本发明涉及土木工程中的桁架式钢结构的连接施工技术领域，具体讲是一种在桁架式钢结构的型钢立柱上安装悬挑钢梁时对其悬挑端进行纠偏矫正的手动式装置及利用该装置施工悬挑钢梁的方法。
背景技术：
大型场馆多采用由钢横梁及型钢立柱纵横连接成的桁架式钢结构，在上述桁架式钢结构中，经常需施工出外探的悬挑式平台以作为悬挑看台或挡雨棚等。其具体的施工方法是在一排平行的型钢立柱上部连接固定一排平行的悬挑式型钢横梁即悬挑钢梁，再用外横梁将各根悬挑钢梁的外端即悬挑端连接固定，最后在悬挑钢梁及外横梁之间的框架上铺设看台底板或玻璃顶板，以构成悬挑看台或挡雨棚等。
现有技术的将每根悬挑钢梁与对应的一根钢立柱连接固定的具体过程为，先在钢立柱顶部固定一个钢牛腿，该钢牛腿的竖面与钢立柱外表面焊接固定，用吊机吊运悬挑钢梁，使其内端搁置在钢牛腿水平面上，并将悬挑横梁内端与钢牛腿焊接固定，且在焊接过程中，吊车继续吊住悬挑钢梁承受其大部分重力，待悬挑钢梁与钢牛腿焊接牢固后，再将吊绳与悬挑钢梁脱离。
上述现有技术的连接过程存在一个技术难题，即一排本来应该是平行的悬挑横梁，其外端也就是悬挑端高低不齐，有的上翘或有的下垂，有的外凸有的内缩，甚至有的左偏有的右偏，换句话说，以高度向为z轴建立坐标系，悬挑钢梁的悬挑端可能沿z向出现高低偏差，也可能沿x向出现内缩或外凸，还可能沿y向出现左倾或右倾。这不仅使得整个悬挑平台的外边缘非常难看，更给后续的外横梁的对齐、焊接施工提高了难度。
造成上述难题的原因是多方面的，一是施工人员具体操作失误导致悬挑端最终位置的误差，二是因为在悬挑钢梁内端焊接固定的同时，悬挑钢梁的大部分重量仍然是依靠吊车吊起的，悬挑端缺乏有效支撑，导致施工难度加大，会进一步放大悬挑端的偏差；三也是更主要的原因为，每根钢立柱在实际施工中难免存在误差，不可能完全保持垂直，所以钢立柱顶部就已经产生了内外向或左右向的偏差，而悬挑横梁是内端抵住钢立柱顶部以钢立柱作为基准面焊接的，基准都出现偏差了，悬挑端自然会出现误差，虽然钢立柱顶部的误差是保持在施工能接受的范畴内，但经过了大尺寸大体积的悬挑横梁的放大，最终体现在悬挑横梁的外端也就是悬挑端的误差，自然就被放大到有碍观瞻、难以接受的程度了。
技术实现要素：
本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能使得各个悬挑钢梁的悬挑端在xyz各个方向均保持对齐的悬挑钢梁的手动式矫正装置。
本发明的一个技术解决方案是，提供一种悬挑钢梁的手动式矫正装置，它包括支承机构和牵引机构；
支承机构包括支撑架、z向千斤顶和顶头；z向千斤顶的固定件固定在支撑架顶部，z向千斤顶的托座与顶头固定，顶头内安装有x向千斤顶和y向千斤顶，x向千斤顶的托座上可转动安装有用于支承悬挑钢梁悬挑端的x向滚轮，y向千斤顶的托座上可转动安装有用于支承悬挑钢梁悬挑端的y向滚轮；
牵引机构包括一根x向牵引绳和两根y向牵引绳，该x向牵引绳的绳扣与悬挑钢梁的外端可拆式连接，两y向牵引绳的两个绳扣分别与悬挑钢梁的左右两侧可拆式连接。
本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。
