專利名稱：一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，屬于大型結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
平流層浮空器現(xiàn)已成為各國研究的熱點(diǎn)，應(yīng)用于通訊中繼、高空偵察、預(yù)警、空中運(yùn)輸?shù)确矫?，美國、加拿大、日本、韓國、英國、德國、以色列和中國等正在積極開展相關(guān)研究。由于平流層空氣密度低，依靠凈浮力駐空的飛艇一般體積均比較大，如美國的HAA長約 152米，直徑49米，容積為14. 5萬立方米，德國Cargolifter公司研制的CL-160超大型飛艇，長260米，直徑65米，俄羅斯正在研制大荷載飛艇，該飛艇直徑為58米，長290米，有效載荷200噸。由于浮空器結(jié)構(gòu)尺寸超大所帶來的結(jié)構(gòu)整體裝配問題非常突出，用常規(guī)的工藝和工裝無法保證安裝過程短、安全和精度。迫切需要研制出一種操作便捷、適合于超大輕質(zhì)結(jié)構(gòu)安裝的技術(shù)，以進(jìn)一步減少安裝時(shí)間、保證裝配精度、增強(qiáng)安裝抗風(fēng)能力和提高安裝安全性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，主要是用升降設(shè)備平行頂升技術(shù)和地面輔助約束技術(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)模塊間的并行快速裝配來解決浮空器巨型結(jié)構(gòu)的裝配問題，同時(shí)該方法也能用于鋼構(gòu)等大型空間桁架結(jié)構(gòu)的組裝。本發(fā)明提出一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，根據(jù)升降臺上升提升上部結(jié)構(gòu)，安裝下部結(jié)構(gòu)，安裝完后升降臺下降，再次提升上部結(jié)構(gòu)，安裝下一個(gè)下部結(jié)構(gòu)，直至整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝完畢，每次安裝的下部結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)整體形式的不同而改變，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一確定欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)中每個(gè)立柱的地面位置，在每個(gè)地面位置點(diǎn)分別放置一組升降設(shè)備，每組升降設(shè)備由兩個(gè)升降設(shè)備單體組成；步驟二以每個(gè)立柱的地面位置點(diǎn)為角點(diǎn)，選取各個(gè)角點(diǎn)之間連線構(gòu)成的多邊形的中心，在多邊形的中心與對應(yīng)角點(diǎn)連線的延長線方向上分別設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，卷場機(jī)與多邊形角點(diǎn)之間的距離為H0, H0為桁架結(jié)構(gòu)總高度，每個(gè)角點(diǎn)方向上分別設(shè)置有一個(gè)卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)的繩索牽拉方向?qū)?zhǔn)多邊形的中心；步驟三在每組升降設(shè)備的兩個(gè)升降設(shè)備單體的中間放置一個(gè)縱橫連接模塊A， 并通過橫向方框直模塊A橫向連接相鄰的兩個(gè)縱橫連接模塊A，形成以每個(gè)縱橫連接模塊A 為角點(diǎn)的頂層桁架結(jié)構(gòu)；步驟四將縱橫連接模塊A與升降設(shè)備綁定連接，使頂層桁架結(jié)構(gòu)固定，將卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩與相對應(yīng)的縱橫連接模塊A綁定連接，升降設(shè)備向上提升，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩松弛；步驟五通過升降設(shè)備帶動縱橫連接模塊A上升，當(dāng)提升高度為距離地面6. 5米 6. 6米后停止，收緊卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，固定桁架結(jié)構(gòu)頂部；步驟六在每個(gè)縱橫連接模塊A的向下的縱向方向上連接豎直桁架A，形成第一段豎直桁架；
