CN117822744A - 一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺，包括树形柱、柱端连接装置和模块化屋盖系统；模块化屋盖系统和树形柱的连接处均设有端板，柱端连接装置安装在端板之间；柱端连接装置包括上连接板、角度调节装置、高度调节装置和下连接板，上连接板与模块化屋盖系统的端板通过高强螺栓连接，下连接板与树形柱的端板通过高强螺栓连接；角度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，高度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，并绕着角度调节装置间隔设置多个。本申请可适应现场安装偏差，实现树形柱与模块化屋盖快速装配。

Description

一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺

技术领域

本发明涉及模块化建筑装配的技术领域，特别是涉及一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺。

背景技术

建筑工业化是以建筑设计标准化、部品部件生产工厂化和现场装配化为主要标志。模块化建筑将集成建筑模块在工厂进行预制，并对模块内部进行布置和装修，之后运输至施工现场完成吊装、拼接工作，最终成为建筑整体。

模块化建筑的最快捷的施工方式为工厂加工模块，现场全螺栓连接，但是此类体系在具体建造时也有较为明显的困难，现场全螺栓连接不可避免的存在施工误差，而大面积的模块化装配也会产生一定的累积误差，导致树形柱与模块化钢结构屋盖连接处存在一定的安装偏差，这种偏差会给现场安装造成困难。树形柱造型优美，以弧线形为主，在与模块化钢结构屋盖连接处将不可避免的出现一定的倾角方向的偏差，又加之模块化屋盖连接处的安装偏差，进而导致树形柱与模块化屋面钢结构无法实现全螺栓连接，并进行快速装配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺，可适应现场安装偏差，实现树形柱与模块化屋盖全螺栓快速装配。

解决的技术问题是：钢结构屋盖与树形柱存在一定的安装偏差，给现场安装造成困难，导致树形柱与模块化屋面钢结构无法实现全螺栓连接，无法快速装配。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，包括树形柱、柱端连接装置和模块化屋盖系统；

模块化屋盖系统和树形柱的连接处均设有端板，柱端连接装置安装在端板之间；

柱端连接装置包括上连接板、角度调节装置、高度调节装置和下连接板，上连接板与模块化屋盖系统的端板通过高强螺栓连接，下连接板与树形柱的端板通过高强螺栓连接；

角度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，其包括上支柱、转动球和下支柱，上支柱与上连接板固结，下支柱与下连接板固结，上支柱和下支柱与转动球接触的位置开设圆弧面，转动球的下部放入下支柱中，并可自由转动，转动球的上部与上支柱固结；

高度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，并绕着角度调节装置间隔设置多个，其包括套筒和安装在套筒两端的转动件，转动件包括单耳板、双耳板、销轴、安装块、卷轴、圆形钢管和转动杆，单耳板与上连接板固结，单耳板和双耳板通过销轴连接；双耳板与安装块固定连接，安装块远离双耳板的一侧设有安装槽，圆形钢管设置在安装槽内并通过卷轴与安装块连接；转动杆一端与圆形钢管垂直固结，其中转动杆绕卷轴的转动方向与双耳板绕销轴的转动方向垂直；两转动杆上设有旋向相反的螺纹，套筒内设有与转动杆相匹配的螺纹，套筒的两端分别与转动杆螺纹连接。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述树形柱包括两组分叉柱，两组分叉柱之间连接有柱中可伸缩装置；

柱中可伸缩装置包括高强螺栓、盖板和连接件，分叉柱之间通过两根连接件连接，连接件一端与分叉柱固结，另一端通过盖板和高强螺栓连接。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述连接件相连接的端部设有间隙。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述间隙大小为5~15mm。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述连接件的截面形状为H型，所述盖板包括翼缘宽盖板、翼缘窄盖板、腹板盖板，翼缘宽盖板设置在连接件翼缘的外侧，翼缘窄盖板设置在连接件翼缘的内侧，高强螺栓依次穿过翼缘宽盖板、连接件翼缘和翼缘窄盖板，将三者固定连接；腹板盖板位于连接件腹板两侧，高强螺栓依次穿过一侧腹板盖板、连接件腹板和另一侧腹板盖板，将三者固定连接。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述树形柱下端安装有柱脚可转动铰支座，柱脚可转动铰支座包括耳板和下销轴，树形柱的每组分叉柱的下端与耳板固结。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述下支柱上圆弧面的深度为转动球半径的1/2转动球在下支柱中可自由转动，转动球上部与上支柱固结。

本发明一种树形柱与模块化屋盖连接系统，进一步的，所述套筒上开设有圆孔。

本发明一种安装工艺，包括以下步骤：

步骤1：完成模块化屋盖系统的施工及临时固定，测定实际偏差；

步骤1-1：完成相邻模块化屋盖系统施工，并进行临时固定，运用测量设备分别测量模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的实际位置；

