一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构及拼装方法与流程

1.本技术涉及钢结构焊接的技术领域，尤其是涉及一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构及拼装方法。


背景技术：

2.钢结构是主要的建筑结构类型之一，主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简单，广泛应用于大型厂房、大型场馆、高层建筑等领域。
3.网架结构是一种常见的钢结构，球形连接节点是网架结构中最常用的一种连接节点。球形连接节点力学性能好，可连接角度范围大，外观更具美感，因此适用范围较广泛。但是，球形节点的外形特点导致其在安装过程中需要保证平面方向、标高方向、对心方向等多个方向上的精确定位，才能保证网架整体的装配精度以及承载能力。现有的安装工艺中，需要将球状连接件放置在一段金属管上，然后使用全站仪等设备对球状连接件的标高进行测量，根据测量结果对金属管进行切割或磨削。重复上述步骤直至标高的测量值符合安装需求，再对金属管进行对心，才能开始焊接组装。这种装配工艺需要对金属管进行多次加工，费时费工的同时海会造成废料增加、材料消耗加剧的问题。
4.针对上述中的相关技术背景，发明人认为现有的钢结构网架中，球状连接节点装配工艺存在装配效率较低、材料消耗较多的缺陷。


技术实现要素：

5.为了提高钢结构网架球状连接节点装配工艺的施工效率，降低装配过程中的材料损耗，本技术提供一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构及拼装方法。
6.第一方面，本技术提供的一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构采用如下的技术方案：一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构，包括垂直设在地面上的胎架、设在所述胎架顶部的可调托座、设在所述可调托座上的焊接球和多个设在所述焊接球表面的杆件；所述焊接球外表面设有托架定位环、杆定位环和十字线；所述十字线的交叉点为所述托架定位环的圆心；所述十字线的端点为所述杆定位环的圆心。
7.通过采用上述技术方案，本技术中的托架对其他部分结构起到了支撑和限位的作用，安装在胎架顶部的可调托座对焊接球起到了支撑限位的作用，可调托座自身高度可调，能够达到带动焊接球沿着垂直地面的方向发生移动的效果，从而实现了调整焊接球实际标高的功能，免去了反复切割磨削用于支撑焊接球的金属管的工序，不仅简化了安装步骤，而且避免了切割磨削造成的材料浪费，达到了提高钢结构网架球状连接节点装配工艺的施工效率，降低装配过程中的材料损耗的发明目的。
8.可选的，可调托座包括多个设在所述胎架顶部的螺杆、套设在所述螺杆上的托板、套设在所述螺杆上的调节螺母、套设在所述螺杆上的紧固螺母和设在所述托板顶部的支撑
筒；所述托板与所述螺杆沿垂直地面的方向滑动连接，所述调节螺母与所述螺杆螺纹配合，且上表面与所述托板下表面抵接，所述紧固螺母与所述螺杆螺纹配合，且下表面与所述托板上表面抵接，所述支撑筒的轴线与所述托板垂直。
9.通过采用上述技术方案，可调托座中的螺杆与套设在螺杆上的托板之间滑动连接的结构设计实现了托板调节升降的功能，套设在螺杆上的调节螺母对托板起到了定位作用，紧固螺母能够配合调节螺母将托板固定在螺杆上的任意高度处，安装在托板上表面的支撑筒对焊接球的安装和定位起到了辅助作用。
10.可选的，托板下表面设有同步齿轮；所述同步齿轮与所述调节螺母啮合，所述同步齿轮与所述托板转动连接。