步驟七升降設(shè)備降落至豎直方向桁架A的底端著地位置，通過豎直桁架A支撐頂部，解除縱橫連接模塊A與升降設(shè)備的綁定，然后使升降設(shè)備繼續(xù)降落至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟八綁定升降設(shè)備和豎直桁架A的底部，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架A 底部距離地面6. 5 6. 6米，在第一段豎直桁架的豎直桁架A的底端豎直向下安裝豎直桁架B，形成第二段豎直桁架；步驟九安裝完成第二段豎直桁架后，升降設(shè)備下降至第二段豎直桁架底端著地， 支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，解除升降設(shè)備和豎直桁架A底部的綁定，使升降設(shè)備下降至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟十將豎直桁架B的底部與升降設(shè)備綁定，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架 B底部距離地面6. 5 6. 6米，收緊卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟十一在豎直桁架B底部分別安裝縱橫連接模塊B，然后使升降設(shè)備下降至縱橫連接模塊B的底部著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，解除豎直桁架B與升降設(shè)備的約束后，使升降設(shè)備下降至最低點(diǎn)；步驟十二 在相鄰兩個(gè)縱橫連接模塊B之間橫向連接橫向方框直模塊B，完成第一層桁架結(jié)構(gòu)的搭建；步驟十三重復(fù)步驟四至步驟十二，順次完成桁架結(jié)構(gòu)其余的各層連接，最終完成整個(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)的搭建。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，解決了浮空器巨型結(jié)構(gòu)的安裝難點(diǎn)，避免使用巨型和超高的提升安裝設(shè)備；2、本發(fā)明提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，安裝速度快、效率高、安全性高；3、本發(fā)明提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，對巨型工裝系統(tǒng)的依賴性?。?、本發(fā)明提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，所有結(jié)構(gòu)組裝操作均在近地面完成，降低了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1 本發(fā)明中空間桁架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 本發(fā)明中升降設(shè)備的安裝位置示意圖； 圖3 本發(fā)明中升降設(shè)備的示意圖； 圖4 本發(fā)明中的安裝位置示意圖； 圖5 本發(fā)明中安裝橫向方框直模塊A示意圖； 圖6 本發(fā)明中提升縱橫連接模塊A的示意圖； 圖7 本發(fā)明中安裝豎直桁架A的示意圖； 圖8 本發(fā)明中升降設(shè)備降落的示意圖； 圖9 本發(fā)明中提升豎直桁架A的示意圖； 圖10 本發(fā)明中安裝豎直桁架B的示意圖； 圖11 本發(fā)明中安裝縱橫連接模塊； 圖12 本發(fā)明中安裝橫向方框直模塊B的示意圖； 圖13 本發(fā)明中完成整體空間桁架模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提出一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法可以完成搭建多層(大于等于2層)桁架結(jié)構(gòu)，如圖1所示，桁架結(jié)構(gòu)可以為三棱柱桁架結(jié)構(gòu)、四棱柱桁架結(jié)構(gòu)、五棱柱桁架結(jié)構(gòu)或六棱柱桁架結(jié)構(gòu)，具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一確定欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)中每個(gè)立柱的地面位置，在每個(gè)地面位置點(diǎn)分別放置一組升降設(shè)備，如圖2所示。所述的升降設(shè)備的承載力F滿足F > 4G，G為欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)的總重量，升降設(shè)備的上升行程L滿足L > (H+4米)，H為豎直模塊的高度，每組升降設(shè)備由兩個(gè)升降設(shè)備單體組成，如圖3所示，兩個(gè)單體之間的距離為2B，B為桁架結(jié)構(gòu)中豎直桁架的截面邊長。