步骤1-2：依据三维放样模型，提取模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的理论位置，并与实际位置相对比，确定模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△xi、△yi、△zi，实际角度偏差△θi，其中i为每个连接位置处的测量点位编号；

步骤2：初步估算施工误差是否在柱端连接装置许可范围内，并进行调整；

步骤2-1：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确柱中可伸缩装置的设计允许实际位置偏差误差，其中柱中可伸缩装置椭圆孔长度为W_x；

步骤2-2：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确高度调节装置允许高度偏差为W_z，明确角度调节装置允许角度偏差为W_θ；

步骤2-3：判断柱中可伸缩装置可调节误差是否满足实际要求，若△xi＜0.9W_x，则说明柱中可伸缩装置可调节误差满足要求，若△xi≥0.9W_x，说明柱中可伸缩装置可调节误差不满足要求，需要调整加大柱中可伸缩装置椭圆孔长度；

步骤2-4：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，若△zi＜0.86W_z，则说明高度调节装置可调节误差满足要求，若△zi≥0.86W_z，则说明高度调节装置可调节误差不满足要求，需要通过调整转动杆的长度进一步加大高度调节装置的可调节误差；

步骤2-5：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，若△θi＜0.90W_θ，则说明角度调节装置可调节误差满足要求，若△θi≥0.90W_θ，则说明角度调节装置可调节偏差不满足要求，需要调整加大角度调节装置可调节误差；

步骤3：完成适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置加工；

步骤4：确定柱中可伸缩装置调节误差量，并进行树形柱初步安装；

依据步骤1-2初步测定的模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的实际偏差△xi、△yi，依据实际偏差数值，通过调整高强螺栓在翼缘及腹板长圆孔的位置，对柱中可伸缩装置进行初步调整，通过调整可转动铰支座角度及树形柱底耳板间隙，对树形柱铰支座进行调整，调整完成后，将树形柱之间、树形柱与柱脚可转动铰支座之间进行初步安装，并对柱中可伸缩装置进行初拧；

步骤5：精确估算误差是否在柱端连接装置许可范围内；

步骤5-1：对初步安装完成后的树形柱进行二次三维测量，确定树形柱端板与模块化屋盖系统端板的相对位置误差，确定模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的相对高度偏差△zri和实际角度偏差△θri；

步骤5-2：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，若△zri＜W_z，则说明高度调节装置可调节误差满足要求，若△zri≥W_z，则说明高度调节装置可调节误差不满足要求，需要返回步骤4调整树形柱安装或者调整加大高度调节装置可调节误差；

步骤5-3：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，若△θri＜W_θ，则说明角度调节装置可调节误差满足要求，若△θri≥W_θ，则说明角度调节装置可调节偏差不满足要求，需要返回步骤4调整树形柱安装或者调整加大角度调节装置可调节误差；

步骤6：确定柱端连接装置调节量；

步骤6-1：分别以单个树形柱上每个分叉柱的下连接板作为基准平面，以下连接板中心作为坐标原点（0,0,0），分别提取下连接板上的柱端高度调节装置的坐标（x1kj，y1kj，z1kj），分别提取模块化屋盖系统的上连接板上的柱端高度调节装置的坐标（x2kj，y2kj，z2kj），提取每个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板位置处的坐标（x3k，y3k，z3k），其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；

步骤6-2：计算每个柱端高度调节装置实际间距并校核伸长量，运用下列公式计算得到每个分叉柱的柱端高度调节装置实际上下板间距dkj；每个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距Gk，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；；/>；

步骤6-3：计算每个柱端高度调节装置的调节量，每个柱端高度调节装置实际上下板间距dkj与初始值d0j的差值为△dkj，柱端角度调节装置实际上下板间距Gk与G0的差值为△Gk，初始值d0j和G0分别为柱端高度调节装置和柱端角度调整装置理论计算间距，△dkj为每个柱端高度调节装置调节量初始值，△Gk为柱端角度调节装置调节量初始值，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；

步骤7：进行柱端连接装置初始调节并安装；

步骤7-1：按照△dkj对每个树形柱的柱端高度调节装置通过对套筒进行旋转，进而调整柱端高度调节装置的高度，△Dkj的计算公式如下所示，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号，通过降低高度调节装置的安装时整体高度，可便于高度调节装置安装；

△Dkj=△dkj-2；

步骤7-2：将步骤6-1调整好的各个柱端高度调节装置进行初步安装；

步骤7-3：运用测量设备再次对初步安装完成后的各个柱端高度调节装置顶与上连接板的剩余间距△Dkj进行测量，按照△Dkj的数值从小到大的顺序依次旋转第j个柱端高度调节装置的套筒，通过旋转套筒将每个高度提高4mm，通过提高柱端高度调节装置高度，将柱端连接装置与上连接板、下连接板顶紧，并将柱端连接装置的上连接板、下连接板与端板连接的高强螺栓进行初拧；

