专利名称：异形构件的虚拟四面体顶点测量定位方法
技术领域：
本发明涉及结构或构件施工安装的测量定位方法，尤其是涉及一种异形构 件的虚拟四面体顶点测量定位方法。
技术背景现代建筑造型更加强调与环境和地域文化的融合，并使建筑物形体越来越 美观与个性化。对于采用方形、矩形、不对称梯形等非圆形截面钢管作为结构 杆件的异形体钢结构，独特的建筑造型给安装施工带来很大难度。由于异形体 结构杆件的长度不相同、与地面垂直夹角不相同、各杆件之间的平面夹角也相 不同。每个节点汇聚连接了数根杆管，多根不同截面类型钢管且轴线不完全汇 交于一点的特性造成节点异形，给施工安装前的测量定位带来很大困难。准确的测量定位是决定异形体钢结构高精度施工安装的关键。因为钢结构 安装顺序一般是遵循先节点后杆件原则，所以把异形节点准确定位安放在临时 胎架上是施工的关键点和难点。异形节点上有许多连接杆件的相贯口，测量定 位一个节点不仅包含该节点的平面和高程位置，而且包括所有与该节点连接杆 件的朝向，因此，钢结构施工测量定位的一般方法，即以构件轴线为基准的 测量对位方法，将不能或非常不方便应用于异形体结构工程施工中。 发明内容本发明的目的在于提供一种异形构件的虚拟四面体顶点测量定位方法，是 主要针对异形体钢结构及其构件的测量定位方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下1) 在一个异形节点三维体设计图上取四个不在同一平面内的点构成一个虚 拟四面体，依据设计图纸计算出这四个点的三维坐标，然后在异形节点三维体 实物上作出这四个点的相应标记。2) 选择该异形节点三维体上四个点中的任意一点作为该异形节点三维体的 测量主控制点，把其余三个点作为测量辅控制点。3) 把异形节点三维体吊起就位时，首先测量人员在测量点位置用全站仪监测主控制点的三维坐标，施工人员位于该异形节点三维体的胎架上，借助手拉葫 芦、千斤顶辅助设备进行调整，以准确控制主控制点的平面位置与标高。4) 施工人员在胎架上借助手拉葫芦、千斤顶辅助设备，把该异形节点三维体以主控制点为中心进行平面的和立面的三维旋转调整，直至其余三个辅控制点 的坐标监测读数与计算值准确拟合，把该异形节点三维体测量安放准确后，及 时把它点焊在胎架的定位装置上作临时固定。 本发明与背景技术相比具有的有益效果是-1、 原理简单，方法可靠，实施方便，工效高。仅通过测量定位不在同一平 面内的四个点，就能达到准确测量控制一个异形节点三维体的空间位置与方向 的目的，免去了传统方法需逐一测量对位异形节点三维体上各根杆件轴线的繁 琐工作，不仅解决了工程难题，而且大大简化了测量定位校正工作。由于本发 明原理简单、方法可靠，不仅保证了测量定位精度，而且还提高了工作效率。2、 适用范围广。本发明方法可应用于连接任意多杆件的异形节点三维体， 无论一个异形节点三维体上有多少个连接杆件的相贯口，只要根据本发明的原 理和方法并按照本发明的步骤，在该异形节点三维体上确定不在同一平面内的 四个点构成一个虚拟四面体，就能准确完成测量定位该异形节点三维体的空间 位置与方向。
图l是异形体结构立面示意图。图2是部分异形节点示意。图3是本发明方法原理图。
具体实施方式
实施例如图1所示一个异形体结构，其节点由类似图2所示的异形节点三维体组 成。以如图3所示一个异形节点三维体为例，在该异形节点三维体设计图上取 四个不在同一平面内的点1、 2、 3、 4构成一个虚拟四面体，其中点1为最高点， 依据设计图纸计算出这四个点的三维坐标，然后在异形节点三维体实物上作出 这四个点的相应标记。除了考虑测量读数方便外，在选择虚拟四面体时应使六 条边的长度尽可能相近且长度尽可能长。选择该异形节点三维体的最高点1作 为测量主控制点(也可选择其它任意一点)，把与其余三个点作为测量辅控制点。 