首先，z向千斤顶能驱动顶头上升，进而抬升悬挑钢梁的下垂的悬挑端，使其水平，完成z向修正；且此时x向和y向两组相互垂直的滚轮均与悬挑钢梁抵靠，以确保将其水平向锁死，避免调节竖向高度时发生水平向错动；然后驱动x向千斤顶下降x向滚轮，使得悬挑端底面仅与y向滚轮抵靠，这样，悬挑端在y向滚轮润滑下，用较小的力就能沿y向移动，故仅仅通过y向的两根牵引绳向左或向右牵引就能实现y向的修正；同理，y向修正完成后，先上升x向滚轮顶住悬挑端，再下放y向滚轮，使得悬挑端仅与x向滚轮接触，在x向滚轮润滑下，x向牵引绳能轻松的牵引悬挑端向x向移动，以实现x向的修正。其次，当xzy方向均完成修正后，松脱三根牵引绳的绳扣，就可以很方便的完成三根牵引绳的回收。
支撑架结构优选为：它由多个钢架单元上下螺接而成，每个单元包括四根立杆、四根上梁和四根下梁，上述的立杆、上梁和下梁构成正方体框架结构，该正方体框架的每个面上还设有一根连接斜梁，这样，可以根据钢立柱也就是悬挑钢梁的高度，来选择合适数目的钢架单元，组成高度接近的支撑架。
顶头结构优选为：它为中空的矩形壳体，顶头底板与z向千斤顶的托座固定，x向千斤顶和y向千斤顶的固定件均固定在顶头底板上，x向滚轮经轮架与x向千斤顶的托座固定且该滚轮与该托座相互抵靠，y向滚轮为两个，且两个y向滚轮均经各自的轮架与y向千斤顶的托座固定且两个y向滚轮均与该托座相互抵靠，顶头的顶板上贯通有三个长孔，三个滚轮经各自对应的长孔凸出顶板；这样，首先，两个y向滚轮和一个x向滚轮成三角形品字结构，更加稳定，为悬挑钢梁的悬挑端提供更稳定的支撑；其次，上述两个千斤顶均内收在中空的顶头内，其结构更加紧凑合理；再次，x向和y向滚轮均是下端与千斤顶托座抵靠而上端直接与悬挑钢梁底部抵靠，故支撑性更加稳固，使用寿命长。
作为优选，顶头的外端固定有用于限定悬挑钢梁x向最外侧位置的外端限位板，外端限位板高于顶头的顶板；这样，当牵引绳向外拉拽悬挑钢梁时，外端限位板可以作为一个有效的判断依据，当悬挑端与外端限位板抵靠时，则x向修正完成，该结构简单且对该方向的修正判定精准。
作为进一步优选，顶头的左右两侧板上分别设有一个U形板，每个U形板内设有一个侧限位板，每个U形板的两侧条内侧均设有一竖向插槽，每个侧限位板的两侧边滑动配合在对应的U形板的两侧条的竖向插槽内，每个侧限位板底部与U形板的底条之间设有第一压簧，正常状况下侧限位板高于顶头的顶板；上述结构设计的非常合理，两个侧限位板均在第一压簧作用下升降，当悬挑端在y方向发生向一侧的偏移时，悬挑端底面自然会压住该侧的侧限位板，而另一侧的侧限位板上凸于顶头，故正好作为y向修正的基准面，当悬挑端被牵引至与另一端的侧限位板抵靠后，起初偏移侧被压缩的侧限位板则正好在压簧作用下复位，上述结构简单合理，对y向的修正精确方便。
绳扣优选为，它为横放的U型，U型绳扣的上横梁固定有电磁线圈，电磁线圈固定有竖向滑杆，滑杆上滑动套合有第二压簧和磁头，第二压簧两端分别与磁头和电磁线圈抵靠；断电时第二压簧将磁头与U型绳扣的下横梁抵紧以封闭绳扣，通电时电磁线圈吸附磁头克服第二压簧上升以打开绳扣；悬挑钢梁的外端及两侧分别设有三个与绳扣钩挂的挂环；这样，在悬挑钢梁起吊前搁置在地面上时，将三个绳扣钩挂在挂环上，张拉时，绳扣紧闭，而一旦张拉结束修正到位后，则对电磁线圈通电，使得绳扣的U形开口打开，再次拉拽牵引绳，就可以方便的将绳扣从挂环脱离，绳扣从悬挑钢梁拆卸后，被回收以循环利用。
作为再进一步优选，悬挑钢梁的顶面设有一个电磁底座，电磁底座上固定有一个水平仪，电磁底座经一根柔性连接绳与一根牵引绳的绳扣连接；这样，起吊前，在地面上将水平仪通过电磁底座吸附到悬挑钢梁顶面，以此方便准确的判断悬挑钢梁z向修正是否到位，而需要拆卸时，则将电磁底座断电，牵引绳的绳扣与悬挑钢梁的挂环脱离后，继续拉拽，则可以经柔性连接绳将电磁底座及水平仪拉拽下来，也就是说，该结构使得水平仪与牵引绳的拆卸同步进行，简化拆卸过程。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能使得各个悬挑钢梁的悬挑端在xyz各个方向均保持对齐的利用悬挑钢梁的手动式矫正装置来施工悬挑钢梁的方法。