步骤7-4：将每个树形柱的柱端角度调节装置初步安装完成后，按照△Dkj大小调整量进行从大到小依次将柱端高度调节装置高度先减少2mm，之后再按照△Dkj数值大小按照从大到小的顺序依次通过旋转套筒将柱端高度调节装置高度再进行多轮降低，每个树形柱分叉的每个高度调节装置调整一次为一轮，每轮每个柱端高度调节装置每次降低1mm，每轮每次降低后测量旋转套筒时的扭矩，若扭矩为零，则之后停止减少该柱端高度调整装置高度；

步骤8：完成柱端连接装置及柱中可伸缩水平装置终拧；

步骤8-1：完成柱端连接装置的终拧，之后进行柱中可伸缩水平连接装置终拧；

步骤8-2：进行按照对称拧紧原则，将每个树形柱的柱端连接装置进行终拧。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本发明提出的一种树形柱与模块化屋盖连接系统的安装工艺能够通过前期测量及计算提前预判装置是否适用，并快速调整适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置至准确状态，节约现场安装时间；

2.本发明提出的一种树形柱与模块化屋盖连接系统的安装工艺能够实现树形柱与模块化屋盖之间的全螺栓快速装配，提高现场施工效率；

3.本发明提出的一种树形柱与模块化屋盖连接系统的安装工艺能够实现适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置满足设计受力要求。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1本发明的树形柱与模块化屋盖系统连接结构示意图；

图2本发明的树形柱结构示意图；

图3本发明的柱脚可转动铰支座详图；

图4本发明的柱中可伸缩装置详图；

图5本发明的柱中可伸缩装置椭圆孔详图；

图6本发明的柱端连接装置详图；

图7本发明的角度调节装置详图；

图8本发明的高度调节装置详图；

图9本发明的高度调节装置爆炸示意图。

附图标记说明：1、树形柱；1.1、分叉柱；2、模块化屋盖系统；3、柱脚可转动铰支座；4、柱中可伸缩装置；5、柱端连接装置；6、耳板；7、下销轴；8、高强螺栓；9、翼缘宽盖板；10、翼缘窄盖板；11、腹板盖板；12、连接件；13、椭圆孔；14、端板；15、上连接板；16、角度调节装置；17、高度调节装置；18、下连接板；19、上支柱；20、转动球；21、下支柱；22、销轴；23、卷轴；24、转动杆；25、套筒；26、单耳板；27、双耳板；28、安装块；29、圆形钢管；30、圆孔。

具体实施方式

如图1-图9所示，本发明公开了一种树形柱与模块化屋盖连接系统及安装工艺，系统包括树形柱、柱脚可转动铰支座、柱中可伸缩装置、柱端连接装置和模块化屋盖系统。

柱脚可转动铰支座包括耳板和下销轴。

树形柱包括两组分叉柱，每组分叉柱的下端与耳板固结。

柱中可伸缩装置设置在两组分叉柱之间，其包括高强螺栓、翼缘宽盖板、翼缘窄盖板、腹板盖板和连接件，连接件的截面形状为H型，连接件一端与分叉柱焊接连接，另一端连接位置处的翼缘和腹板设置有椭圆孔；翼缘宽盖板、翼缘窄盖板和腹板盖板上均对应于椭圆孔位置处设置有正圆孔；翼缘宽盖板设置在连接件翼缘的外侧，翼缘窄盖板设置在连接件翼缘的内侧，高强螺栓依次穿过翼缘宽盖板、连接件翼缘和翼缘窄盖板，将三者固定连接；腹板盖板对应于连接件腹板椭圆孔位置处设置有正圆孔，腹板盖板位于连接件腹板两侧，高强螺栓依次穿过一侧腹板盖板、连接件腹板和另一侧腹板盖板，将三者固定连接。两连接件相连接的端部设有间隙，间隙的大小为5~15mm，用于调节树形柱的安装误差，本实例以10mm为例进行说明。

模块化屋盖系统在与分叉柱连接位置处设有端板，分叉柱在模块化屋盖系统连接位置处设有端板，柱端连接装置安装在两端板之间。

柱端连接装置包括上连接板、角度调节装置、高度调节装置和下连接板，上连接板与模块化屋盖的端板通过高强螺栓固定连接，下连接板与分叉柱的端板通过高强螺栓固定连接；角度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，并位于两连接板中心位置，其包括上支柱、转动球和下支柱，上支柱和下支柱为圆柱体，上支柱与上连接板焊接连接，下支柱与下连接板焊接连接，转动球安装在上支柱和下支柱之间，上支柱和下支柱与转动球接触的位置开设圆弧面，下支柱上圆弧面的垂直深度为0.5倍转动球半径，转动球可放入下支柱中，并可自由转动且避免转动球滑出下支柱；转动球顶部和底部为圆弧状，其圆弧面的方向和弧度分别与对应位置处的上支柱和下支柱相一致；转动球与上支柱固定连接。