步驟二 以每個(gè)立柱的地面位置點(diǎn)為角點(diǎn)，選取各個(gè)角點(diǎn)之間連線構(gòu)成的多邊形的中心，在多邊形的中心與對應(yīng)角點(diǎn)連線的延長線方向上分別設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，卷場機(jī)與多邊形角點(diǎn)之間的距離為H0, Htl為桁架結(jié)構(gòu)總高度，每個(gè)角點(diǎn)方向上分別設(shè)置有一個(gè)卷揚(yáng)機(jī)，如圖4所示，卷揚(yáng)機(jī)的繩索牽拉方向?qū)?zhǔn)多邊形的中心。所述的卷揚(yáng)機(jī)承載力F1滿足 F1彡10000N，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩收放長度L1滿足L1彡2H。。步驟三在每組升降設(shè)備的兩個(gè)升降設(shè)備單體的中間放置一個(gè)縱橫連接模塊A， 并通過橫向方框直模塊A橫向連接相鄰的兩個(gè)縱橫連接模塊A，形成以每個(gè)縱橫連接模塊A 為角點(diǎn)的頂層桁架結(jié)構(gòu)，如圖5所示。步驟四將縱橫連接模塊A與升降設(shè)備綁定連接，使頂層桁架結(jié)構(gòu)固定。將卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩與相對應(yīng)的縱橫連接模塊A綁定連接，升降設(shè)備向上提升，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩松弛。步驟五通過升降設(shè)備帶動縱橫連接模塊A上升，當(dāng)提升高度為距離地面6. 5米 6. 6米后停止，提升過程中每組升降設(shè)備的提升高度應(yīng)該相等，高差誤差不超過0. 5米，如圖6所示。提升結(jié)束后通過收緊卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，固定桁架結(jié)構(gòu)頂部。步驟六在每個(gè)縱橫連接模塊A的向下的縱向方向上連接豎直桁架A，形成第一段豎直桁架，如圖7所示。步驟七升降設(shè)備降落至豎直方向桁架A的底端著地位置，通過豎直桁架A支撐頂部，解除縱橫連接模塊A與升降設(shè)備的綁定，然后使升降設(shè)備繼續(xù)降落至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部，如圖8所示。步驟八綁定升降設(shè)備和豎直桁架A的底部，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架A 底部距離地面6. 5 6. 6米，在第一段豎直桁架的豎直桁架A的底端豎直向下安裝豎直桁架B，形成第二段豎直桁架，如圖9所示。步驟九安裝完成第二段豎直桁架后，升降設(shè)備下降至第二段豎直桁架底端著地， 支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，如圖10所示，解除升降設(shè)備和豎直桁架A底部的綁定，使升降設(shè)備下降至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部。步驟十將豎直桁架B的底部與升降設(shè)備綁定，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架 B底部距離地面6. 5 6. 6米，收緊卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，約束桁架頂部。步驟十一在豎直桁架B底部分別安裝縱橫連接模塊B，然后使升降設(shè)備下降至縱橫連接模塊B的底部著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，如圖11所示，解除豎直桁架B與升降設(shè)備的約束后，使升降設(shè)備下降至最低點(diǎn)。步驟十二 在相鄰兩個(gè)縱橫連接模塊B之間橫向連接橫向方框直模塊B，如圖12 所示，完成第一層桁架結(jié)構(gòu)的搭建。步驟十三重復(fù)步驟四至步驟十二，順次完成桁架結(jié)構(gòu)頂部的各層連接，如圖13 所示，最終完成整個(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)的搭建。^MMl^本實(shí)施例中欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)為三棱柱桁架結(jié)構(gòu)，桁架共6層，每層高為18米，18米由2個(gè)6米的豎直桁架和2個(gè)3米的縱橫連接模塊組成，豎直桁架截面為正三角形。大型三棱柱桁架水平截面為正三角形，邊長為50米，如圖1所示。步驟一定位欲搭建的三棱柱桁架的每個(gè)立柱第地面位置，在每個(gè)立柱的地面位置處分別放置升降設(shè)備，一個(gè)立柱位置放置一組升降設(shè)備，如圖3所示。步驟二 以三棱柱三個(gè)立柱中心在地面的投影點(diǎn)組成三角形，以三角形的角點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，在三角形的中心與角點(diǎn)連線的延長線方向設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，卷場機(jī)與三角形角點(diǎn)之間的距離為H。