一种超高层建筑菱形柱的组装装置及其组装方法技术领域
本发明涉及建筑及桥梁安装领域，具体涉及一种超高层建筑菱形柱的组装装置和
组装方法。
背景技术
伴随着国内建筑钢结构呈现出的多样化与复杂化趋势，各种视觉冲击强烈的复杂
钢结构应运而生，菱形结构也是由简单的等截面形式向变截面、多方向、复杂性结构转变，
为国内建筑结构设计在艺术形态上提供了一大亮点。
鉴于菱形柱节点构件的复杂化和特殊化，工厂加工深化设计图纸与制作工艺相结
合的模式是保证构件顺利加工的前提。现在根据不同的设计需求，菱形柱的内角需要不同，
已经无法用标准箱型组装装置来满足菱形柱的制作要求；另外，由于用于组装超高层建筑
菱形柱的钢板体型大、质量大；因此，超高层建筑菱形柱在组装过程中难度较大，组装过程
复杂，并且无法保证菱形柱组装之后的角度达到设计要求；主要是因为现有的菱形柱组装
装置无法表达菱形柱的角度，导致待组装的菱形柱的角度难以确定；现在的组装装置的结
构复杂，导致菱形柱的组装过程复杂，不仅组装装置自身制作麻烦，成本高，还导致菱形柱
的制作效率低；另外，现有的菱形柱组装装置的稳定性差，在用于超高层菱形柱组装时，菱
形柱的角度容易出现较大的偏差，导致菱形柱的组装精度差。
由于超高层建筑菱形柱不仅在建筑物中起到装饰的作用，还需要在建筑物中起到
承重的作用，因此，如果菱形柱的组装角度和组装精度出现偏差，导致菱形柱的各种性能发
生改变；从而会导致整个建筑的结构受到影响。
因此，如何设计一个既能表达出超高层建筑菱形柱组装角度、满足不同角度菱形
柱的组装、菱形柱组装效率高以及能够保证菱形柱组装角度出现偏差的组装装置，以及发
明一种组装超高层建筑菱形柱简单、高效以及保证菱形柱组装精度的组装方法是一个亟待
解决的问题。
发明内容
针对上述现有的超高层建筑菱形柱的组装装置和组装的方法的上述不足，本发明
所要解决的技术问题是：提供一种能够表达超高层建筑菱形柱组装角度、能够满足不同角
度菱形柱的组装，制作简单、组装效率高以及稳定性好的组装装置，还提供了一种能够在工
厂批量化生产、组装操作更简单以及能够保证菱形柱组装精度的组装方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种超高层建筑菱形柱的组装装置，包括水平设置的组装平台及至少两个组装定位结
构；其特征在于，所述组装定位结构可拆卸地固定在组装平台的顶面上，且组装定位结构均
相互平行且位于同一条直线上；所述组装定位结构包括底座、支撑柱、固定柱以及定位柱，
所述支撑柱垂直固定在底座的顶面上，所述定位柱的一端固定在底座的顶面上，定位柱的
另一端与支撑柱的中上部焊接，所述定位柱与底座顶面之间形成用于组装菱形柱的锐角角
度A；所述支撑柱相对与定位柱的另一侧设置有固定柱，所述固定柱、定位柱及支撑柱位于
同一平面内，且固定柱、定位柱分别与支撑柱构成三角形结构。
作为优选地，所述组装平台由至少两个H型钢组成，所述H型钢的顶面均处于同一
水平面内，每个H型钢上均设置有组装定位结构；所述H型钢的顶面上设置凹槽，所述组装定
位结构的底座固定在H型钢顶面的凹槽内，且底座的高度不高于凹槽的深度。根据菱形柱的
高度，可以选择多个H型钢沿着H型钢的宽度方向水平排列构成组装平台，使得可以用于制
作不同高度的菱形柱；H型钢顶面的凹槽用于安装组装定位结构，底座的高度不高于H型钢
顶面凹槽的深度，当底座的高度与凹槽的深度相同时作为一种较优的方案，这样保证了组
装平台的操作面始终是水平面，满足菱形柱的组装要求和组装精度；另外，H型钢组成组装