高度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，并绕着角度调节装置间隔设置多个，高度调节装置包括套筒和安装在套筒两端的转动件，转动件包括单耳板、双耳板、销轴、安装块、卷轴、圆形钢管和转动杆，单耳板与上连接板焊接连接，单耳板和双耳板通过销轴连接，此处能产生在单耳板及双耳板平面内且绕销轴的转动；双耳板与安装块固定连接，安装块远离双耳板的一侧设有安装槽，圆形钢管设置在安装槽内并通过卷轴与安装块连接；转动杆一端与圆形钢管垂直固结，其中转动杆绕卷轴的转动方向与双耳板绕销轴的转动方向垂直，此处能产生在上述单耳板及双耳板平面外且绕卷轴的转动；两转动杆上设有旋向相反的螺纹，套筒内设有与转动杆相匹配的螺纹，套筒的两端分别与转动杆螺纹连接，套筒中心位置设有圆孔，通过圆孔进行旋紧或松开操作，以达到两转动杆靠近或远离的目的，通过上述的销轴及卷轴处的转动，可完成上连接板与下连接板之间的角度偏差调节，通过两转动杆距离的调整，可弥补角度偏差调节过程中产生的位移偏差。

以下以某机场设施的结构设计施工中应用到上述树形柱和模块化屋盖系统为例进行说明，安装工艺包括以下步骤：

步骤1：完成模块化屋盖系统的施工及临时固定，测定实际偏差；

步骤1-1：完成相邻模块化屋盖系统施工，并进行临时固定，运用测量设备分别测量模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的实际位置；

步骤1-2：依据三维放样模型，提取模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的理论位置，并与实际位置相对比，确定模块化屋盖系统在树形柱第1个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△x1=6mm、△y1=4mm、△z1=4mm，实际角度偏差△θ1=7°，确定模块化屋盖系统在树形柱第2个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△x2=4mm、△y2=5mm、△z2=5mm，实际角度偏差△θ2=6°，确定模块化屋盖系统在树形柱第3个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△x3=6mm、△y3=5mm、△z3=5mm，实际角度偏差△θ3=2°，确定模块化屋盖系统在树形柱第4个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△x4=2mm、△y4=5mm、△z4=4mm，实际角度偏差△θ4=2°。

步骤2：初步估算施工误差是否在柱端连接装置许可范围内，并进行调整；

步骤2-1：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确柱中可伸缩装置的设计允许实际位置偏差误差，其中柱中可伸缩装置椭圆孔长度为W_x=100mm；

步骤2-2：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确高度调节装置允许高度偏差为W_z，明确角度调节装置允许角度偏差为W_θ=10°；

步骤2-3：判断柱中可伸缩装置可调节误差是否满足实际要求，△xi＜0.9W_x，说明柱中可伸缩装置可调节误差满足要求；

步骤2-4：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，若△zi＜0.86W_z，说明高度调节装置误差满足要求；

步骤2-5：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，若△θi＜0.90W_θ，说明角度调节装置误差满足要求。

步骤3：完成适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置加工。

步骤4：确定柱中可伸缩装置调节误差量，并进行树形柱初步安装；

依据步骤1-2初步测定的模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的实际偏差△xi、△yi，依据实际偏差数值，通过调整高强螺栓在翼缘及腹板长圆孔的位置，对柱中可伸缩装置进行初步调整，通过调整可转动铰支座角度及树形柱底耳板的间隙，对树形柱铰支座进行调整，调整完成后，将树形柱之间、树形柱与柱脚可转动铰支座之间进行初步安装，并对柱中可伸缩装置进行初拧。

步骤5：精确估算误差是否在柱端连接装置许可范围内；

步骤5-1：对初步安装完成后的树形柱进行二次三维测量，确定树形柱连接板与模块化屋盖连接板的相对位置误差，确定模块化屋盖系统在树形柱第1个端板位置处的实际偏差△zr1=7mm，实际角度偏差△θr1=6°，确定模块化屋盖系统在树形柱第2个端板位置处的实际偏差△zr2=8mm，实际角度偏差△θr2=5°，确定模块化屋盖系统在树形柱第3个端板处的实际偏差△zr3=6mm，实际角度偏差△θr3=2°，确定模块化屋盖系统在树形柱第4个端板位置处的实际偏差△zr3=6mm，实际角度偏差△θr4=2°；

步骤5-2：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，△zri＜W_z，高度调节装置可调节误差满足要求；

