将主弦桁架1的弦杆5吊装到主弦桁架1拼装胎架7-9上，根据胎架7-9初步固定，并在管口的最低、最左、最右的点19-22、28-30分别做一标记，挂线锤；调整主弦杆5姿态，使得管口4向坐标19-22、28-30位置的线锤下口与步骤五测量标记的投影点23-26、31-34重合，并固定主弦杆5，从而完成主弦杆5拼装，主弦桁架1的弦杆4的拼装办法同弦杆5。
步骤七，对主弦桁架1的两根弦杆4、5进行选点复核，复核无误后，进行两根弦杆间的腹杆38-40拼装，完成主弦桁架1的拼装：如图2所示，复核所选点为主弦杆5内弧点，选择不少于2点，所选点位置73、74标记挂线锤，投影至地面标记75、76，测量出坐标后反馈至模型进行复核，调整至误差允许范围内，主弦杆4复核方法同上；如图3所示，用卷尺在主弦杆4、5外壁上拉出腹杆与弦杆最近接触点的位置41-56，做好标记，再直接吊装腹杆38-40，调整到位后进行焊接，完成主弦桁架1的拼装。
步骤八，主弦桁架1在四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架58-66上的放置、就位、调整：如图4所示，将拼装好的主弦桁架1吊装至安装好的四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架58-66上；根据步骤五测量标记的对应的管口4向坐标投影点进行复核调整就位后固定。
第九步，四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆2、3拼装、复核，剩余腹杆的拼装：四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆2、3为除主弦桁架1的弦杆4、5外的两根弦杆；四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆2、3的拼装办法同主弦桁架1的弦杆4、5；四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆2、3的复核办法同主弦桁架1的弦杆4、5；图1中除主弦桁架1，弦杆2、3外的剩余腹杆的拼装办法同主弦桁架1的腹杆38-40。
通过卷尺在主弦杆外壁上拉出腹杆与弦杆最近接触点的位置，在主弦杆外壁上标出腹杆管口4向位置的接触点，在吊装腹杆，调整腹杆管口与管口4向位置的接触点重合进行焊接，完成剩余腹杆的拼装。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，包括以下步骤,步骤一，调整主弦桁架位置，确定主弦桁架拼装姿态，调整四弦棱形弯扭圆管桁架结构位置，确定拼装姿态；主弦桁架由四弦棱形弯扭圆管桁架结构中间的两根主弦杆和两根主弦杆之间连接的腹杆组成，且单独进行拼装；步骤二，分别设置主弦桁架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架；步骤三，给定拼装胎架的控制点坐标：给定拼装胎架的控制点坐标，给定主弦桁架的主弦管口4向坐标，给定四弦棱形弯扭圆管桁架结构弦杆管口4向坐标；步骤四，拼装胎架的制作及测设安装；步骤五，主弦桁架、四弦棱形弯扭圆管桁架结构的测设；步骤六，主弦杆拼装、就位、调整；步骤七，对主弦桁架的两根弦杆进行选点复核，复核所选点为主弦杆内弧点，复核无误后，进行两根弦杆间的腹杆拼装，完成主弦桁架的拼装；步骤八，将拼装好的主弦桁架从主弦桁架拼装胎架上吊起，调整位置后吊至四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架上并放置、就位、调整；步骤九，四弦棱形弯扭圆管桁架结构的拼装，在四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架上完成四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆拼装、复核，以及剩余腹杆的拼装。
2.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤一：采用Tekla三维建模软件，根据主弦桁架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构具体姿态调整拼装姿态。
3.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤二：根据已确定的拼装姿态，在主弦杆两端靠内侧一定距离处各设置一副胎架，在跨中位置附近设置一副胎架；在Tekla三维建模软件内，设置主弦桁架的拼装胎架和四弦棱形弯扭圆管桁架结构拼装胎架，并导出CAD三维模型用于后续步骤。
4.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤三：将CAD三维模型导入Rhino三维建模软件，选定基准点，采用Rhino三维建模软件导出拼装胎架的控制点坐标、主弦桁架第一主弦杆的管口4向坐标、副弦桁架第二主弦杆的管口4向坐标；所述管口4向坐标指管口的最低、最高、最左、最右的点坐标。
5.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤四：根据事先确定的胎架的形式和尺寸加工制作拼装胎架；根据给定的拼装胎架控制点坐标进行放线、安装，拼装场地应进行压实平整处理，拼装胎架高度设置应综合考虑构件拼装姿态和场地实际情况；根据Tekla三维模型，在胎架上标示出胎架与弦杆接触点位置；根据弦杆截面在胎架两侧设置限位板。
6.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤五：利用全站仪将给定的第一主弦杆和第二主弦杆的管口4向坐标分别投放至地面并做好标记，其他控制点由事先安装好的拼装胎架给定。
7.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤六：将主弦杆吊装到主弦桁架拼装胎架上，通过拼装胎架初步固定，并在管口的最低、最左、最右的点分别做一标记，挂线锤；调整主弦杆姿态，使得管口4向位置的线锤下口与步骤五中测设标记的投影点重合，固定主弦杆，从而完成主弦杆拼装。
8.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤七：在所述主弦杆上选择至少两个主弦杆内弧点，在所选内弧点位置标记挂线锤，投影至地面，测量出坐标后反馈至模型进行复核，调整至误差允许范围内；在主弦杆外壁上测量腹杆与主弦杆最近接触点的位置，做好标记，吊装腹杆，调整到位后焊接，完成主弦桁架的拼装。
9.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤八：四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆为除主弦桁架的弦杆外的两根弦杆；四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆的拼装办法同主弦桁架的弦杆。
10.根据权利要求1所述一种四弦棱形弯扭圆管桁架结构体系的拼装方法，其特征在于，步骤九：四弦棱形弯扭圆管桁架结构两侧的弦杆的复核办法同主弦桁架的弦杆；剩余腹杆的拼装办法同主弦桁架的腹杆。
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