平台，使得菱形柱在组装过程中更方便焊接，H型钢可以使用工厂的废旧钢材，使得组装平
台的制作成本低。
作为优选地，所述固定柱的一端焊接在底座的顶面上，另一端与支撑柱的中上部
焊接，所述定位柱顶端与支撑柱的焊接点的位置高于固定柱与支撑柱焊接点的位置。这样
保证组装定位结构的稳定性更好，保证固定柱始终为支撑柱提供一个较大的支撑力，与定
位柱上承受的钢板的重力形成对抗力，避免了组装定位结构发生形变、导致菱形柱组装角
度出现较大误差的情况。
一种超高层建筑菱形柱的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、定位菱形柱底部钢板；将底部钢板吊起，调整底部钢板位置，使得底部钢板与组装平
台的顶面紧贴，并且将底部钢板的左端与多个组装定位结构的定位柱分别紧贴；
b、定位菱形柱左侧钢板；将左侧钢板吊装到合适的位置，调整左侧钢板的位置，使左侧
钢板的左侧面与多个组装定位结构的定位柱同时紧贴，左侧钢板的底端与底部钢板紧贴；
使用多个钝角角度样板检查底部钢板和左侧钢板的组装角度精度是否合格，如组装角度精
度检查不合格，对左侧钢板进行轻微调整，直到组装角度精度检测合格；待组装角度精度检
查合格后，将多个钝角角度样板等间距的分别与底部钢板左侧钢板进行焊接，然后再将底
部钢板和左侧钢板沿着长度方向进行点焊定位；
c、定位菱形柱右侧钢板，将多个锐角角度样板等间距的点焊在底部钢板顶面上的右端
处，将右侧钢板吊装到合适位置、调整右侧钢板的位置，使右侧钢板的左侧面同时紧贴多个
锐角角度样板的右侧面，右侧钢板的底端与底部钢板紧贴，检查菱形柱组立对角线的准确
性，组立对角线检查不合格，对右侧钢板进行轻微调整，直到组立对角线检查合格，合格后
将右侧钢板与多个锐角角度样板焊接，最后将底部钢板与右侧钢板沿长度方向进行点焊定
位；
d、根据组立对角线，使钝角定位卡板的顶角位于组立对角线上，并且保证钝角定位卡
板的右侧面与右侧钢板紧贴，然后将多个钝角定位卡板等间距的焊接在右侧钢板上；在左
侧钢板右侧面的顶端等间距焊接多个锐角定位卡板；再将顶部钢板吊装在合适位置，使顶
部钢板的两端分别与左侧钢板和右侧钢板的顶端紧贴，同时使顶部钢板的底面分别与多个
钝角定位卡板和锐角定位卡板紧贴，再将钝角定位卡板和锐角定位卡板与顶部钢板进行焊
接，最后将顶部钢板与左侧钢板和右侧钢板沿长度方向进行点焊接。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
（1）本发明通过将支撑柱、定位柱及底座固定形成三角形结构，并且定位柱与底座之间
的夹角设计成待组装菱形柱的锐角内角，使得菱形柱的组装角度能够直接表达，使得将底
部钢板紧贴组装平台顶面，左侧钢板紧贴多个组装定位结构中的定位柱确定的平面，就可
以满足菱形柱组装角度的要求，这样使得菱形柱组装的工序简化，减少了在确定菱形柱组
装角度过程中对钢板的多次调整；在保证菱形柱满足组装要求的同时，提高了菱形柱的组
装效率。
（2）本发明通过将组装定位结构可拆卸的固定在组装平台上，可以将组装定位结
构中的锐角角度A设计成不同的角度，通过对组装定位结构的更换，本发明实现了对不同角
度的菱形柱的批量组装，本发明中的组装定位结构自身结构简单、制作方便，减少了组装装
置的制作成本。
（3）本发明中定位柱和固定柱分别与支撑柱和底座形成三角形结构，再加上底座
自身的重力；然后将定位柱和固定柱固定在支撑柱的两侧，这样使得定位柱上完全承受钢
板的重力时，固定柱与定位柱形成对抗的力；使得组装定位结构的稳定性好，避免了菱形柱