步骤5-3：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，△θri＜W_θ，角度调节装置可调节误差满足要求。

步骤6：确定柱端连接装置调节量；

步骤6-1：分别以单个树形柱上的下连接板作为基准平面，以下连接板中心作为坐标原点（0,0,0），分别提取树形柱连接板上第1~4个分叉柱的柱端高度调节装置的坐标（-314.31，-310.81，0），（-427.68，-114.59，0），（-429.03，117.35，0），（-314.31，316.06，0），（-115.59，430.79，0），（113.85，430.79，0），（312.57，316.06，0），（428.16，114.72，0），（427.30，-112.10，0），（313.44，-313.44，0），（113.85，-425.54，0），（-114.72，-428.16，0）；再次提取模块化屋盖系统连接板上的第1个分叉柱的柱端高度调节装置上连接板的坐标（-309.84，-306.35，177.03），（-422.86，-111.19，171.70），（-423.78，119.81，173.05），（-309.65，317.60，177.03），（-111.99，431.79，183.94），（116.25，431.79，191.91），（313.92，317.60，198.81），（428.96，117.19，201.45），（428.30，-108.56，202.79），（314.83，-308.97，197.47），（116.25，-420.54，191.91），（-111.07，-423.17，182.59），模块化屋盖系统的上连接板上的第2个分叉柱的柱端高度调节装置上连接板的坐标（-310.13，-311.35，166.13），（-423.08，-116.19，156.85），（-424.05，114.81，158.16），（-310.13，312.60，166.13），（-112.83，426.79，179.92），（114.99，426.79，195.86），（312.30，312.60，209.65），（427.18，112.19，216.31），（426.21，-113.56，217.62），（313.26，-313.97，208.34），（114.99，-425.54，195.86），（-111.86，-428.17，178.61），模块化屋盖系统连接板上的第3个分叉柱的柱端高度调节装置上连接板的坐标（-308.22，-308.35，206.99），（-422.10，-113.19，194.66），（-422.97，117.81，194.68），（-308.80，315.60，192.69），（-111.04，429.79，189.23），（117.30，429.79，185.25），（315.06，315.60，181.80），（430.10，115.19，179.79），（429.23，-110.56，179.80），（315.93，-310.97，181.78），（117.30，-422.54，185.25），（-110.17，-425.17，189.22），模块化屋盖系统连接板上的第4个分叉柱的柱端高度调节装置上连接板的坐标（-311.78，-308.35，193.37），（-425.11，-113.19，193.98），（-425.96，117.81，195.37），（-311.78，315.60，193.37），（-114.03，429.79，189.92），（114.31，429.79，185.94），（312.07，315.60，182.48），（427.09，115.19，179.10），（426.25，-110.56，180.49），（312.92，-310.97，181.09），（114.31，-422.54，185.94），（-113.18，-425.17，188.53），提取第1个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板处的坐标（0，0，187.8），提取第2个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板处的坐标（0，0，187.3），提取第3个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板处的坐标（0，0，187.3），提取第4个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板处的坐标（0，0，187.9）；

步骤6-2：计算每个柱端高度调节装置实际间距并校核伸长量，运用下列公式计算得到每个柱端高度调节装置实际上下板间距dkj；每个柱端角度调节装置实际间距Gk；；/>；

第1个树形柱分叉柱的连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距d11=182.7mm，d12=177.2mm，d13=171.7mm，d14=173.2mm，d15=177.1mm，d16=183.9mm，d17=191.9mm，d18=198.8mm，d19=201.4mm，d110=202.8mm，d111=197.5mm，d112=191.9mm，第2个树形柱分叉柱的连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距d21=178.6mm，d22=166.2mm，d23=156.9mm，d24=158.2mm，d25=166.2mm，d26=179.9mm，d27=195.9mm，d28=209.6mm，d29=216.3mm，d210=217.6mm，d211=208.3mm，d212=195.8mm，第3个树形柱分叉柱的连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距d131=189.3mm，d32=192.7mm，d33=194.7mm，d34=194.7mm，d35=192.7mm，d36=189.2mm，d37=185.2mm，d38=181.8mm，d39=179.8mm，d310=179.8mm，d311=181.8mm，d312=185.3mm，第4个树形柱分叉柱的连接板的第1个柱端高度调节装置实际上下板间距d41=188.5mm，d42=193.4mm，d43=194.0mm，d44=195.4mm，d45=193.4mm，d46=189.9mm，d47=185.9mm，d48=182.4mm，d49=179.1mm，d410=180.5mm，d41=181.1mm，d412=185.9mm；第1个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距G1=187.8mm，第2个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距G2=187.3mm，第3个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距G3=187.3mm，第4个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距G=187.9mm；