本发明的另一个技术解决方案是，提供一种利用悬挑钢梁的手动式矫正装置来施工悬挑钢梁的方法，其步骤包括：
a、在钢立柱顶部固定钢牛腿，并将矫正装置移动到悬挑钢梁的悬挑端的预定位置下方且使得顶头的高度低于钢牛腿，用吊机将悬挑钢梁吊起，并将悬挑钢梁的焊接端搁置在钢牛腿上，且将悬挑钢梁的悬挑端搁置在顶头上；此刻，悬挑钢梁的悬挑端难免沿着x方向的左侧或右侧偏移，故悬挑端将偏移侧的侧限位板下压至与顶头顶板水平，而非偏移侧的侧限位板则在第一压簧的作用下高于顶头的顶板；
b、驱动z向千斤顶，使得顶头抬升悬挑钢梁的悬挑端，直至悬挑钢梁的水平仪报水平；此刻，一个x向滚轮和两个y向滚轮均与悬挑钢梁的悬挑端抵靠；悬挑端完成z向的修正；
c、驱动x向千斤顶，带动x向滚轮下沉与悬挑钢梁脱离，此时，悬挑钢梁的悬挑端仅与两个y向滚轮抵靠，张拉悬挑钢梁非偏移侧的牵引绳，使得悬挑端在y向滚轮的润滑下向非偏移侧滑动，直至悬挑端与非偏移侧的侧限位板抵靠，此时，不再被悬挑端压住的偏移侧的侧限位板在第一压簧作用下复位上升，悬挑端被两个侧限位板夹持，完成y向的修正；
d、复位x向千斤顶，使x向滚轮上升并与悬挑端重新抵靠，再驱动y向千斤顶下降，使y向滚轮与悬挑钢梁脱离，张拉悬挑钢梁外端的牵引绳，使得悬挑端在x向滚轮的润滑下向外滑动，直至悬挑端与外端限位板抵靠，完成x向的修正；
e、将悬挑端修正完成后的悬挑钢梁的内端与钢牛腿焊接固定；
f、给牵引绳的各个绳扣的电磁线圈通电，以吸附磁头上升，打开绳扣的开口，然后拉拽各个牵引绳，使得绳扣与悬挑钢梁的挂环脱离，同时，将电磁底座断电，使其不再吸附悬挑钢梁，并通过柔性连接绳，将带水平仪的电磁底座和绳扣、牵引绳一起拆下。
上述方法的优点和技术效果为：x向和y向两组滚轮呈品字形共同支撑悬挑钢梁的悬挑端，支撑稳定，且两组滚轮相互垂直，实现自锁，使得抬升可靠；而悬挑钢梁顶面设水平仪，使得z向修正效果精确；进行x向和y向两个水平向修正时，下降一组滚轮，利用剩下一组滚轮起到支撑、导向和润滑减阻的作用，使得牵引绳牵引的过程顺畅省力，外端限位板的存在保证了x向修正精确；两个侧限位板设置成弹性升降结构，既保证偏移侧的侧限位板能及时缩回，不干涉悬挑端搁置在顶头上，又保证非偏移侧的侧限位板高出顶头精确限位，实现y向的精确修正；三条牵引绳牵引完毕后，可以及时给绳扣通电，使绳扣与悬挑钢梁的挂环及时脱离，便于拆卸，且水平仪与悬挑钢梁的连接也是电磁铁吸附的，且水平仪的电磁底座与某一个绳扣柔性连接，故对其断电后，拆除各个绳扣的过程也可以连带将水平仪拆走，便于水平仪和各个绳扣的循环再利用。
综上，上述方法，解决了行业内一直渴望解决却无法解决的大型悬挑式钢梁悬挑端的修正问题，且修正过程也简单方便顺畅快捷。且上述结构虽然未能实现全自动化，需要手动牵引，但上述结构相对简单，整个矫正装置的自重相对轻，便于矫正装置在一排的多个悬挑钢梁位置挪移。况且，上述方法，是先修正悬挑端的各种误差，使得悬挑端对齐对准后再焊接悬挑钢梁的，在焊接过程中，该矫正装置始终支撑在悬挑梁底部，使得整个悬挑钢梁内外端均搁置稳定，这就降低了后续焊接的操作难度，进一步降低了施工误差的概率，保证焊接施工的效果。
附图说明
图1是将悬挑钢梁安装在钢立柱上的结构示意图。