的组装过程出现较大的偏差。
（4）本发明中提供一种超高层建筑菱形柱的组装方法，组装装置的定位柱、角度样
板与定位卡板是根据待组装菱形柱的角度进行制作，通过组装装置、角度样板和定位卡板，
将组装菱形柱的所有钢板的组装平面进行确定，使得可以将组装的钢板直接吊装到确定的
平面内，通过“面对面”的定位方法，减少了在确定菱形柱组装角度的过程中对钢板的调整
次数；再通过对角度样板和定位卡板对菱形柱组装的角度进行检查和定位，在菱形柱的组
装过程中翼板与腹板之间的角度控制非常重要，组装过程中采用角度样板来保证菱形柱角
度的精度，采用焊接定位卡板的方法来保证菱形柱装配对角线的准确性。本方法采用多种
定位辅助措施，减小菱形柱组装过程中的偶然误差，提高了组装精度，同时，简化了加工工
序，提高了加工速度，强化了组装过程中的过程质量控制。
附图说明
图1为本发明超高层建筑菱形柱的组装装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示， 一种超高层建筑菱形柱的组装装置，包括水平设置的组装平台1及至
少两个组装定位结构；组装定位结构可拆卸地固定在组装平台1的顶面上，且组装定位结构
均相互平行且位于同一条直线上；组装定位结构包括底座（图中未示出）、支撑柱2、固定柱3
以及定位柱4，支撑柱2垂直固定在底座的顶面上，定位柱4的一端固定在底座的顶面上，定
位柱4的另一端与支撑柱2的中上部焊接，定位柱4与底座顶面之间形成用于组装菱形柱的
锐角角度A；支撑柱2相对与定位柱4的另一侧设置有固定柱3，固定柱3、定位柱4及支撑柱2
位于同一平面内，且固定柱3、定位柱4分别与支撑柱2构成三角形结构。
本技术方案中，将组装平台1水平设置就保证了菱形柱的一个组装面，再通过至少
两个固定在组装平台1上的组装定位结构准确的确定菱形柱的另一个组装面；并且组装定
位结构中的定位柱4与底座之间形成的夹角A与待组装菱形柱锐角内角的角度相同，这样就
使组装菱形柱的底部钢板和左侧钢板的位置确定，这样就保证了组装菱形柱时，待组装菱
形柱的角度可以直接确定，由于用于组装超高层建筑菱形柱的钢板的体型和重量极大，这
样就避免了在确定菱形组组装角度时，需要对钢板进行多次调整。
本技术方案中，组装定位结构可拆卸的固定在组装平台1的顶面上，这样将组装定
位结构中的锐角夹角A可以根据待组装菱形柱角度的要求设计成不同的角度，根据待组装
菱形柱就在选择锐角角度A不同的组装定位结构固定在组装平台1上，可以在底座和组装平
台1上分别开螺孔，通过螺栓或者螺钉将组装定位结构固定在组装平台1上；使得本发明可
以满足不同角度菱形柱的组装，并且组装定位结构自身结构简单，不仅使得整个组装装置
的制作简单、成本低，而且使用该组装装置组装菱形柱的操作也方便简单、使得菱形柱的组
装可批量化的生产、提高了菱形柱的组装效率。
本技术方案中，组装定位结构设计为一个整体结构，固定柱3、定位柱4和支撑柱2
可以为角钢或者H型钢；并且固定柱3、定位柱4分别与支撑柱2与底座形成三角形结构，再加
上底座自身的重力；然后将定位柱4和固定柱3固定在支撑柱2的两侧，这样使得定位柱4上
完全承受钢板的重力时，固定柱3与定位柱4形成对抗的力；从而使得组装定位结构的稳定
性好，避免了组装定位结构由于钢板重量过重发生形变，保证了组装定位结构中锐角角度A
的准确性，保证了菱形柱的制作精度。