步骤6-3：计算每个柱端连接装置调节量，每个柱端高度调节装置实际上下板间距dkj与初始值d0j的差值为△dkj，柱端角度调节装置实际上下板间距Gk与G0的差值为△Gk，初始值d0j和G0分别为柱端高度调节装置和柱端角度调整装置理论计算间距，△dkj为每个柱端高度调节装置调节量初始值，△Gk为柱端角度调节装置调节量初始值，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号， G0为柱端角度调节装置调节量初始值为186.5mm。

第1个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△d11=-3.8mm，△d12=-9.3mm，△d13=171.7mm，△d14=-14.8mm，△d15=-9.4mm，△d16=-2.6mm，△d17=-5.4mm，△d18=12.3mm，△d19=14.9mm，△d110=16.3mm，△d111=11mm，△d112=5.4mm，第2个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△d21=-7.9mm，△d22=-20.3mm，△d23=-29.6mm，△d24=-28.3mm，△d25=-20.3mm，△d26=-6.6mm，△d27=9.4mm，△d28=23.1mm，△d29=29.8mm，△d210=31.1mm，△d211=21.8mm，△d212=9.3mm，第3个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△d131=1.4mm，△d32=4.8mm，△d33=6.8mm，△d34=6.8mm，△d35=4.8mm，△d36=1.3mm，△d37=-2.7mm，△d38=-6.1mm，△d39=-8.1mm，△d310=-8.1mm，△d311=-6.1mm，△d312=-2.6mm，第4个树形柱连接板的第1个柱端高度调节装置实际上下板间距△d41=0.6mm，△d42=5.5mm，△d43=2.5mm，△d44=7.5mm，△d45=5.5m，△d46=2.0mm，△d47=-2mm，△d48=-5.5mm，△d49=-8.8mm，△d410=-7.4mm，△d41=-6.8mm，△d412=-2mm；第1个柱端角度调节装置实际间距△G1=1.3mm，第2个柱端角度调节装置实际间距△G2=0.8mm，第3个柱端角度调节装置实际间距△G3=0.8mm，第4个柱端角度调节装置实际间距△G4=1.4mm。

步骤7：进行柱端连接装置初始调节并安装；

步骤7-1：按照△dkj对每个树形柱的柱端高度调节装置进行调整，△Dkj的计算公式如下所示，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号，通过降低高度调节装置的安装时整体高度，可便于高度调节装置安装。

△Dkj=△dkj-2；

第1个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△D11=-1.8mm，△D12=-7.3mm，△D13=-12.8mm，△D14=-12.8mm，△D15=-7.4mm，△D16=-0.6mm，△D17=-3.4mm，△D18=10.3mm，△D19=12.9mm，△D110=14.3mm，△D111=9mm，△D112=3.4mm，第2个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△D21=-5.9mm，△D22=-18.3mm，△D23=-27.6mm，△D24=-26.3mm，△D25=-18.3mm，△D26=-4.6mm，△D27=7.4mm，△D28=21.1mm，△D29=27.8mm，△D210=29.1mm，△D211=19.8mm，△D212=7.3mm，第3个树形柱连接板的柱端高度调节装置实际上下板间距△D131=1.4mm，△D32=2.8mm，△D33=4.8mm，△D34=4.8mm，△D35=2.8mm，△D36=1.3mm，△D37=-0.7mm，△D38=-4.1mm，△D39=-6.1mm，△D310=-6.1mm，△D311=-4.1mm，△D312=-0.6mm，第4个树形柱连接板的第1个柱端高度调节装置实际上下板间距△D41=0.6mm，△D42=3.5mm，△D43=0.5mm，△D44=5.5mm，△D45=3.5m，△D46=0.0mm，△D47=-0mm，△D48=-3.5mm，△D49=-6.8mm，△D410=-5.4mm，△D41=-4.8mm，△D412=-0mm；

步骤7-2：将步骤6-1调整好的各个柱端高度调节装置进行初步安装；

步骤7-3：在每个树形柱上放置调整好的高度的柱端高度调节装置，并按照△Dkj大小调整量进行从小到大依次将柱端高度调节装置高度提高4mm，通过提高柱端高度调节装置高度，将柱端连接装置与上连接板、下连接板顶紧，并安装柱端连接装置与上连接板、下连接板高强螺栓并进行初拧；

步骤7-4：每个树形柱的柱端角度调节装置安装完成后，按照△dkj大小调整量进行从大到小依次将柱端高度调节装置高度先降低2mm，之后再按照△dkj数值大小按照从大到小的顺序依次通过旋转套筒将柱端高度调节装置高度再进行多轮降低，每个树形柱分叉的每个高度调节装置调整一次为一轮，每轮每个柱端高度调节装置每次降低1mm，每轮每次降低后测量旋转套筒时的扭矩，若扭矩为零，则之后停止减少该树形柱分叉的单个柱端高度调整装置高度。

