專利名稱：空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法及定位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間結(jié)構(gòu)安裝構(gòu)件的空間定位方法及其定位裝置，屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
技術(shù)背景大跨度空間結(jié)構(gòu)往往是衡量建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，也是一個(gè)文明發(fā)展程度的象 征，因此，世界各國都十分重視大跨度空間結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)研究、應(yīng)用與發(fā)展。近二十年來，大跨度空間結(jié)構(gòu)，包括傳統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、立體桁架結(jié)構(gòu)，得到了迅速的發(fā)展；一 些新型大跨度空間結(jié)構(gòu)，諸如組合網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、空腹網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、斜拉網(wǎng)格結(jié) 構(gòu)、張弦梁結(jié)構(gòu)、弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、折疊式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、空間索桁結(jié)構(gòu)、鳥巢型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、多面 體空間剛架結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)及索膜結(jié)構(gòu)相繼問世或引入國內(nèi)，也得到了明顯的發(fā)展?？臻g結(jié)構(gòu)的形式不斷創(chuàng)新，科技成果十分豐富，并且具有我國自己的特色。特別是2008年北京奧 運(yùn)會、2010年上海世博會與廣州亞運(yùn)會的申辦成功，為大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用提供了 新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，近年來已經(jīng)展示了形態(tài)各異的空間結(jié)構(gòu)，在體育館、展覽館、航站樓、影 劇院、車站、大型商場、飛機(jī)庫、工廠車間、煤棚與倉庫等建筑中得到更為廣泛的應(yīng)用，為 建設(shè)與城市的繁榮、美化起到了畫龍點(diǎn)睛的作用。隨著各種形態(tài)各異的空間結(jié)構(gòu)相繼問世， 空間結(jié)構(gòu)安裝時(shí)構(gòu)件的空間定位問題就成為擺在廣大工程技術(shù)人員面前的一個(gè)重要問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種球內(nèi)空間定位點(diǎn)經(jīng)過等效轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換后，使其便于測量且精確 度高的空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法及定位器。 本發(fā)明的目的是通過下述措施實(shí)施的-空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法是1) 在工作平臺上先對空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器進(jìn)行定位，把無法測量的空間球置于空間結(jié) 構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器上；2) 將球內(nèi)空間定位點(diǎn)(球心)等效轉(zhuǎn)移到可以測量的球體表面①當(dāng)球節(jié)點(diǎn)是整個(gè)空心球或螺栓球時(shí)，則球體與空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器頂托的接觸點(diǎn)即 為可以測量點(diǎn)；②當(dāng)球節(jié)點(diǎn)是削冠球時(shí)，則球體與空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器頂托接觸的球缺面的圓心即為 可以測量點(diǎn)；3)再將球內(nèi)的空間定位點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成為一個(gè)二維平面坐標(biāo)及一個(gè)面外的相對 標(biāo)高Q這時(shí)把工作平臺或空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器的頂托表面定為一個(gè)水平參照平面，將所有空間結(jié)構(gòu)球內(nèi)空間定位點(diǎn)垂直地投影轉(zhuǎn)換到該水平參照平面上；②再在水平參照平面上測設(shè)空間結(jié)構(gòu)球內(nèi)空間定位點(diǎn)的平面位置，然后從每個(gè)球內(nèi)空間 定位點(diǎn)的平面位置垂直向上或垂直向下測設(shè)球內(nèi)空間定位點(diǎn)，使測設(shè)間距等于原空間結(jié)構(gòu)球 內(nèi)空間定位點(diǎn)到水平參照平面的距離，則該空間定位點(diǎn)就是實(shí)際空間結(jié)構(gòu)的球內(nèi)空間定位點(diǎn)。