CN113175093A - 一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑技术领域，具体公开了一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，包括顶升装置，顶升装置包括底座，底座上方设置有液压缸，液压缸输出端顶端球铰有支座，支座顶端水平滑动连接有支撑座，支撑座的一端固定有两根水平设置的定位杆，支撑座的另一端开设有两条与对应定位杆同轴线的定位槽，定位槽前段均开设有向下贯穿支撑座的连接槽，连接槽的纵截面为梯形，连接槽顶端两侧设置有封闭块；定位杆上均匀设置有若干同轴线的环形槽，定位槽顶部设置有空腔，空腔内设置有驱动电机，驱动电机输出端上固定有与环形槽啮合的驱动齿轮；本发明意在解决现有桁架分多榀桁架顶升后，多榀桁架之间出现位置偏差，难以调整而导致焊接连接难度上升的问题。

Description

一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体公开了一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置及施工方法。

背景技术

随着时代、科技的进步，以及对艺术要求的提高，各类复杂体育场馆及艺术场馆建筑的设计造型也越来越新颖并趋于多样化。鉴于钢桁架结构具有优异的受力性能及经济性，大跨度桁架钢结构屋面结构体系目前已被广泛应用于场馆类建筑工程中，但是大跨度空间结构屋面桁架结构的施工技术要求高、难度大，其体积过于庞大，吊装过程较为困难，其中分条分块顶升法将大跨度桁架分成多榀桁架，依次顶升至需要高度后再进行焊接成整体的桁架，极大减小了大跨度桁架的吊运难度。

但分条分块顶升时，由于在地面拼装时施工误差以及高空顶升时施工控制难度大，容易导致顶升装置之间会出现细微的倾斜角度差，使得多榀桁架在顶升在同一水平高度时会出现偏差，这导致各榀桁架之间的焊接工艺难度大幅度上升。

发明内容

本发明意在提供一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置及施工方法，以解决现有桁架分榀桁架顶升时，各榀桁架桁架之间出现位置偏差，导致焊接连接难度上升的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，包括顶升装置，顶升装置包括底座，底座上方设置有液压缸，液压缸输出端顶端球铰有支座，支座顶端水平滑动连接有支撑座，支撑座的一端固定有两根水平设置的定位杆，支撑座的另一端开设有两条与对应定位杆同轴线的定位槽，所述定位槽前段直径大于定位杆直径，定位槽前段直径等于定位杆的直径，定位槽前段至定位槽后段区域的直径逐渐变小，定位槽前段底部均开设有向下贯穿支撑座的连接槽，连接槽的纵截面为梯形，连接槽顶端两侧设置有用于封闭连接槽的封闭块；定位杆上均匀设置有若干同轴线的环形槽，所述定位槽顶部设置有空腔，空腔内横向设置有驱动电机，驱动电机输出端上固定有伸入定位槽与环形槽啮合的驱动齿轮。

利用液压缸将该榀桁架依次顶升至同一水平高度后关闭液压缸；除第一个顶升装置外，其余顶升装置顶升过程中，其定位杆移动至相邻支撑座的连接槽内，并通过连接槽滑入定位槽内，再通过封闭块将定位槽封闭，此时的定位杆与驱动齿轮啮合；驱动电机带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与环形槽的啮合带动定位杆朝向相邻定位槽后段方向移动，由于定位槽后段与定位杆的直径相等，当定位杆滑入至定位槽后段时，通过定位槽后段与定位杆之间的配合使支撑座偏转，确保该支撑座平行于相邻的支撑座，且处于同一水平高度，从而使相邻榀桁架互相平行，防止相邻榀桁架之间出现角度差，不利于多榀桁架之间的焊接安装。

可选地，所述球铰包括球座与球头，球头转动连接在球座内，球座固定于支座下表面，球头固定在液压缸输出端顶部；支撑座两侧设置有U型的夹紧块，夹紧块底部相向端开设有用于夹紧球头的弧形槽，若干用于夹紧块，夹紧块均朝向球铰滑动连接，支座上固定有用于推动夹紧块的推动气缸；所述支撑座两侧上开设有若干限位槽，夹紧块顶部相向端固定有若干与限位槽配合的限位块。

