本發(fā)明涉及建筑領域，尤其是一種用于空間鋼結(jié)構(gòu)的鋼球定位裝置。

背景技術(shù)：

空間網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)近年來在大跨度公共建筑中得到了廣泛應用，如機場航站樓、體育館等?？臻g網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)由圓鋼管和空心鋼球組成，圓鋼管在鋼球處交匯。空間網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)具有桿件和節(jié)點數(shù)量多、同一節(jié)點交匯桿件數(shù)量多的特點。為解決多桿交匯連接的問題，在桿件交匯處設置了空心鋼球。在空間網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，鋼球的安裝定位非常關鍵，工作量大且繁瑣。鋼球的空間定位應由其球心(x、y、z)三維坐標確定，但球心在球體內(nèi)部，無法直接觀測。目前施工現(xiàn)場的鋼球定位常采用下述方法來實現(xiàn)：在待安裝球體的下方放置一塊鋼板，通過調(diào)整下部支撐或設墊塊來調(diào)整鋼板的標高(鋼板標高與球心標高之間的距離應滿足與球相連構(gòu)件焊接的需要)。具體操作時，先將球心垂直投影到該鋼板上，再以該點為圓心，在其周圍確定三個點，各點到圓心的距離等于球體半徑，相鄰各點之間的距離大致相等。安裝球體時，先通過支架或吊架將球體置于設計標高處，然后以鋼板上的球心投影點為中心點平移球體，用線墜反復檢驗球體最大邊緣的投影，直到該投影完全落在三個預設點上。該測量方法的缺點：一、安裝精度較低。尤其是在有風天安裝時，線墜擺動較大，很難定位；二、安裝效率低。測量過程中需要由三點確定圓心位置，耗時耗力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可提高安裝精度與效率的用于空間鋼結(jié)構(gòu)的鋼球定位裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種用于空間鋼結(jié)構(gòu)的鋼球定位裝置，包括一個支架，支架的頂端設有定位桿，定位桿頂端坐標可通過支架進行調(diào)整，定位桿周圍設有呈等邊三角分布的三個定位塊，定位塊與螺桿螺紋配合，螺桿與設于支架上的三角形架連接，定位塊可沿螺桿的桿軸中心線運動，螺桿的頂端設有錐形齒輪a，與設于支架上的錐形齒輪b嚙合。

作為優(yōu)選，上述支架包括小立管、中間套管、外側(cè)套管，小立管的外壁螺紋與中間套管的內(nèi)壁螺紋配合，錐形齒輪b固定于中間套管上方，中間套管外設有與三角形架連接的外側(cè)套管，外側(cè)套管與中間套管之間以及中間套管與小立管之間設有限制其作相對運動的限位裝置。

作為優(yōu)選，上述限位裝置包括一個設于中間套管上的卡槽a和一個設于小立管上的卡槽b，卡槽a外側(cè)設有與其配合的制動環(huán)a和制動螺旋a，制動環(huán)a上部端面與外側(cè)套管下部端面通過齒牙咬合，卡槽b外側(cè)設有與其配合的制動環(huán)b和制動螺旋b，制動環(huán)b上部端面與中間套管下部端面通過齒牙咬合。

作為優(yōu)選，所述小立管底部設有小立管底盤并與基座板連接，基座板下方設有一個通過扣件與腳手架固定的基座托架，基座板和基座托架之間設有呈等邊三角分布的腳螺旋，腳螺旋與基座板之間通過球關節(jié)連接。

作為優(yōu)選，所述小立管底盤上設有一個圓水準器。

作為優(yōu)選，所述基座板上設有一個圓形開孔，基座板下方設有一個滑槽塊，滑槽塊長度大于基座板圓形開孔直徑，連接螺旋穿過滑槽塊、基座板圓形開孔與小立管底部內(nèi)側(cè)螺紋配合連接。

作為優(yōu)選，所述錐形齒輪a、錐形齒輪b外側(cè)設有護筒和蓋板。

作為優(yōu)選，所述螺桿下方設有與其對應的刻度尺，刻度尺與三角形架相連接。

發(fā)明有益的效果是：可通過調(diào)整定位桿頂端(x、y、z向)坐標的方式進行鋼球球心空間定位，鋼球下不需墊鋼板或墊塊，不需把鋼球球心投影到鋼板上；可通過三個定位塊和一個定位桿共四個控制點來保證鋼球就位，不須用線墜對準鋼球直徑任意三點的投影。顯著提高了鋼球的安裝精度和安裝速度；操作簡便，在刮風時也可使用；可直接固定在腳手架上，腳手板上無需再額外放置鋼板和墊塊作為支撐，減少施工成本；適用于任何直徑的鋼球。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖剖面圖；

圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)爆炸圖；

附圖標記說明：扣件1、基座托架2、腳螺旋3、基座板4、球關節(jié)5、連接螺旋6、滑槽塊7、小立管底盤8、小立管9、中間套管10、外側(cè)套管11、制動環(huán)a12、制動環(huán)b13、圓水準器14、護筒15、蓋板16、定位塊17、刻度尺18、螺桿19、錐形齒輪a20、錐形齒輪b21、定位桿22、三角形架23、制動螺旋a24、制動螺旋b25、卡槽a26、卡槽b27。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