為實(shí)施空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法而專們設(shè)計(jì)的空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器，由套筒垂直'庫 接在底板中心組成的底座、螺桿垂直焊接在頂板下表面中心組成的頂托、與螺桿匹配的升降 調(diào)節(jié)螺母和定位調(diào)節(jié)螺栓構(gòu)成，升降調(diào)節(jié)螺母活動(dòng)定位連接在套筒的上端，由升降調(diào)節(jié)螺母 控制升降的螺桿下段吻合地插在套筒內(nèi)，頂板上有構(gòu)成等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)的與定位調(diào)節(jié)螺 栓匹配的螺孔，等邊三角形的重心與頂板的中心重合。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)l.將不能測量的空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的空間定位點(diǎn)(球心)變?yōu)榭梢?測量的空間點(diǎn)，由不可控狀態(tài)變?yōu)榭煽貭顟B(tài)；2.將不便于測量的空間定位點(diǎn)(球心)變?yōu)榉?便測量的平面點(diǎn)和面外相對標(biāo)高，測量更加方便，測量精度更高3.可大大減小安裝偏心， 減小因偏心而對結(jié)構(gòu)造成的不良影響。4.因測量及安裝效率的提高，施工進(jìn)度大大提高。


圖1是本發(fā)明的空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器。
具體實(shí)施方式
運(yùn)用本發(fā)明進(jìn)行空間剛架結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，首先應(yīng)對空間定位點(diǎn)(球心)進(jìn)行等效轉(zhuǎn)移，即 將無法測量的球內(nèi)空間定位點(diǎn)(球心)等效轉(zhuǎn)移到可以測量的球體表面。實(shí)際上的空間定位 點(diǎn)球心位置在球體內(nèi)部，安裝時(shí)不能直接測量，需將實(shí)際空間定位點(diǎn)(球心)等效轉(zhuǎn)移到球 體表面。對于削冠球體的空間定位點(diǎn)是等效轉(zhuǎn)移，到其底部圓面的圓心，削冠空心球體的球 心必在通過該圓心并垂直底部圓面的垂線上，當(dāng)削冠空心球底部圓面水平時(shí)，削冠空心球的 球心位置也必在該圓心的正上方，距圓心的距離等于球體半徑減去球缺高度。應(yīng)用時(shí)只需確 定底部圓面圓心的位置也就確定了空間定位點(diǎn)，即球心的位置。對焊接整體空心球或螺栓球不需使用該方法來定位，因?yàn)楹附诱w空心球和螺栓球的等效轉(zhuǎn)移點(diǎn)必在這兩類球體與空間 結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器上表平面的接觸點(diǎn)處。同時(shí)，應(yīng)對整個(gè)空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即將空間定位點(diǎn)(球心)的三維空間坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換為一個(gè)二維平面坐標(biāo)及一個(gè)面外相對標(biāo)高，在安裝空間結(jié)構(gòu)時(shí)，若直接測設(shè)空間定位 點(diǎn)球心位置，測設(shè)難度較大，若將一個(gè)空間定位點(diǎn)(球心)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成一個(gè)二維平面 坐標(biāo)及一個(gè)面外相對標(biāo)高時(shí)，測設(shè)就相對容易實(shí)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及安裝方法 確定一個(gè)水平參照平面，所有的空間定位點(diǎn)(球心)全部垂直投影轉(zhuǎn)換到該水平參照平面上， 即空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器上表平面，安裝時(shí)，先在該水平參照平面上測設(shè)空間定位點(diǎn)(球心) 的平面位置，然后從每個(gè)空間定位點(diǎn)的平面位置垂直向上或向下測設(shè)空間定位點(diǎn)，使測設(shè)間 距等于原空間定位點(diǎn)到空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器上表平面的距離，則該空間定位點(diǎn)就是頭'際空 間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的空間定位點(diǎn)(球心)。參照圖1，球節(jié)點(diǎn)安放時(shí)，應(yīng)使用空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)(焊接空心球或螺栓球)定位器進(jìn)行 定位，空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器由底座、頂托、升降調(diào)節(jié)螺母3和定位調(diào)節(jié)螺栓6四個(gè)部件組 成。