11.通过采用上述技术方案，托板下表面安装的同步齿轮同时与所有调节螺母啮合的结构设计能够保证所有调节螺母的旋转能够保持相同转速相同方向同步进行，使得所有调节螺母沿螺杆轴线方向发生的升降能够保持同步，因此能够保证托板的各处升降保持一致，使托板与胎架的上表面的相互平行关系不会在可调托座高度调整过程中受到影响。
12.可选的，同步齿轮包括啮合部和传动部；所述啮合部与所述调节螺母啮合，且与所述传动部同轴心设置；所述托板上穿设有传动杆，所述传动杆与所述托板转动连接且与所述传动部啮合。
13.通过采用上述技术方案，同步齿轮的啮合部用于与调节螺母啮合并带动调节螺母发生转动，同步齿轮的传动部与传动杆啮合的结构设计令使用者可以通过转动传动杆的方式带动同步齿轮发生转动，使调节过程更加方便省力。
14.可选的，传动杆远离所述同步齿轮的一端设有旋钮；所述旋钮沿周向均匀设有多个缺口。
15.通过采用上述技术方案，传动杆远离同步齿轮的一端固定安装的旋钮能够增加转动传动杆时的力臂长度，减少转动传动杆所需的扭转力。
16.可选的，支撑筒内表面与顶面相交的边缘倒斜角处理。
17.通过采用上述技术方案，支撑筒表面与顶面相交的边缘即支撑筒与焊接球互相接触的边缘倒斜角处理的结构能够增加支撑筒与焊接球之间的接触面积，提高支撑筒对焊接球的支撑效果的稳定性。
18.可选的，螺杆靠近所述胎架的一端设有垫块。
19.通过采用上述技术方案，螺杆靠近胎架一端设置的垫块能够增加螺杆与胎架上端面之间的接触面积，提高螺杆与胎架之间连接结构的稳定性。
20.可选的，胎架上表面设有多个限位槽；所述限位槽的形状与所述垫块的横截面形状一致。
21.通过采用上述技术方案，胎架上表面开设的多个限位槽对螺杆的安装起到了位置限定的作用，限位槽形状垫块形状一致的结构设计能够避免螺杆安装过程中垫块结构与限位槽的边缘发生干涉。
22.第二方面，本技术提供的一种钢结构网架焊接球和杆件拼装方法，应用前文中的一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构，采用了如下的技术方案：一种钢结构网架焊接球和杆件拼装方法，包括以下步骤：步骤1，对地面进行硬化处理，对胎架的位置进行放线定位，并将胎架安装在指定
位置处；步骤2，将可调托座安装在胎架的顶部；步骤3，将焊接球安装在可调托座的顶部，对焊接球的标高进行测量，根据测量结果对可调托座进行调整直至焊接球的标高符合要求；步骤4，将杆件安装在焊接球的外表面。
23.通过采用上述技术方案，借助可调托座的升降调节功能以及焊接球表面预加工的定位环以及十字线，网架钢结构球状连接节点中球体各个方向上的安装定位的精度均能够得到保证，免去了切割和磨削金属管的工序，在保证安装精度的境况下，既节省了材料，又提高了安装效率。
24.可选的，步骤4中：对杆件进行安装时，先进行点焊预固定，然后进行完整焊接。
25.通过采用上述技术方案，先进行点焊预固定之后，检查焊缝的冷却成型对杆件与焊接球对心情况的影响，然后根据成型过程造成的对心误差情况进行修正焊接，进一步提升了杆件与焊接球之间的装配精度。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术中的本技术中的托架对其他部分结构起到了支撑和限位的作用，安装在胎架顶部的可调托座对焊接球起到了支撑限位的作用，可调托座自身高度可调，能够达到带动焊接球沿着垂直地面的方向发生移动的效果，从而实现了调整焊接球实际标高的功能，免去了反复切割磨削用于支撑焊接球的金属管的工序，不仅简化了安装步骤，而且避免了切割磨削造成的材料浪费，达到了提高钢结构网架球状连接节点装配工艺的施工效率，降低装配过程中的材料损耗的发明目的；2.