通过球座与球头之间的配合，使的支座能够发生自由的偏转，便于后续调整一榀桁架的角度；而U型的夹紧块则可同时将球头与支撑座进行固定，防止装置在顶升过程中支座与支撑座发生移动，导致后续榀桁架之间的误差增大，进一步影响后续的焊接操作。

可选地，所述连接槽顶端两侧开设有滑槽，封闭块滑动连接在滑槽内，封闭块与弧形槽之间固定有复位弹簧；所述封闭块端部上下表面均为弧形面，且圆心均位于封闭块上端，封闭块顶部的弧形面与定位槽同圆心。

当定位杆滑动至连接槽槽口处时，定位杆挤压两侧封闭块的底部弧形面，使封闭块滑入至弧形槽内，让定位杆能够滑入至定位槽前段内，封闭块则在复位弹簧的作用下重新将定位槽封闭，而封闭块顶部的弧形面与定位槽之间形成圆柱形的空间，不影响后续定位柱的滑动。

可选地，所述定位杆与支撑座之间可拆卸螺栓连接。

配合一榀桁架的规格选取适合长度的定位杆，提高装置的适用范围。

可选地，所述支撑座与支座之间通过螺栓固定连接。

配合一榀桁架的规格选取适合的支撑座，提高装置的适用范围。

可选地，所述支撑座顶端设置有安装槽，安装槽两侧贯穿支撑座。

将一榀桁架放置在安装槽内，再将其固定住，能够有效防止一榀桁架在顶升过程中脱离支撑座。

可选地，所述液压缸输出端处均设置有高度测量仪，且所述液压缸为大行程顶升油缸。

通过设置高度测量仪，便于确定装置的顶升高度；采用大行程顶升油缸，提高装置的顶升高度。

一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置的施工方法，包括以下步骤：

1)、将桁架分为若干个榀桁架，根据桁架的数量安排对应的顶升装置，并将顶升装置安放在对应的位置，将顶升装置的底座固定于地面；再根据一榀桁架的规格选取适应的支撑座，通过螺栓将支撑座固定在支座上；

2)、将支撑座调整至较为水平的状态，启动驱动气缸，驱动气缸驱动夹紧块朝向支座移动，利用夹紧块底部相向端的弧形槽将球头夹紧，防止支撑座在顶升一榀桁架的过程中倾斜；同时，夹紧块顶部相向端的限位块插入对应的限位槽内，将支撑座固定住，防止支撑座在支座上滑动；

3)、将一榀桁架吊运在支撑座的容纳槽内，一榀桁架的两端均伸出容纳槽，再将一榀桁架固定在支撑座上；

4)、由定位杆朝向的端部依次启动顶升装置的液压缸，利用液压缸将一榀桁架依次顶升至同一水平高度后关闭液压缸，通过液压缸上的高度测量仪确保基本处于同一水平高度；除第一个顶升装置外，其余顶升装置顶升过程中，其定位杆移动至相邻支撑座的连接槽内，并通过连接槽滑向定位槽；当定位杆滑动至连接槽槽口处时，定位杆挤压两侧的封闭块，使封闭块滑入至弧形槽内，让定位杆能够滑入至定位槽前段内，封闭块则在复位弹簧的作用下重新将定位槽封闭，此时的定位杆与驱动齿轮啮合；

5)、同时启动驱动气缸与驱动电机，驱动气缸推动夹紧块朝向远离支撑座的方向移动，夹紧块松开球头与支撑座后关闭驱动气缸，使支座能够偏移且支撑座能够滑动；驱动电机带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与环形槽的啮合带动定位杆朝向相邻定位槽后段方向移动，由于定位槽后段与定位杆的直径相等，通过定位槽后段与定位杆之间的配合使支座偏转，确保该支座平行于相邻支座，且处于同一水平高度，从而使相邻一榀桁架互相平行，防止相邻一榀桁架之间出现角度差，不利于一榀桁架之间的焊接安装；同时，定位杆的移动带动支撑座移动，直至一榀桁架之间相抵，关闭驱动电机；再次启动驱动气缸，驱动气缸拉动夹紧块朝向支撑座的方向移动，夹紧块顶部的限位块插入限位槽中对支撑座进行限位，而夹紧块底部的弧形槽再次将球头夹紧，防止支座摆动；