底座由底板1和垂直的套筒2焊接而成，套筒2位于底板1中心，其作用是保證空間結(jié) 構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器穩(wěn)固地?cái)R置在操作平臺上，并作為頂托升降運(yùn)動(dòng)的反力支座；頂托由頂板5 和與其垂直的螺桿4焊接而成，螺桿4位于頂板5下面中心，螺桿4與套筒2吻合相配，其 螺紋與升降調(diào)節(jié)螺母3匹配，轉(zhuǎn)動(dòng)升降調(diào)節(jié)螺母3能使頂托上下運(yùn)動(dòng)，微調(diào)空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn) 的標(biāo)高；頂板5上有三個(gè)構(gòu)成等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)的與定位調(diào)節(jié)螺栓6匹配的螺孔，當(dāng)定位 整體焊接空心球和螺栓球節(jié)點(diǎn)時(shí)，將定位調(diào)節(jié)螺栓6正向擰進(jìn)，使螺栓端面與球體接觸，螺 栓端面與球體接觸時(shí)三個(gè)螺栓的伸出長度應(yīng)保證—樣，否則，球體與頂板5上表面接觸點(diǎn)不 在頂板5上表面的中心，也就不能保證球心位置的準(zhǔn)確。定位調(diào)節(jié)螺栓6只對整體焊接空心 球和螺栓球節(jié)點(diǎn)有用，對削冠焊接空心球節(jié)點(diǎn)沒有用，當(dāng)定位削冠焊接空心球時(shí)，將定位調(diào) 節(jié)螺栓6反向擰出，使螺栓端面略低于頂托的頂板5上表面。
權(quán)利要求
1、一種空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法1)在工作平臺上先對空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器進(jìn)行定位，把無法測量的空間球置于空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器上；2)將球內(nèi)空間定位點(diǎn)等效轉(zhuǎn)移到可以測量的球體表面①當(dāng)球節(jié)點(diǎn)是整個(gè)空心球或螺栓球時(shí)，則球體與空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器頂托的接觸點(diǎn)即為可以測量點(diǎn)；②當(dāng)球節(jié)點(diǎn)是削冠球時(shí)，則球體與空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器頂托接觸的球缺面的圓心即為可以測量點(diǎn)；3)再將球內(nèi)的空間定位點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成為一個(gè)二維平面坐標(biāo)及一個(gè)面外的相對標(biāo)高①這時(shí)把工作平臺或空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器的頂托表面定為一個(gè)水平參照平面，將所有空間結(jié)構(gòu)球內(nèi)空間定位點(diǎn)垂直地投影轉(zhuǎn)換到該水平參照平面上；②再在水平參照平面上測設(shè)空間結(jié)構(gòu)球內(nèi)空間定位點(diǎn)的平面位置，然后從每個(gè)球內(nèi)空間位點(diǎn)的平面位置垂直向上或垂直向下測設(shè)球內(nèi)空間定位點(diǎn)，使測設(shè)間距等于原空間結(jié)構(gòu)球內(nèi)空間定位點(diǎn)到水平參照平面的距離，則該空間定位點(diǎn)就是實(shí)際空間結(jié)構(gòu)的球內(nèi)空間定位點(diǎn)。
2、 為實(shí)施權(quán)利要求1所述的方法而專們設(shè)計(jì)的空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)定位器，其特征在于由 套筒(2)垂直焊接在底板(1)中心組成的底座、螺桿(4)垂直焊接在頂板(5)下表面中 心組成的頂托、與螺桿(4)匹配的升降調(diào)節(jié)螺母(3)定位調(diào)節(jié)螺栓(6)構(gòu)成，升降調(diào)節(jié)螺 母(3)活動(dòng)定位連接在套筒(2)的上端，由升降調(diào)節(jié)螺母(3)控制升降的螺桿(4)下段 吻合地插在套筒(2)內(nèi)，頂板(5)上有構(gòu)成等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)的與定位調(diào)節(jié)螺栓(6)匹 配的螺孔，等邊三角形的重心與頂板(5)的中心重合。
全文摘要
空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的定位方法和定位器，方法是把無法測量空間球的球心等效轉(zhuǎn)移到可測量的球表面，將球心的三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成二維平面坐標(biāo)及面外相對標(biāo)高，實(shí)施時(shí)，將所有的球心全部投影轉(zhuǎn)換到水平參照平面上，安裝時(shí)，在該平面上測設(shè)球心的平面位置，再在該位置垂直向上或向下測設(shè)球心，即為實(shí)際空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)的球心。定位器由套筒垂直焊接在底板上組成底座、螺桿垂直焊接在頂板下組成頂托、與螺桿匹配的螺母和螺栓構(gòu)成，螺母活動(dòng)定位于套筒上端，螺桿下段插在套筒內(nèi)，頂板上有構(gòu)成等邊三角形的與螺栓匹配的螺孔，三角形重心與頂板中心重合。本發(fā)明將球心變?yōu)榭蓽y量點(diǎn)，并變?yōu)槠矫纥c(diǎn)和面外相對標(biāo)高，測量更方便且精度更高，安裝偏心小，工作效率高。
文檔編號E04C3/04GK101240565SQ200710306840
公開日2008年8月13日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者挺 何, 俞水其, 揚(yáng) 劉, 周觀根, 蔣建華 申請人:浙江東南網(wǎng)架股份有限公司