步骤8：完成柱端连接装置及柱中可伸缩水平装置终拧；

步骤8-1：完成柱端连接装置的终拧，之后进行柱中可伸缩装置终拧；

步骤8-2：进行按照对称拧紧原则，将每个树形柱的柱端连接装置进行终拧。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：包括树形柱、柱端连接装置和模块化屋盖系统；

模块化屋盖系统和树形柱的连接处均设有端板，柱端连接装置安装在端板之间；

柱端连接装置包括上连接板、角度调节装置、高度调节装置和下连接板，上连接板与模块化屋盖系统的端板通过高强螺栓连接，下连接板与树形柱的端板通过高强螺栓连接；

角度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，其包括上支柱、转动球和下支柱，上支柱与上连接板固结，下支柱与下连接板固结，上支柱和下支柱与转动球接触的位置开设圆弧面，转动球的下部放入下支柱中，并可自由转动，转动球的上部与上支柱固结；

高度调节装置设置在上连接板和下连接板之间，并绕着角度调节装置间隔设置多个，其包括套筒和安装在套筒两端的转动件，转动件包括单耳板、双耳板、销轴、安装块、卷轴、圆形钢管和转动杆，单耳板与上连接板固结，单耳板和双耳板通过销轴连接；双耳板与安装块固定连接，安装块远离双耳板的一侧设有安装槽，圆形钢管设置在安装槽内并通过卷轴与安装块连接；转动杆一端与圆形钢管垂直固结，其中转动杆绕卷轴的转动方向与双耳板绕销轴的转动方向垂直；两转动杆上设有旋向相反的螺纹，套筒内设有与转动杆相匹配的螺纹，套筒的两端分别与转动杆螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述树形柱包括两组分叉柱，两组分叉柱之间连接有柱中可伸缩装置；

柱中可伸缩装置包括高强螺栓、盖板和连接件，分叉柱之间通过两根连接件连接，连接件一端与分叉柱固结，另一端通过盖板和高强螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述连接件相连接的端部设有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述间隙大小为5~15mm。

5.根据权利要求2所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述连接件的截面形状为H型，所述盖板包括翼缘宽盖板、翼缘窄盖板、腹板盖板，翼缘宽盖板设置在连接件翼缘的外侧，翼缘窄盖板设置在连接件翼缘的内侧，高强螺栓依次穿过翼缘宽盖板、连接件翼缘和翼缘窄盖板，将三者固定连接；腹板盖板位于连接件腹板两侧，高强螺栓依次穿过一侧腹板盖板、连接件腹板和另一侧腹板盖板，将三者固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述树形柱下端安装有柱脚可转动铰支座，柱脚可转动铰支座包括耳板和下销轴，树形柱的每组分叉柱的下端与耳板固结。

7.根据权利要求1所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述下支柱上圆弧面的深度为转动球半径的1/2，转动球在下支柱中可自由转动，转动球上部与上支柱固结。

8.根据权利要求1所述的一种树形柱与模块化屋盖连接系统，其特征在于：所述套筒上开设有圆孔。

9.一种安装权利要求1-8任一所述的树形柱与模块化屋盖连接系统的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：完成模块化屋盖系统的施工及临时固定，测定实际偏差；

步骤1-1：完成相邻模块化屋盖系统施工，并进行临时固定，运用测量设备分别测量模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的实际位置；

步骤1-2：依据三维放样模型，提取模块化屋盖系统在树形柱相连接位置处的理论位置，并与实际位置相对比，确定模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的实际位置与理论位置偏差△xi、△yi、△zi，实际角度偏差△θi，其中i为每个连接位置处的测量点位编号；

步骤2：初步估算施工误差是否在柱端连接装置许可范围内，并进行调整；

步骤2-1：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确柱中可伸缩装置的设计允许实际位置偏差误差，其中柱中可伸缩装置椭圆孔长度为W_x；

步骤2-2：依据前期对适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置初步设计，明确高度调节装置允许高度偏差为W_z，明确角度调节装置允许角度偏差为W_θ；

步骤2-3：判断柱中可伸缩装置可调节误差是否满足实际要求，若△xi＜0.9W_x，则说明柱中可伸缩装置可调节误差满足要求，若△xi≥0.9W_x，说明柱中可伸缩装置可调节误差不满足要求，需要调整加大柱中可伸缩装置椭圆孔长度；

步骤2-4：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，若△zi＜0.86W_z，则说明高度调节装置可调节误差满足要求，若△zi≥0.86W_z，则说明高度调节装置可调节误差不满足要求，需要通过调整转动杆的长度进一步加大高度调节装置的可调节误差；

步骤2-5：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，若△θi＜0.90W_θ，则说明角度调节装置可调节误差满足要求，若△θi≥0.90W_θ，则说明角度调节装置可调节偏差不满足要求，需要调整加大角度调节装置可调节误差；