把异形节点三维体吊起就位时，首先测量人员在0点位置用全站仪监测主控制 点1的三维坐标，施工人员位于该异形节点三维体的胎架上，借助手拉葫芦、 千斤顶等辅助设备进行调整，以精确控制主控制点1的平面位置与标高。然后， 施工人员在胎架上借助手拉葫芦、千斤顶等辅助设备，把该异形节点三维体以 主控制点l为中心进行平面的和立面的三维旋转调整，直至2、 3、 4三个辅控制点的坐标监测读数与计算值准确拟合。根据几何学原理可知，四个不在同一 平面内的点可确定一个四面体，当其四个点的三维坐标唯一时，该四面体的位置与方向是唯一的。因为由l、 2、 3、 4点构成的虚拟四面体来源于一个特定的 异形节点三维体，虚拟四面体与该异形节点三维体的相对位置是恒定的，所以 用本发明方法所测量定位的该异形节点三维体的位置与方向也是唯一的。无论 对于哪一个异形节点三维体，只要保证了由它所构建的虚拟四面体测量定位的 精确，就能保证该异形节点三维体测量定位的精确。把异形节点三维体逐一吊装到各自的临时胎架上，用本发明方法分别对它 们进行测量定位。考虑到实际工程中，构件制作、测量仪器、胎架安装等存在 着不可避免的误差，所以，应用本发明方法时可在异形节点三维体上再多选择 若干个点以便进行复核校正。把异形节点三维体测量安放准确后，及时把它点 焊在胎架的定位装置上作临时固定。异形节点三维体吊装完成后开始吊装杆件， 把杆件吊装到位并与异形节点三维体轴线对中准确后，及时点焊异形节点三维 体与杆件进行临时连接。当与一个异形节点三维体相连接的至少三个方向的杆 件吊装对位临时连接固定好后，再进行异形节点三维体与杆件的正式焊接。焊 接采用以异形节点三维体为中心对称、异形节点三维体与各杆件同时焊接的方 法，以抵消焊接应力与焊接变形。
权利要求
1. 一种异形构件的虚拟四面体顶点测量定位方法，其特征在于该方法的步骤如下1)在一个异形节点三维体设计图上取四个不在同一平面内的点构成一个虚拟四面体，依据设计图纸计算出这四个点的三维坐标，然后在异形节点三维体实物上作出这四个点的相应标记；2)选择该异形节点三维体上四个点中的任意一点作为该异形节点三维体的测量主控制点，把其余三个点作为测量辅控制点；3)把异形节点三维体吊起就位时，首先测量人员在测量点位置用全站仪监测主控制点的三维坐标，施工人员位于该异形节点三维体的胎架上，借助手拉葫芦、千斤顶辅助设备进行调整，以准确控制主控制点的平面位置与标高；4)施工人员在胎架上借助手拉葫芦、千斤顶辅助设备，把该异形节点三维体以主控制点为中心进行平面的和立面的三维旋转调整，直至其余三个辅控制点的坐标监测读数与计算值准确拟合，把该异形节点三维体测量安放准确后，及时把它点焊在胎架的定位装置上作临时固定。
全文摘要
本发明公开了一种异形构件的虚拟四面体顶点测量定位方法。在一个异形节点三维体取四个不在同一平面内的点构成一个虚拟四面体，计算出这四个点的三维坐标，在节点实物上作出这四个点的相应标记；选择任意一点作为该节点的主控制点，其余点为辅控制点；把节点吊起就位时，首先在测量点位置用全站仪监测主控制点的三维坐标，在节点的胎架上，借助设备进行调整，以准确控制主控制点的平面位置与标高；把该节点以主控制点为中心进行平面的和立面的三维旋转调整，直至其余三个辅控制点的坐标监测读数与计算值拟合，把该节点测量安放准确后，焊在胎架的定位装置上作临时固定。本发明原理简单，方法可靠，实施方便，工效高，适用范围广。
文档编号G01C15/00GK101255767SQ20081006089
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者新 卓, 吴建挺, 楼道安, 蒋金生, 宇 齐 申请人:浙江大学;浙江展诚建设集团股份有限公司;中天建设集团有限公司