多維空間鋼結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點(diǎn)定位施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及國(guó)際專利分類E04G建筑材料或建筑構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)的施工方法和設(shè)備技術(shù)，尤其是多維空間鋼結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點(diǎn)定位施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足建筑物形體美觀、復(fù)雜以及富有個(gè)性化要求，應(yīng)用復(fù)雜多變空間異形鋼結(jié)構(gòu)的建筑物越來越普遍，新的鋼結(jié)構(gòu)形式通常采用多個(gè)分支節(jié)點(diǎn)和空間面的折板鋼架完成復(fù)雜造型，但該類鋼構(gòu)件空間吊裝工作量繁瑣，以及常規(guī)方法難以有效的控制安裝精度。
[0003]鋼結(jié)構(gòu)工程由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成；各構(gòu)件或部件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘連接的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強(qiáng)，故鋼結(jié)構(gòu)工程用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜；材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學(xué)的基本假定；材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動(dòng)力荷載；建筑工期短；其工業(yè)化程度高，可進(jìn)行機(jī)械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]根據(jù)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展正在緊盯海洋石油工程裝備、鋼結(jié)構(gòu)住宅、鋼結(jié)構(gòu)橋梁等三大領(lǐng)域。海洋石油的產(chǎn)量在2015年要達(dá)到I億噸，海洋工程裝備企業(yè)的目標(biāo)是要為深海1500米?3000米的開采提供大量裝備；鋼結(jié)構(gòu)住宅符合綠色環(huán)保、節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策，其工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)品具有廣闊和無限的市場(chǎng)空間；另外，鋼結(jié)構(gòu)橋梁在日本占到41 %，美國(guó)占到33%，由全國(guó)59萬座公路橋梁中鋼結(jié)構(gòu)橋梁不足I %，鐵路系統(tǒng)新建線路以橋代路，80%均是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁，此可見我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距。
[0005]另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑重量輕、強(qiáng)度高、整體剛性好、變形能力強(qiáng)。建筑物自重僅是磚混結(jié)構(gòu)的五分之一，可抵抗每秒70米的颶風(fēng)，使生命財(cái)產(chǎn)能得到有效的保護(hù)。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)全部采用冷彎薄壁鋼構(gòu)件體系組成，鋼骨采用超級(jí)防腐高強(qiáng)冷軋鍍鋅板制造，有效避免鋼板在施工和使用過程中的銹蝕的影響，增加了輕鋼構(gòu)件的使用壽命，結(jié)構(gòu)壽命可達(dá)100年。
[0006]但是，鋼結(jié)構(gòu)工程中質(zhì)量問題的缺點(diǎn)也現(xiàn)實(shí)存在，比如(一)鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量問題的復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在引發(fā)質(zhì)量問題的因素繁多，產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因也復(fù)雜，即使是同一性質(zhì)的質(zhì)量問題，原因有時(shí)也不一樣，從而質(zhì)量問題的分析、判斷和處理增加了復(fù)雜性。例如焊接裂縫，其既可發(fā)生在焊縫金屬中，也可發(fā)生在母材熱影響中，既可在焊縫表面，也可在焊縫內(nèi)部；裂縫走向既可平行于焊道，也可垂直于焊道，裂縫既可能是冷裂縫，也可能是熱裂縫；產(chǎn)生原因也有焊接材料選用不當(dāng)和焊接預(yù)熱或后熱不當(dāng)之分。(二)鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量問題的嚴(yán)重性表現(xiàn)在:一般的，影響施工順利進(jìn)行，造成工期延誤，成本增加，嚴(yán)重的，建筑物倒塌，造成人身傷亡，財(cái)產(chǎn)受損，引起不良的社會(huì)影響。(三)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量問題還將隨著外界變化和時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷地發(fā)展變化，質(zhì)量缺陷逐漸體現(xiàn)。例如，鋼構(gòu)件的焊縫由于應(yīng)力的變化，使原來沒有裂縫的焊縫產(chǎn)生裂縫:由于焊后在焊縫中有氫的活動(dòng)的作用便可產(chǎn)生延遲裂縫。又如構(gòu)件長(zhǎng)期承受過載，則鋼構(gòu)件要產(chǎn)生下拱彎曲變形，產(chǎn)生隱患。(四)由于現(xiàn)有建筑都是以混凝土結(jié)構(gòu)為主，從事建筑施工的管理人員和技術(shù)人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的制作和施工技術(shù)相對(duì)比較生疏，具體施工人員更不懂鋼結(jié)構(gòu)工程中包括節(jié)點(diǎn)安裝定位的科學(xué)施工方法，導(dǎo)致施工過程中的事故時(shí)常發(fā)生。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中，安裝施工時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)吊裝就位后，應(yīng)對(duì)構(gòu)件定位軸線、標(biāo)高等設(shè)計(jì)要求控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量做好標(biāo)記，對(duì)吊裝對(duì)接接頭質(zhì)量進(jìn)行焊前檢查。關(guān)于多維空間結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)安裝定位施工的技術(shù)已公開專利文獻(xiàn)較少。