图2是本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置的爆炸结构示意图。
图3是本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置的结构示意图。
图4是本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置的绳扣的正视放大结构示意图。
图5是本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置的顶头的侧剖视结构示意图。
图6是图2中A部分的放大结构示意图。
图中所示1、支撑架，2、z向千斤顶，3、顶头，4、x向千斤顶，5、y向千斤顶，6、悬挑钢梁，7、x向滚轮，8、y向滚轮，9、x向牵引绳，10、y向牵引绳，11、绳扣，12、钢架单元，13、轮架，14、外端限位板，15、U形板，16、侧限位板，17、竖向插槽，18、第一压簧，19、电磁线圈，20、滑杆，21、第二压簧，22、磁头，23、挂环，24、电磁底座，25、水平仪，26、连接绳，27、钢牛腿，28、钢立柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明悬挑钢梁的手动式矫正装置，它包括支承机构和牵引机构。
支承机构包括支撑架1、z向千斤顶2和顶头3；支撑架1由多个钢架单元12上下螺接而成。每个单元包括四根立杆、四根上梁和四根下梁，上述的立杆、上梁和下梁焊接成的正方体框架结构，该正方体框架的六个面上均设有一根连接斜梁。具体的说，四根上梁组成上方框，四根下梁组成下方框，四根立柱位于四角连接上下两个方框。每个方框的四角设有带孔的凸耳，每个钢架单元12的上方框和上一个钢架单元12的下方框经凸耳螺接。
z向千斤顶2的固定件固定在支撑架1顶部，具体的说，z向千斤顶2的固定件与最上层钢架单元12上方框的凸耳螺接。z向千斤顶2的托座与顶头3固定。
顶头3内安装有x向千斤顶4和y向千斤顶5，x向千斤顶4的托座上可转动安装有用于支承悬挑钢梁6悬挑端的x向滚轮7，y向千斤顶5的托座上可转动安装有用于支承悬挑钢梁6悬挑端的y向滚轮8。具体的说，顶头3为中空的矩形壳体，顶头3底板下表面与z向千斤顶2的托座固定，x向千斤顶4和y向千斤顶5的固定件均固定在顶头3底板上表面，x向滚轮7经轮架13与x向千斤顶4的托座固定且该滚轮与该托座相互抵靠，y向滚轮8为两个，且两个y向滚轮8均经各自的轮架13与y向千斤顶5的托座固定且两个y向滚轮8均与该托座相互抵靠。顶头3的顶板上贯通有三个长孔，一个x向滚轮7和两个y向滚轮8均经各自对应的长孔凸出顶头3的顶板。
牵引机构包括一根x向牵引绳9和两根y向牵引绳10，该x向牵引绳9的绳扣11与悬挑钢梁6的外端的挂环23可拆式连接，两y向牵引绳10的两个绳扣11分别与悬挑钢梁6的左右两侧的两个挂环23可拆式连接。
上述的可拆式连接优选为：绳扣11为横放的U型，U型绳扣11的上横梁固定有竖向的电磁线圈19，电磁线圈19固定有竖向滑杆20，滑杆20上滑动套合有第二压簧21和磁头22，第二压簧21两端分别与磁头22和电磁线圈19抵靠；断电时第二压簧21将磁头22与U型绳扣11的下横梁抵紧以封闭绳扣11，通电时电磁线圈19吸附磁头22克服第二压簧21上升以打开绳扣11。当然，绳扣11上还可以设有电源、信号接收器和开关，信号接收器接收到命令后，控制开关通断以实现电磁线圈19的通电或断电，甚至，开关和电源可以设置在地面上，而导线与牵引绳整合在一起，在地面控制电磁线圈19的通断电。