實施例：如圖1-圖3所示，由扣件1、基座托架2、腳螺旋3、基座板4、球關節(jié)5、連接螺旋6、滑槽塊7組成基座部分?？奂?構(gòu)造和施工現(xiàn)場的腳手架扣件完全相同，在與基座托架2連接處可360度轉(zhuǎn)動?；屑?和基座板4間有腳螺旋3，旋轉(zhuǎn)腳螺旋3可調(diào)節(jié)基座托架2和基座板4的距離，使圓水準器14的氣泡居中，從而保證基座板4水平?；?下部的螺桿上端有球關節(jié)5，可360度轉(zhuǎn)動。連接螺旋6能沿滑槽塊7平動，滑槽塊7固定在基座板4底面并能繞滑槽塊7一端轉(zhuǎn)動。擰緊連接螺旋6能使小立管底盤8固定在基座板4上并緊密貼合。

小立管底盤8與小立管9相連在一起。小立管9外側(cè)依次為中間套管10、外側(cè)套管11。小立管9為實心鋼管，中間套管10和外側(cè)套管11為空心鋼管，小立管9外壁有螺紋，中間套管10內(nèi)壁有螺紋，二者螺紋咬合。外側(cè)套管11內(nèi)外壁均無螺紋。中間套管10、外側(cè)套管11下部端面有齒牙，制動環(huán)b13、制動環(huán)a12上部端面有齒牙。

中間套管10外壁有卡槽a26，制動螺旋a24上的螺桿穿過制動環(huán)a12壁的孔伸入卡槽a26內(nèi)。制動螺旋a24置于卡槽a26上部并擰緊時，制動環(huán)a12與中間套管10卡緊，制動環(huán)a12上部端面齒牙與外側(cè)套管11下部端面齒牙咬合，導致外側(cè)套管11與中間套管10之間無相對運動。

小立管9外壁有卡槽b27，制動螺旋b25上的螺桿穿過制動環(huán)b13壁的孔伸入卡槽b27內(nèi)。制動螺旋b25置于卡槽b27上部并擰緊時，制動環(huán)b13與小立管9卡緊，制動環(huán)b13上部端面齒牙與中間套管10下部端面齒牙咬合，中間套管10與小立管9之間無相對運動。

中間套管10與錐形齒輪b21、定位桿22連接為一體，外側(cè)套管11與三角形架23連接為一體，螺桿19一端與錐形齒輪a20連接為一體，另一端嵌入三角形架23。螺桿19穿過定位塊17且與定位塊17內(nèi)部螺紋咬合，定位塊17可沿刻度尺18平動。錐形齒輪a20與錐形齒輪b21嚙合。

原理：三個定位塊確定一個等邊三角形，等邊三角形的中心與定位桿的軸心重合，由定位桿頂端和三個定位塊頂端共四點來確定一個鋼球的空間位置。當鋼球置于定位桿頂端時，由三個組成等邊三角形的定位塊來保證鋼球球心與定位桿軸心重合。

使用方法(假定球心坐標為x、y、z，球半徑為r)：

一、初步定位：把扣件1固定于腳手架的鋼管上，把定位桿22頂端作為該裝置的測設點，測設點的理論三維坐標為(x、y、z-r)。此時該裝置的初步定位位置與最終理論測設位置偏差不應超過100mm。

二、擰緊連接螺旋6，使小立管底盤8和基座板4完全貼合。

三、旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋3，使圓水準器14水泡居中，目的是保證基座板4水平。

四、用現(xiàn)場測量儀器先找到測設點(x、y、(z–r))，然后擰松連接螺旋6，調(diào)整小立管底盤8的位置，使定位桿22頂端水平坐標為(x、y)，再擰緊連接螺旋6。假定此時制動螺旋a24和制動螺旋b25均呈放松狀態(tài)。

五、把制動環(huán)a12向上推，使制動環(huán)a12上端的齒牙與外側(cè)套管11下端的齒牙咬合，然后把制動螺旋a24的螺桿擰入卡槽a26。此時制動螺旋a24為擰緊狀態(tài)，制動螺旋b25為放松狀態(tài)。

六、轉(zhuǎn)動三角形架23(此時外側(cè)套管11和中間套管10間有齒牙約束不可相對運動，小立管9與中間套管10間可相對運動)，三角形架23帶動外側(cè)套管11和中間套管10同步轉(zhuǎn)動，因小立管9外壁與中間套管10內(nèi)壁有螺紋咬合，所以三角形架23轉(zhuǎn)動時中間套管10上升帶動三角形架23上部零件包括定位桿22一起上升，等定位桿22頂部尖頭的z向坐標為(z–r)時停止轉(zhuǎn)動三角形架23。

七、把制動環(huán)b13向上推，使制動環(huán)b13上端與中間套管10下端的齒牙咬合，然后把制動螺旋b25的螺桿擰入卡槽b27，放松制動螺旋a24。此時制動螺旋b25為擰緊狀態(tài)，制動螺旋a24為放松狀態(tài)。

八、轉(zhuǎn)動三角形架23(此時中間套管10與小立管9間有齒牙約束不能發(fā)生相對運動，外側(cè)套管11可隨三角形架23轉(zhuǎn)動),由于中間套管10被固定不能運動，所以與之相連的錐形齒輪b21也不能運動，但錐形齒輪a20和螺桿19可以轉(zhuǎn)動，從而帶動定位塊17沿螺桿19和刻度尺18移動。每種直徑的鋼球在刻度尺18上均有標記點。待定位塊17移至鋼球直徑為r的刻度標記點時停止轉(zhuǎn)動三角形架23，擰緊制動螺旋a24。

九、吊裝鋼球至定位桿22頂部和定位塊17圍成的區(qū)域時，鋼球在重力作用下，自動就位。至此完成一個鋼球的定位工作。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。