[0008]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201110089762，多維空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，包括上固定板、下固定板和兩塊鉸接板，上固定板和下固定板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩塊鉸接板平行焊接在下固定板上，兩塊鉸接板上設(shè)有位置相對(duì)的通孔。在使用時(shí)將上固定板的上端面和豎向的鋼構(gòu)件的端面進(jìn)行焊接，再利用兩塊鉸接板夾持基于水平位置的鋼構(gòu)件，通過螺栓穿入通孔并且貫穿水平鋼構(gòu)件使水平鋼構(gòu)件可以繞螺栓在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這樣，對(duì)于復(fù)雜的空間鋼結(jié)構(gòu)體系，通過該節(jié)點(diǎn)連接裝置，將兩個(gè)連接面不統(tǒng)一，不能直接進(jìn)行焊接的構(gòu)件進(jìn)行固定，起到中間轉(zhuǎn)換的作用。
[0009]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201310045117.7申請(qǐng)日:2013-02_05，鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)式仿形定位架，包括底架，底架上設(shè)有仿形定位板，仿形定位板上口輪廓與支撐節(jié)點(diǎn)支撐面的形狀相配合，底架下設(shè)有高度調(diào)節(jié)件。
[0010]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210185150.5申請(qǐng)日:2012-06_07，一種可調(diào)節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)支座定位裝置，涉及一種支撐在混凝土結(jié)構(gòu)上的鋼結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)的可調(diào)節(jié)定位裝置。可調(diào)節(jié)定位裝置包括定位裝置和調(diào)節(jié)裝置；定位裝置包括支架、錨固板與調(diào)節(jié)環(huán)板；支架、錨固板與調(diào)節(jié)環(huán)板采用焊接連接方式組成整體；錨固板沿中線均勻設(shè)置安裝孔，錨栓或錨筋穿過安裝孔再與錨固板接觸位置采用圍焊焊接連接；調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)錨栓、調(diào)節(jié)螺母、墊片、調(diào)節(jié)孔與調(diào)節(jié)環(huán)板；調(diào)節(jié)錨栓與混凝土結(jié)構(gòu)連接；調(diào)節(jié)錨栓穿過墊片中心安裝孔，通過抒緊調(diào)節(jié)螺母與調(diào)節(jié)錨栓和墊片進(jìn)行固定。
[0011]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200810180512.5申請(qǐng)日:2008-11_28，鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測(cè)控方法，涉及鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助施工方法，尤其是一種預(yù)拼裝、安裝的鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測(cè)控方法。該方法利用全站儀對(duì)構(gòu)件進(jìn)行精確三維定位掃描測(cè)量，在構(gòu)件上做出N個(gè)點(diǎn)，然后將測(cè)量點(diǎn)輸入到AUTOCAD中建模，做出實(shí)際三維構(gòu)件模型，再利用計(jì)算機(jī)中已建好的理論模型，兩者進(jìn)行模型復(fù)合，即可得出實(shí)際構(gòu)件的加工偏差，然后根據(jù)偏差性質(zhì)制定修整方案，修整完成后再測(cè)量建模、復(fù)模、修整直至符合要求。
[0012]建設(shè)部關(guān)于2005-2006年度國(guó)家級(jí)工法名單的公示，YJGF162-2006空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面自動(dòng)測(cè)量快速定位施工工法，采用高精度測(cè)量?jī)x器進(jìn)行空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維定位?，F(xiàn)有相關(guān)改進(jìn)技術(shù)少見公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種多維空間鋼結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點(diǎn)定位施工方法，控制其在安裝過程中的尺寸偏差，保證安裝精度。
[0014]本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):1)通過設(shè)計(jì)給予的節(jié)點(diǎn)4工作點(diǎn)與各端口 3中心點(diǎn)之間的尺寸關(guān)系，得出節(jié)點(diǎn)4各端口 3的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值，建立節(jié)點(diǎn)三維空間模型；
[0015]2)使用測(cè)定儀I對(duì)節(jié)點(diǎn)4實(shí)體進(jìn)行外形尺寸檢測(cè)，對(duì)節(jié)點(diǎn)4各端口進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量，所得相對(duì)坐標(biāo)值通過繪圖軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換為幾何圖形即實(shí)體模型；
[0016]3)將實(shí)體模型與設(shè)計(jì)模型，即理論值坐標(biāo)點(diǎn)與點(diǎn)連接的線條組合進(jìn)行擬合，節(jié)點(diǎn)4即所測(cè)坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換的實(shí)體模型圖與設(shè)計(jì)值轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)模型圖相互作比較，通過對(duì)實(shí)體模型的移動(dòng)，使實(shí)體模型達(dá)到理論最佳位置，所得的各點(diǎn)坐標(biāo)值為擬合值也是最佳控制坐標(biāo)值。
[0017]尤其是，其中，擬合方法包括:
[0018]a、將實(shí)體模型與設(shè)計(jì)模型通過繪圖軟件相互重疊，在圖形四周找出端口 3與端口3控制點(diǎn)相近的“十”連接線，移動(dòng)兩圖形“十”字連接線相重疊擬合；
[0019]b、將擬合后的實(shí)體模型移到建筑坐標(biāo)系，得出實(shí)體模型各端口 3控制點(diǎn)坐標(biāo)，即為最佳控制點(diǎn)坐標(biāo)；
[0020]C、將最佳控制值與設(shè)計(jì)值的各端口 3偏差參照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，未超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的節(jié)點(diǎn)4為檢測(cè)合格。
[0021]尤其是