一种超高层建筑菱形柱的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、定位菱形柱底部钢板5；将底部钢板5吊起，调整底部钢板5位置，使得底部钢板5与组
装平台1的顶面紧贴，并且将底部钢板5的左端与多个组装定位结构的定位柱4分别紧贴；
b、定位菱形柱左侧钢板6；将左侧钢板6吊装到合适的位置，调整左侧钢板6的位置，使
左侧钢板6的左侧面与多个组装定位结构的定位柱4同时紧贴，左侧钢板6的底端与底部钢
板5紧贴；使用多个钝角角度样板7检查底部钢板5和左侧钢板6的组装角度精度是否合格，
如组装角度精度检查不合格，对左侧钢板6进行轻微调整，直到组装角度精度检测合格；待
组装角度精度检查合格后，将多个钝角角度样板7等间距的分别与底部钢板5左侧钢板6进
行焊接，然后再将底部钢板5和左侧钢板6沿着长度方向进行点焊定位；
c、定位菱形柱右侧钢板8，将多个锐角角度样板9等间距的点焊在底部钢板5顶面上的
右端处，将右侧钢板8吊装到合适位置、调整右侧钢板8的位置，使右侧钢板8的左侧面同时
紧贴多个锐角角度样板9的右侧面，右侧钢板8的底端与底部钢板5紧贴，检查菱形柱组立对
角线的准确性，组立对角线检查不合格，对右侧钢板8进行轻微调整，直到组立对角线检查
合格，合格后将右侧钢板8与多个锐角角度样板9焊接，最后将底部钢板5与右侧钢板8沿长
度方向进行点焊定位；
d、根据组立对角线，使钝角定位卡板10的顶角位于组立对角线上，并且保证钝角定位
卡板10的右侧面与右侧钢板8紧贴，然后将多个钝角定位卡板10等间距的焊接在右侧钢板8
上；在左侧钢板6右侧面的顶端等间距焊接多个锐角定位卡板11；再将顶部钢板12吊装在合
适位置，使顶部钢板12的两端分别与左侧钢板6和右侧钢板8的顶端紧贴，同时使顶部钢板
12的底面分别与多个钝角定位卡板10和锐角定位卡板11紧贴，再将钝角定位卡板10和锐角
定位卡板11与顶部钢板12进行焊接，最后将顶部钢板12与左侧钢板6和右侧钢板8沿长度方
向进行点焊接。
本发明中提供了一种超高层建筑菱形柱的组装方法，该方法中使用的定位卡板和
角度样板均是根据待组装菱形柱的角度要求设计的；角度样板为三角形板，定位卡板为三
角形板或者L型板；该方法通过组装平台1和多个组装定位结构中的定位柱4确定的平面，使
得菱形柱底部钢板5和左侧钢板6所在的组装平面能够被确定，再通过多个钝角定位样板对
左侧钢板6和底部钢板5之间的夹角进行检查，如果夹角存在误差，可以通过铁锤对钢板进
行敲击进行角度的微小调整，然后再将多个钝角定位样板等间距钢板之间进行焊接，将左
侧钢板6和底部钢板5的位置进行位置确定，避免在钢板焊接过程中出现误差；最后再将左
侧钢板6和底部钢板5之间进行点焊；然后再通过在底部钢板5上等间距焊接多个锐角角度
样板9，多个锐角角度样板9就确定了右侧钢板8所在的组装平面，然后通过检测工具对待组
装菱形柱的对角线进行检查，对右侧钢板8进行轻微调整，使得右侧钢板的顶端位于对角线
上，保证菱形柱角度的精度，再将右侧钢板8与锐角定位样板进行焊接确定右侧钢板8位置，
再将右侧钢板8与底部钢板5进行点焊；再通过组立对角线确定钝角定位卡板10的位置，将
多个钝角定位卡板10等间距焊接在右侧钢板8上，再将多个锐角定位卡板11焊接在左侧钢
板6的顶部，保证钝角定位卡板10和锐角定位卡板11的顶面在同一平面，钝角定位卡板和锐
角定位卡板用于对顶部钢板进行准确定位和起支撑作用，避免顶部钢板在于左侧钢板和右
侧钢板焊接过程中出现误差；最后将顶部钢板12分别与钝角定位卡板10和锐角定位卡板11
焊接，最后对顶部钢板12进行点焊，就完成菱形柱的精确组装。