，三個(gè)方向共設(shè)置三個(gè)卷揚(yáng)機(jī)；步驟三在每組升降設(shè)備頂部放置一個(gè)縱橫連接模塊A，縱橫連接模塊A設(shè)置在每組升降設(shè)備中的兩個(gè)升降設(shè)備單體的中間，以三個(gè)縱橫連接模塊A為角點(diǎn)，通過橫向方框直模塊A連接形成頂層橫向三角形方框，如圖5所示。步驟四將三個(gè)縱橫連接模塊A與升降設(shè)備綁定連接卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩與相對應(yīng)的縱橫連接模塊A綁定連接，當(dāng)升降設(shè)備提升時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩松弛。步驟五通過升降設(shè)備帶動縱橫連接模塊A上升，進(jìn)而提升頂層橫向三角形方框， 提升高度為距離地面6. 5米-6. 6米后停止，提升過程中三組升降設(shè)備的提升高度應(yīng)該相等，高差誤差不超過0. 5米，如圖6所示。提升結(jié)束后通過收緊卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，固定桁架結(jié)構(gòu)頂部。步驟六在每個(gè)三個(gè)角點(diǎn)位置的縱橫連接模塊A的縱向桁架上分別向下(即地面方向)連接豎直桁架A，形成第一段豎直桁架，如圖7所示。步驟七升降設(shè)備降落至豎直桁架A的底端著地位置，通過豎直桁架A支撐頂部橫向三角形方框，解除縱橫連接模塊A和升降設(shè)備的綁定，然后使升降設(shè)備繼續(xù)降落至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束頂層豎直桁架頂部如圖8所示。步驟八綁定升降設(shè)備和豎直桁架A的底部，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架A 距離地面6. 5米-6. 6米，在豎直桁架A的底端豎直向下安裝豎直桁架B，形成第二段豎直桁架，如圖9所示。步驟九安裝完成第二段豎直桁架后，升降設(shè)備下降至豎直桁架B底端著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，如圖10所示。解除升降設(shè)備和豎直桁架B底部的綁定后，升降設(shè)備下降至最低處。卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部。步驟十將豎直桁架B的底部與升降設(shè)備綁定。放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架 B6. 5米-6. 6米，收緊卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，約束桁架頂部。步驟十一在豎直桁架B底部安裝縱橫連接模塊B。升降設(shè)備下降至縱橫連接模塊B的底部著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，如圖11所示。解除豎直桁架B與升降設(shè)備的約束，升降設(shè)備下降至最低點(diǎn)。步驟十二 在相鄰兩個(gè)縱橫連接模塊B之間橫向連接橫向方框直模塊B，如圖12所示，完成第一層桁架結(jié)構(gòu)的搭建。 步驟十三重復(fù)步驟四至步驟十三，順次完成桁架結(jié)構(gòu)頂部的第二至第六層的連接，如圖13所示。
權(quán)利要求
1.一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，其特征在于具體包括以下幾個(gè)步驟步驟一確定欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)中每個(gè)立柱的地面位置，在每個(gè)地面位置點(diǎn)分別放置一組升降設(shè)備，每組升降設(shè)備由兩個(gè)升降設(shè)備單體組成；步驟二 以每個(gè)立柱的地面位置點(diǎn)為角點(diǎn)，選取各個(gè)角點(diǎn)之間連線構(gòu)成的多邊形的中心，在多邊形的中心與對應(yīng)角點(diǎn)連線的延長線方向上分別設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，卷場機(jī)與多邊形角點(diǎn)之間的距離為H0, H0為桁架結(jié)構(gòu)總高度，每個(gè)角點(diǎn)方向上分別設(shè)置有一個(gè)卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)的繩索牽拉方向?qū)?zhǔn)多邊形的中心；步驟三在每組升降設(shè)備的兩個(gè)升降設(shè)備單體的中間放置一個(gè)縱橫連接模塊A，并通過橫向方框直模塊A橫向連接相鄰的兩個(gè)縱橫連接模塊A，形成以每個(gè)縱橫連接模塊A為角點(diǎn)的頂層桁架結(jié)構(gòu)；步驟四將縱橫連接模塊A與升降設(shè)備綁定連接，使頂層桁架結(jié)構(gòu)固定，將卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩與相對應(yīng)的縱橫連接模塊A綁定連接，升降設(shè)備向上提升，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩松弛；步驟五通過升降設(shè)備帶動縱橫連接模塊A上升，當(dāng)提升高度為距離地面6. 