6)、依次将一榀桁架之间进行焊接连接，形成完成的桁架。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例中夹紧板未松开时的结构示意图；

图2为本发明实施例中夹紧板松开时的结构示意图；

图3为本发明实施例中夹紧板未松开时的右视图；

图4为图1中A-A方向上的剖视图；

图5为图4中C处的放大示意图；

图6为图1中B-B方向上的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座1、液压缸2、球头3、球座4、支座5、支撑座6、定位杆7、连接槽8、封闭块9、定位槽10、环形槽11、空腔12、驱动电机13、驱动齿轮14、夹紧块15、推动气缸16、限位槽17、限位块18、弧形槽19、滑槽20、复位弹簧21、高度测量仪22、安装槽23。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5与图6所示：

一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，包括顶升装置，顶升装置包括底座1，底座1上方设置有液压缸2，液压缸2输出端顶端球铰有支座5，支座5顶端水平滑动连接有支撑座6，支撑座6的一端固定有两根水平设置的定位杆7，支撑座6的另一端开设有两条与对应定位杆7同轴线的定位槽10，所述定位槽10前段直径大于定位杆7直径，定位槽10前段直径等于定位杆7的直径，定位槽10前段至定位槽10后段区域的直径逐渐变小，定位槽10前段底部均开设有向下贯穿支撑座6的连接槽8，连接槽8的纵截面为梯形，连接槽8顶端两侧设置有用于封闭连接槽8的封闭块9；定位杆7上均匀设置有若干同轴线的环形槽11，所述定位槽10顶部设置有空腔12，空腔12内横向设置有驱动电机13，驱动电机13输出端上固定有伸入定位槽10与环形槽11啮合的驱动齿轮14。

利用液压缸2将一榀桁架依次顶升至同一水平高度后关闭液压缸2；除第一个顶升装置外，其余顶升装置顶升过程中，其定位杆7移动至相邻支撑座6的连接槽8内，并通过连接槽8滑入定位槽10内，再通过封闭块9将定位槽10封闭，此时的定位杆7与驱动齿轮14啮合；驱动电机13带动驱动齿轮14转动，通过驱动齿轮14与环形槽11的啮合带动定位杆7朝向相邻定位槽10后段方向移动，由于定位槽10后段与定位杆7的直径相等，当定位杆7滑入至定位槽10后段时，通过定位槽10后段与定位杆7之间的配合使支撑座6偏转，确保该支撑座6平行于相邻的支撑座6，且处于同一水平高度，从而使相邻一榀桁架互相平行，防止相邻一榀桁架之间出现角度差，不利于一榀桁架之间的焊接安装。

可选地，所述球铰包括球座4与球头3，球头3转动连接在球座4内，球座4固定于支座5下表面，球头3固定在液压缸2输出端顶部；支撑座6两侧设置有U型的夹紧块15，夹紧块15底部相向端开设有用于夹紧球头3的弧形槽19，若干用于夹紧块15，夹紧块15均朝向球铰滑动连接，支座5上固定有用于推动夹紧块15的推动气缸16；所述支撑座6两侧上开设有若干限位槽17，夹紧块15顶部相向端固定有若干与限位槽17配合的限位块18。

通过球座4与球头3之间的配合，使的支座5能够发生自由的偏转，便于后续调整一榀桁架的角度；而U型的夹紧块15则可同时将球头3与支撑座6进行固定，防止装置在顶升过程中支座5与支撑座6发生移动，导致后续一榀桁架之间的误差增大，进一步影响后续的焊接操作。

可选地，所述连接槽8顶端两侧开设有滑槽20，封闭块9滑动连接在滑槽20内，封闭块9与弧形槽19之间固定有复位弹簧21；所述封闭块9端部上下表面均为弧形面，且圆心均位于封闭块9上端，封闭块9顶部的弧形面与定位槽10同圆心。

当定位杆7滑动至连接槽8槽口处时，定位杆7挤压两侧封闭块9的底部弧形面，使封闭块9滑入至弧形槽19内，让定位杆7能够滑入至定位槽10前段内，封闭块9则在复位弹簧21的作用下重新将定位槽10封闭，而封闭块9顶部的弧形面与定位槽10之间形成圆柱形的空间，不影响后续定位柱的滑动。