本技术中的托板下表面安装的同步齿轮同时与所有调节螺母啮合的结构设计能够保证所有调节螺母的旋转能够保持相同转速相同方向同步进行，使得所有调节螺母沿螺杆轴线方向发生的升降能够保持同步，因此能够保证托板的各处升降保持一致，使托板与胎架的上表面的相互平行关系不会在可调托座高度调整过程中受到影响；3.本技术中的先进行点焊预固定之后，检查焊缝的冷却成型对杆件与焊接球对心情况的影响，然后根据成型过程造成的对心误差情况进行修正焊接，进一步提升了杆件与焊接球之间的装配精度。
附图说明
27.图1是本技术实施例中公开的一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构的结构示意图。
28.图2是本技术实施例中可调托座的爆炸结构示意图。
29.图3是本技术实施例中焊接球的结构示意图。
30.附图标记说明：1、胎架；11、限位槽；2、可调托座；21、螺杆；22、托板；23、调节螺母；24、紧固螺母；25、支撑筒；211、垫块；221、同步齿轮；222、传动杆；223、旋钮；2211、啮合部；2212、传动部；3、焊接球；31、托架定位环；32、杆定位环；33、十字线；4、杆件。
具体实施方式
31.以下结合附图1-附图3对本技术作进一步详细说明。
32.网架结构是一种常见的建筑钢结构，网架结构中通常采用力学性能好、外形美观的球体作为连接节点结构。但是球体的安装需要进行多个方向上的定位，才能保证最终的安装精度要求以及承载力要求。现有的安装工艺中需要借助不断切削支撑球状连接节点的金属管的方式实现调整球状连接节点的实际标高，这个过程不仅费时费力，而且还会产生材料耗费量增加的问题。为了提高钢结构网架球状连接节点装配工艺的施工效率，降低装配过程中的材料损耗，本技术提供一种钢结构网架焊接球和杆件精确定位结构及拼装方法。
33.本技术实施例公开一种钢结构网架焊接球3和杆件4精确定位结构。参照图1和图2，一种钢结构网架焊接球3和杆件4精确定位结构包括胎架1、可调托座2、焊接球3和杆件4。其中，胎架1固定安装在地面上，可调托座2固定安装在胎架1的顶部，焊接球3固定安装在可调托座2的顶部，杆件4与焊接球3固定连接形成钢结构网架的支撑主体。
34.参照图1，胎架1可以是一个由工字梁和矩形钢板焊接组成的金属支撑结构。矩形钢板垂直于工字梁的轴线焊接在工字梁的两端，工字梁的轴线穿过矩形钢板的几何中心。胎架1通过地脚螺栓固定或焊接固定的方式垂直于地面设置，远离地面一端的矩形钢板上表面开设有多个限位槽11。胎架1安装在经过硬化和后期处理的地面上，安装完成后使用全站仪进行位置测量和修正。
35.参照图1和图2，可调托座2包括螺杆21、托板22、调节螺母23、紧固螺母24和支撑筒25。其中，螺杆21可以是一个沿轴线方向设有螺纹段的实心金属圆杆，螺杆21的一端通过焊接的方式固定设有垫块211。垫块211可以是一个大小与限位槽11横截面形状相同的实心六棱柱。装配时将垫块211插入到限位槽11内并进行焊接固定。螺杆21的数量可以为多个，在本技术实施例中螺杆21的数量为4个，均匀分布在胎架1上表面靠近四角的位置。托板22可以是一块开设有多个圆形通孔的矩形实心金属板，本技术实施例中托板22上圆形通孔的数量为4个，圆形通孔在托板22上的分布位置与螺杆21在胎架1上的分布位置一一对应。托板22套设在螺杆21上且与螺杆21滑动连接。每个螺杆21上均套设有一个调节螺母23，调节螺母23与螺杆21螺纹配合。调节螺母23外表面设置有能够用于啮合传动的轮齿结构。调节螺母23的上端面与托板22的下表面抵接。每个螺杆21上均套设有一个紧固螺母24。紧固螺母24与螺杆21螺纹配合，紧固螺母24的下端面与托板22的上表面抵接，配合调节螺母23对托板22进行夹紧固定，使托板22能够定位在螺杆21螺纹段上的任意高度处。支撑筒25可以是一个直径小于焊接球3外径的空心金属圆筒，支撑筒25通过焊接的方式固定安装在托板22的上表面，且支撑筒25的轴线与托板22的上表面垂直。支撑筒25的内表面与支撑筒25的上表面相交的边缘倒斜角处理。倒角面可以设置为与焊接球3外表面曲率一致的曲面。