5米 6. 6 米后停止，收緊卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，固定桁架結(jié)構(gòu)頂部；步驟六在每個(gè)縱橫連接模塊A的向下的縱向方向上連接豎直桁架A，形成第一段豎直桁架；步驟七升降設(shè)備降落至豎直方向桁架A的底端著地位置，通過豎直桁架A支撐頂部， 解除縱橫連接模塊A與升降設(shè)備的綁定，然后使升降設(shè)備繼續(xù)降落至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟八綁定升降設(shè)備和豎直桁架A的底部，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架A底部距離地面6. 5 6. 6米，在第一段豎直桁架的豎直桁架A的底端豎直向下安裝豎直桁架B， 形成第二段豎直桁架；步驟九安裝完成第二段豎直桁架后，升降設(shè)備下降至第二段豎直桁架底端著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，解除升降設(shè)備和豎直桁架A底部的綁定，使升降設(shè)備下降至最低處，卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟十將豎直桁架B的底部與升降設(shè)備綁定，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，提升豎直桁架B底部距離地面6. 5 6. 6米，收緊卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，約束桁架頂部；步驟十一在豎直桁架B底部分別安裝縱橫連接模塊B，然后使升降設(shè)備下降至縱橫連接模塊B的底部著地，支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，解除豎直桁架B與升降設(shè)備的約束后，使升降設(shè)備下降至最低點(diǎn)；步驟十二 在相鄰兩個(gè)縱橫連接模塊B之間橫向連接橫向方框直模塊B，完成第一層桁架結(jié)構(gòu)的搭建；步驟十三重復(fù)步驟四至步驟十二，順次完成桁架結(jié)構(gòu)其余的各層連接，最終完成整個(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)的搭建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，其特征在于步驟一中升降設(shè)備的承載力F滿足F > 4G，G為欲搭建的桁架結(jié)構(gòu)的總重量，升降設(shè)備的上升行程L滿足 L≥H+4米，H為豎直模塊的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，其特征在于步驟一中每組升降設(shè)備的兩個(gè)升降設(shè)備單體之間的距離為2B，B為桁架結(jié)構(gòu)中豎直桁架的截面邊長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，其特征在于步驟二中卷揚(yáng)機(jī)承載力F1滿足F1 ^ 10000N，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩收放長度L1滿足L1 ^ 2H。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間桁架結(jié)構(gòu)頂升方法，包括安裝升降設(shè)備、設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)、設(shè)置縱橫連接模塊A、將縱橫連接模塊A與升降設(shè)備綁定連接、通過升降設(shè)備帶動縱橫連接模塊A上升、在每個(gè)縱橫連接模塊A的向下的縱向方向上連接豎直桁架A等步驟。本發(fā)明提出的一種空間桁架結(jié)構(gòu)的頂升方法，解決了浮空器巨型結(jié)構(gòu)的安裝難點(diǎn)，避免使用巨型和超高的提升安裝設(shè)備，且本發(fā)明的安裝速度快、效率高、安全性高，對巨型工裝系統(tǒng)的依賴性小。
文檔編號E04B1/35GK102304943SQ201110182339
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者胡龍, 陳思思, 陶國權(quán), 馬云鵬, 黃雨霓 申請人:北京航空航天大學(xué)