可选地，所述定位杆7与支撑座6之间可拆卸螺栓连接。

配合一榀桁架的规格选取适合长度的定位杆7，提高装置的适用范围。

可选地，所述支撑座6与支座5之间通过螺栓固定连接。

配合一榀桁架的规格选取适合的支撑座6，提高装置的适用范围。

可选地，所述支撑座6顶端设置有安装槽23，安装槽23两侧贯穿支撑座6。

将一榀桁架放置在安装槽23内，再将其固定住，能够有效防止一榀桁架在顶升过程中脱离支撑座6。

可选地，所述液压缸2输出端处均设置有高度测量仪22，且所述液压缸2为大行程顶升油缸。

通过设置高度测量仪22，便于确定装置的顶升高度；采用大行程顶升油缸，提高装置的顶升高度。

一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置的施工方法，包括以下步骤：

1)、将桁架分为若干个一榀桁架，根据一榀桁架的数量安排对应的顶升装置，并将顶升装置安放在对应的位置，将顶升装置的底座1固定于地面；再根据一榀桁架的规格选取适应的支撑座6，通过螺栓将支撑座6固定在支座5上；

2)、将支撑座6调整至较为水平的状态，启动驱动气缸，驱动气缸驱动夹紧块15朝向支座5移动，利用夹紧块15底部相向端的弧形槽19将球头3夹紧，防止支撑座6在顶升一榀桁架的过程中倾斜；同时，夹紧块15顶部相向端的限位块18插入对应的限位槽17内，将支撑座6固定住，防止支撑座6在支座5上滑动；

3)、将一榀桁架吊运在支撑座6的容纳槽内，一榀桁架的两端均伸出容纳槽，再将一榀桁架固定在支撑座6上；

4)、由定位杆7朝向的端部依次启动顶升装置的液压缸2，利用液压缸2将一榀桁架依次顶升至同一水平高度后关闭液压缸2，通过液压缸2上的高度测量仪22确保基本处于同一水平高度；除第一个顶升装置外，其余顶升装置顶升过程中，其定位杆7移动至相邻支撑座6的连接槽8内，并通过连接槽8滑向定位槽10；当定位杆7滑动至连接槽8槽口处时，定位杆7挤压两侧的封闭块9，使封闭块9滑入至弧形槽19内，让定位杆7能够滑入至定位槽10前段内，封闭块9则在复位弹簧21的作用下重新将定位槽10封闭，此时的定位杆7与驱动齿轮14啮合；

5)、同时启动驱动气缸与驱动电机13，驱动气缸推动夹紧块15朝向远离支撑座6的方向移动，夹紧块15松开球头3与支撑座6后关闭驱动气缸，使支座5能够偏移且支撑座6能够滑动；驱动电机13带动驱动齿轮14转动，通过驱动齿轮14与环形槽11的啮合带动定位杆7朝向相邻定位槽10后段方向移动，由于定位槽10后段与定位杆7的直径相等，通过定位槽10后段与定位杆7之间的配合使支座5偏转，确保该支座5平行于相邻支座5，且处于同一水平高度，从而使相邻一榀桁架互相平行，防止相邻榀桁架之间出现角度差，不利于一榀桁架之间的焊接安装；同时，定位杆7的移动带动支撑座6移动，直至一榀桁架之间相抵，关闭驱动电机13；再次启动驱动气缸，驱动气缸拉动夹紧块15朝向支撑座6的方向移动，夹紧块15顶部的限位块18插入限位槽17中对支撑座6进行限位，而夹紧块15底部的弧形槽19再次将球头3夹紧，防止支座5摆动；

6)、依次将多榀桁架之间进行焊接连接，形成完整的桁架。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (8)