当然，可拆式绳扣11还可以选择别的结构，如直接采用电磁铁吸盘式，通电时吸附在悬挑钢梁6上断电时自动脱开；甚至，绳扣11可以在悬挑钢梁6起吊前直接螺接在悬挑钢梁6上，后期工人在悬挑钢梁6上铺设玻璃时再将绳扣11取掉，等。
顶头3的外端焊接固定有用于限定悬挑钢梁6的悬挑端沿x向最外侧位置的外端限位板14，外端限位板14高于顶头3的顶板。
顶头3的左右两侧板上分别设有一个U形板15，U形板15包括两侧条和一底条。每个U形板15内设有一个侧限位板16，每个U形板15的两侧条内侧均设有一竖向插槽17，每个侧限位板16的两侧边滑动配合在对应的U形板15的两侧条的竖向插槽17内，每个侧限位板16底部与U形板15的底条之间设有第一压簧18，正常状况下侧限位板16在第一压簧18作用下高于顶头3的顶板。而悬挑钢梁6的悬挑端下压时，侧限位板16被下压至与顶头3顶面平齐。
悬挑钢梁6的顶面吸附有一个电磁底座24，电磁底座24上固定有一个水平仪25，电磁底座24经一根柔性连接绳26与一根牵引绳的绳扣11连接。该电磁底座24上也配备有电源和信号接收器，需要拆卸时发射信号，控制电源对电磁底座24断电。
利用本发明的悬挑钢梁的手动式矫正装置来施工悬挑钢梁的方法，其步骤如下。
a、在钢立柱28顶部固定钢牛腿27，即将钢牛腿27的竖面与钢立柱28一个侧面的顶部焊接。
并将矫正装置移动到悬挑钢梁6的悬挑端的预定位置下方且使得顶头3的高度低于钢牛腿27，用吊机将悬挑钢梁6吊起，并将悬挑钢梁6的内端也就是焊接端搁置在钢牛腿27上，且将悬挑钢梁6的悬挑端搁置在顶头3上；由于顶头3低于钢牛腿27，故悬挑端下垂。
此刻，悬挑钢梁6的悬挑端难免沿着x方向的左侧或右侧偏移，故搁置悬挑端时悬挑端将偏移侧的侧限位板16下压至与顶头3顶板水平，而非偏移侧的侧限位板16则在第一压簧18的作用下高于顶头3的顶板。
b、驱动z向千斤顶2，使得顶头3抬升悬挑钢梁6的悬挑端，直至悬挑钢梁6的水平仪25向操作人员的控制器发射水平信号；此刻，一个x向滚轮7和两个y向滚轮8均与悬挑钢梁6的悬挑端抵靠；悬挑端完成z向的修正。
c、驱动x向千斤顶4，带动x向滚轮7下沉与悬挑钢梁6脱离，此时，悬挑钢梁6的悬挑端仅与两个y向滚轮8抵靠，张拉悬挑钢梁6非偏移侧的牵引绳，使得悬挑端在y向滚轮8的润滑下向非偏移侧滑动，直至悬挑端与非偏移侧的侧限位板16抵靠，此时，不再被悬挑端压住的偏移侧的侧限位板16在第一压簧18作用上复位上升，悬挑端被两个侧限位板16夹持，完成y向的修正。
d、复位x向千斤顶4，使x向滚轮7上升并与悬挑端重新抵靠，再驱动y向千斤顶5下降，使y向滚轮8与悬挑钢梁6脱离，张拉悬挑钢梁6外端的牵引绳，使得悬挑端在x向滚轮7的润滑下向外滑动，直至悬挑端与外端限位板14抵靠，完成x向的修正。
e、将悬挑端修正完成后的悬挑钢梁6的内端与钢牛腿27焊接固定；经过修正后，悬挑钢梁6内端可能与钢牛腿27的顶面不再水平，甚至悬挑钢梁6内端与钢立柱28都不再抵靠，但只需要将钢牛腿27与悬挑钢梁6之间，以及悬挑钢梁6与钢立柱28之间加设垫块，再焊接即可。
f、给牵引绳的各个绳扣11的电磁线圈19通电，以吸附磁头22上升，打开绳扣11的开口，然后拉拽各个牵引绳，使得绳扣11与悬挑钢梁6的挂环23脱离，同时，将电磁底座24断电，使其不再吸附悬挑钢梁6，并通过柔性连接绳26，将带水平仪25的电磁底座24和绳扣11、牵引绳一起拆下。