步骤3：完成适用于树形柱的角度和高度均可调的连接装置加工；

步骤4：确定柱中可伸缩装置调节误差量，并进行树形柱初步安装；

依据步骤1-2初步测定的模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的实际偏差△xi、△yi，依据实际偏差数值，通过调整高强螺栓在翼缘及腹板长圆孔的位置，对柱中可伸缩装置进行初步调整，通过调整可转动铰支座角度及树形柱底耳板间隙，对树形柱铰支座进行调整，调整完成后，将树形柱之间、树形柱与柱脚可转动铰支座之间进行初步安装，并对柱中可伸缩装置进行初拧；

步骤5：精确估算误差是否在柱端连接装置许可范围内；

步骤5-1：对初步安装完成后的树形柱进行二次三维测量，确定树形柱端板与模块化屋盖系统端板的相对位置误差，确定模块化屋盖系统在树形柱4个连接位置处的相对高度偏差△zri和实际角度偏差△θri；

步骤5-2：判断高度调节装置可调节误差是否满足要求，若△zri＜W_z，则说明高度调节装置可调节误差满足要求，若△zri≥W_z，则说明高度调节装置可调节误差不满足要求，需要返回步骤4调整树形柱安装或者调整加大高度调节装置可调节误差；

步骤5-3：判断角度调节装置可调节误差是否满足要求，若△θri＜W_θ，则说明角度调节装置可调节误差满足要求，若△θri≥W_θ，则说明角度调节装置可调节偏差不满足要求，需要返回步骤4调整树形柱安装或者调整加大角度调节装置可调节误差；

步骤6：确定柱端连接装置调节量；

步骤6-1：分别以单个树形柱上每个分叉柱的下连接板作为基准平面，以下连接板中心作为坐标原点（0,0,0），分别提取下连接板上的柱端高度调节装置的坐标（x1kj，y1kj，z1kj），分别提取模块化屋盖系统的上连接板上的柱端高度调节装置的坐标（x2kj，y2kj，z2kj），提取每个分叉柱的柱端角度调节装置在上连接板位置处的坐标（x3k，y3k，z3k），其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；

步骤6-2：计算每个柱端高度调节装置实际间距并校核伸长量，运用下列公式计算得到每个分叉柱的柱端高度调节装置实际上下板间距dkj；每个分叉柱的柱端角度调节装置实际间距Gk，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；；/>；

步骤6-3：计算每个柱端高度调节装置的调节量，每个柱端高度调节装置实际上下板间距dkj与初始值d0j的差值为△dkj，柱端角度调节装置实际上下板间距Gk与G0的差值为△Gk，初始值d0j和G0分别为柱端高度调节装置和柱端角度调整装置理论计算间距，△dkj为每个柱端高度调节装置调节量初始值，△Gk为柱端角度调节装置调节量初始值，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号；

步骤7：进行柱端连接装置初始调节并安装；

步骤7-1：按照△dkj对每个树形柱的柱端高度调节装置通过对套筒进行旋转，进而调整柱端高度调节装置的高度，△Dkj的计算公式如下所示，其中k为树形柱分叉柱的编号，j为柱端高度调节装置编号，通过降低高度调节装置的安装时整体高度，可便于高度调节装置安装；

△Dkj=△dkj-2；

步骤7-2：将步骤6-1调整好的各个柱端高度调节装置进行初步安装；

步骤7-3：运用测量设备再次对初步安装完成后的各个柱端高度调节装置顶与上连接板的剩余间距△Dkj进行测量，按照△Dkj的数值从小到大的顺序依次旋转第j个柱端高度调节装置的套筒，通过旋转套筒将每个高度提高4mm，通过提高柱端高度调节装置高度，将柱端连接装置与上连接板、下连接板顶紧，并将柱端连接装置的上连接板、下连接板与端板连接的高强螺栓进行初拧；

步骤7-4：将每个树形柱的柱端角度调节装置初步安装完成后，按照△Dkj大小调整量进行从大到小依次将柱端高度调节装置高度先减少2mm，之后再按照△Dkj数值大小按照从大到小的顺序依次通过旋转套筒将柱端高度调节装置高度再进行多轮降低，每个树形柱分叉的每个高度调节装置调整一次为一轮，每轮每个柱端高度调节装置每次降低1mm，每轮每次降低后测量旋转套筒时的扭矩，若扭矩为零，则之后停止减少该柱端高度调整装置高度；

步骤8：完成柱端连接装置及柱中可伸缩水平装置终拧；

步骤8-1：完成柱端连接装置的终拧，之后进行柱中可伸缩水平连接装置终拧；

步骤8-2：进行按照对称拧紧原则，将每个树形柱的柱端连接装置进行终拧。