1.一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：包括顶升装置，顶升装置包括底座，底座上方设置有液压缸，液压缸输出端顶端球铰有支座，支座顶端水平滑动连接有支撑座，支撑座的一端固定有两根水平设置的定位杆，支撑座的另一端开设有两条与对应定位杆同轴线的定位槽，所述定位槽前段直径大于定位杆直径，定位槽前段直径等于定位杆的直径，定位槽前段至定位槽后段区域的直径逐渐变小，定位槽前段底部均开设有向下贯穿支撑座的连接槽，连接槽的纵截面为梯形，连接槽顶端两侧设置有用于封闭连接槽的封闭块；定位杆上均匀设置有若干同轴线的环形槽，所述定位槽顶部设置有空腔，空腔内横向设置有驱动电机，驱动电机输出端上固定有伸入定位槽与环形槽啮合的驱动齿轮。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述球铰包括球座与球头，球头转动连接在球座内，球座固定于支座下表面，球头固定在液压缸输出端顶部；支撑座两侧设置有U型的夹紧块，夹紧块底部相向端开设有用于夹紧球头的弧形槽，若干用于夹紧块，夹紧块均朝向球铰滑动连接，支座上固定有用于推动夹紧块的推动气缸；所述支撑座两侧上开设有若干限位槽，夹紧块顶部相向端固定有若干与限位槽配合的限位块。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述连接槽顶端两侧开设有滑槽，封闭块滑动连接在滑槽内，封闭块与弧形槽之间固定有复位弹簧；所述封闭块端部上下表面均为弧形面，且圆心均位于封闭块上端，封闭块顶部的弧形面与定位槽同圆心。

4.根据权利要求3所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述定位杆与支撑座之间可拆卸螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述支撑座与支座之间通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述支撑座顶端设置有安装槽，安装槽两侧贯穿支撑座。

7.根据权利要求6所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置，其特征在于：所述液压缸输出端处均设置有高度测量仪，且所述液压缸为大行程顶升油缸。

8.根据权利要求7所述的一种大跨度空间结构屋面桁架施工装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、将屋面桁架分为若干榀桁架，根据各榀桁架的数量安排对应的顶升装置，并将顶升装置安放在对应的位置，将顶升装置的底座固定于地面；再根据一榀桁架的规格选取适应的支撑座，通过螺栓将支撑座固定在支座上；

2)、将支撑座调整至较为水平的状态，启动驱动气缸，驱动气缸驱动夹紧块朝向支座移动，利用夹紧块底部相向端的弧形槽将球头夹紧，防止支撑座在顶升一榀桁架的过程中倾斜；同时，夹紧块顶部相向端的限位块插入对应的限位槽内，将支撑座固定住，防止支撑座在支座上滑动；

3)、将一榀桁架吊运在支撑座的容纳槽内，一榀桁架的两端均伸出容纳槽，再将一榀桁架固定在支撑座上；

4)、由定位杆朝向的端部依次启动顶升装置的液压缸，利用液压缸将一榀桁架依次顶升至同一水平高度后关闭液压缸，通过液压缸上的高度测量仪确保处于同一水平高度；除第一个顶升装置外，其余顶升装置顶升过程中，其定位杆移动至相邻支撑座的连接槽内，并通过连接槽滑向定位槽；当定位杆滑动至连接槽槽口处时，定位杆挤压两侧封闭块的底部弧形面，使封闭块滑入至弧形槽内，让定位杆能够滑入至定位槽前段内，封闭块则在复位弹簧的作用下重新将定位槽封闭，而封闭块顶部的弧形面与定位槽之间形成圆柱形的空间，不影响后续定位柱的滑动；此时的定位杆与驱动齿轮啮合；

5)、同时启动驱动气缸与驱动电机，驱动气缸推动夹紧块朝向远离支撑座的方向移动，夹紧块松开球头与支撑座后关闭驱动气缸，使支座能够偏移且支撑座能够滑动；驱动电机带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与环形槽的啮合带动定位杆朝向相邻定位槽后段方向移动，定位杆则带动支撑座移动，由于定位槽后段与定位杆的直径相等，通过定位槽后段与定位杆之间的配合使支撑座发生偏转，确保该支撑座平行于相邻支撑座，且处于同一水平高度，从而使相邻一榀桁架互相平行，防止相邻榀桁架之间出现角度差，不利于相邻榀桁架之间的焊接安装；同时，定位杆的移动带动支撑座移动，直至相邻榀桁架之间相抵，便于后续桁架之间的焊接连接，然后关闭驱动电机；再次启动驱动气缸，驱动气缸拉动夹紧块朝向支撑座的方向移动，夹紧块顶部的限位块插入限位槽中对支撑座进行限位，而夹紧块底部的弧形槽再次将球头夹紧，防止支座摆动；

6)、依次将多榀桁架之间进行焊接连接，形成完整的屋面桁架。

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