36.参照图1和图2，托板22下表面通过转动连接的方式安装有同步齿轮221。同步齿轮221包括啮合部2211和传动部2212。其中，同步齿轮221的啮合部2211与所有调节螺母23的轮齿结构啮合，同步齿轮221的转动能够带动调节螺母23同步同向同转速转动。同步齿轮221的传动部2212与传动杆222的一端啮合。传动杆222的轴线平行于托板22设置。传动杆222与托板22之间转动连接，传动杆222远离同步齿轮221的一端固定连接有旋钮223。旋钮223沿周向均匀设置有多个缺口，缺口的边缘倒圆角处理。
37.参照图1和图3，焊接球3可以是一个空心金属球体。焊接球3上使用激光雕刻或者喷印标线的方式加工有托架定位环31、杆定位环32和十字线33。其中，托架定位环31的直径
与支撑管的内径一致，宽度与支撑管上的倒角曲面宽度一致。以托架定位环31的圆心为交点做十字线33，组成十字线33的两条线互相垂直。组成十字线33的两条线的端点的连线经过焊接球3的球心。以十字线33的端点为圆心做杆定位环32。杆定位环32的直径与杆件4的内径相等。杆定位环32的宽度与杆件4管壁的厚度相等。
38.参照图1，杆件4可以是空心金属圆管。杆件4通过焊接的方式与焊接球3固定连接。
39.本技术实施例公开了一种钢结构网架焊接球3和杆件4拼装方法，包括如下步骤：步骤1，对地面进行硬化处理，对胎架1的位置进行放线定位，并将胎架1安装在指定位置处。
40.在该步骤中，对胎架1进行安装之后，需要使用全站仪对胎架1的安装位置进行测量，并与标准位置进行比对，误差在安装工艺要求范围之内后方可继续进行其他安装步骤。
41.步骤2，将可调托座安装在胎架1的顶部。
42.在该步骤中，首先将螺杆21的垫块211分别插入到限位槽11中，然后将调节螺母23套设在螺杆21上并旋转至同一高度处，将托板22套设在螺杆21上，使同步齿轮221分别与调节螺母23实现啮合，分别使用水平仪对胎架1的上表面以及托板22的上表面进行水平度测量，确保两个平面均与水平面平行后再旋入紧固螺母24进行托板22的位置固定，最后将支撑筒25焊接在托板22的上表面。
43.步骤3，将焊接球3安装在可调托座的顶部，对焊接球3的标高进行测量，根据测量结果对可调托座进行调整直至焊接球3的标高符合要求。
44.在该步骤中，首先将焊接球3放置在支撑筒25的顶部，并且使支撑筒25顶部倒斜角部分与焊接球3上的托架定位环31完全重合，使十字线33与托板22的边缘垂直，然后使用全站仪对焊接球3的标高进行测量，得出测量结果与设计高度的差值后旋转旋钮223对可调托座2的高度进行微调，直至消除误差或者使误差在装配工艺的允许范围之内。
45.步骤4，将杆件4安装在焊接球3的外表面。
46.在该步骤中，应使杆件4的边缘位置与焊接球3的球面紧密贴合，且与焊接球3外表面的杆定位环32完全重合，对杆件4进行焊接时应先对其进行对位点焊，待焊缝冷却成型后观察成型过程中产生的形变误差，然后针对误差类型进行修正焊接，填充所有剩余焊缝。
47.以上为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。