CN102661046A - 小角度全弯管长相贯节点制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构节点制作方法，具体是一种小角度全弯管长相贯节点制作方法。其步骤包括：用AutoCAD建模，沿弯管弯曲圆周等弧长微分剖切截面放样法绘制相贯线；用薄钢板数控切割制成相贯线样板；根据不同的相贯分区位置划分切割方向区域；利用计算机3D建模，依照投影图在拼装平台上绘制地样，放置定位板，立体组拼进行节点装配；用六分区法进行全熔透焊缝焊接；超声波焊缝无损检测；利用3D数字化仿真测量控制构件质量。本发明可替代传统的铸钢节点，大大降低施工成本，减轻结构自重，而且提高了此类节点加工效率和精度，并拟补规范上对于主、次直管相交间轴线夹角θ＜15°的相贯节点的加工制作空白。

Description

小角度全弯管长相贯节点制作方法

 

技术领域：

本发明涉及钢结构节点制作方法，具体是一种小角度全弯管长相贯节点制作方法。

背景技术：

目前钢结构节点常常采用如下方法进行选型和加工：

①在传统设计选型中，受当时切割、焊接及检验技术的限制，小角度全弯管的复杂节点往往采用铸钢节点，但此类铸钢节点不但造价高、自重大而且铸造工艺复杂；

②此类相贯线传统样板多采用手工画制在油毡或薄铁皮上，画制时间长、精度低；

③此类节点传统放样方法采用圆周等分素线法绘制相贯线，此方法一般适用于主、次直管相交的相贯节点，当主次管为弯管时，此种方法不适用；

④此类节点组装的传统方法采用一般的平面、立面、剖面来描述构件，但对于弯扭空间构件无法准确描述和绘制；

⑤现行规范只规定了主、次直管相交间轴线夹角θ＞15°的相贯节点焊接破口与焊接形式，当θ＜15°时，规范未能描述；

⑥现行的相贯焊缝的超声波检测技术同样受限于主、次直管相交间轴线夹角θ＞15°，并且对此类焊缝进行缺陷定位精度不高，尤其是部分回波的干扰；

⑦此类节点在传统方法加工后，对整体节点的检测采用人工拉钢尺进行空间测量，误差大，不易操作.

发明内容:

本发明旨在解决上述传统做法存在的问题，从而提供一套操作方便、加工精确、经济合理、安全可靠的小角度全弯管长相贯节点制作方法。 

本发明解决所述问题采用的技术方案是：

一种小角度全弯管长相贯节点制作方法，按如下步骤进行：

a. 用AutoCAD建模，沿弯管弯曲圆周等弧长微分剖切截面放样法绘制相贯线，把主、次管通过AutoCAD建模后进行布尔运算，在次管相贯处沿弯曲圆周进行等弧长剖切，剖切后得到次管相贯后的局部象限坐标系上的弧长，根据此弧长进行展开相贯线的过程，并根据主次管的实际管壁相交状态修正焊接坡口后得到最终相贯线；

b．对薄钢板进行数控切割后直接制成相贯线样板；

c．次管切割前，根据不同的相贯分区位置划分切割方向区域；

d．节点装配：利用计算机3D建模，在计算机内将模型模拟主管放平至实际加工位置后绘制俯视面可视的主、支管的特征点的投影图，并找出主、支管间特征点的空间相对尺寸，即各特征点相对定义原点的三维坐标；依照投影图在拼装平台上绘制地样，并以地样外轮廓每隔300～500mm放置定位板；立体组拼；

e．焊缝焊接：用六分区法进行小角度长相贯焊缝全熔透焊缝焊接，对应区域用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端100mm范围内加设Φ4.0mm光面钢丝做衬后进行堆焊；

f．超声波焊缝无损检测：超声波探伤前，利用AutoCAD建模后按焊缝坡口六分区模拟并剖切截面作图法进行缺陷定位和探头选择，探伤时始终保持探头与焊缝垂直；

g．3D 数字化仿真测量：摄取被测构件的三位坐标和表面点云，再通过测量系统的后处理功能计算出被测构件精确的实际模型，并与理论模型拟合后，获取拟合偏差和对比公差的分析数据，通过偏差分析的整体节点3D 数字化仿真测量技术，快速实现钢结构构件的质量控制。

本发明与现有技术相比，其突出的效果是：不但可替代传统的铸钢节点，大大降低施工成本，减轻结构自重，而且大大提高了此类节点加工效率和精度，并拟补规范上对于主、次直管相交间轴线夹角θ＜15°的相贯节点的空白，对此类节点加工提供了一套全新的制作技术。

附图说明：

图1是步骤1所述相贯构件平面图。

图2是步骤1所述相贯线等分截面剖面图。

图3是图2中1-1放大图。

图4是步骤1所述相贯线展开图。

图5是步骤3所述相贯接头焊缝分区主视图。

图6是步骤3所述相贯接头焊缝分区侧视图。

图7是步骤3所述相贯接头焊缝分区俯视图。

图8是图7中所示的A区焊缝示意图。

图9是图7中所示的B1区焊缝示意图。

图10是图7中所示的B2区焊缝示意图。

图11是图7中所示的C1区焊缝示意图。

图12是图7中所示的C2区焊缝示意图。

图13是图7中所示的D区焊缝示意图。

图14是步骤3所述典型截面中的3-3截面示意图。

图15是步骤3所述典型截面中的9-9截面示意图。

图16是步骤3所述典型截面中的15-15截面示意图。

图17是步骤3所述典型截面中的21-21截面示意图。

图18是步骤3所述典型截面中的27-27截面示意图。

图19是步骤3所述典型截面中的33-33截面示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例详述本发明。

参见附图，本实施例所述的小角度全弯管长相贯节点制作方法，按如下步骤进行：

1．采用AutoCAD建模，沿弯管弯曲圆周等弧长（极坐标）微分剖切截面放样法绘制相贯线。如图1所示，把主管和次管通过AutoCAD建模后进行布尔运算，在次管相贯处沿弯曲圆周进行等弧长（50mm弧长）剖切，剖切后得到图2所示的相贯线等分截面剖面（1.6m相贯线等分截面/50mm中1-1至33-33剖面）；图3是图2中1-1剖面节点放大图，图中A为主管截面、B为次管截面，D为次管相贯后在局部C象限坐标系上的弧长，根据此弧长进行如图4（相贯线展开）所示E1相贯线的过程，并根据主次管的实际管壁相交状态修正焊接坡口后最终得到E2相贯线；

2．利用数控切割机编程技术和结合等离子切割，对薄钢板(0.3mm厚钢板)进行数控切割后直接制成相贯线样板，既保证相贯线样板的精度又提高了样板的制作速度；

3．小角度全弯管长相贯线的切割采用先冷弯成型再切割的加工顺序。次管切割前，根据样板拓上的相贯线不同的相贯分区位置划分切割方向区域（见图5-图13），以便在切割时利用导向装置准确进行焊缝的坡口切割。沿样相贯线300/50（每间隔300mm切割后留50mm再切割300mm循环）断续切割，待切开防止自然冷却后陆续隔开相连的50mm，以减少直接切开并受热后的应力变形。全部切割后，对局部变形的部位采用瓜瓣型火焰加热法矫正；

4．本发明中此类节点的装配，首先，利用计算机3D建模技术建模，在计算机内将模型模拟主管放平至实际加工位置后绘制俯视面可视的主、支管的特征点（定义原点、端点、拱点、曲率突变点和截面象限点等）的投影图，并找出主、支管间特征点的空间相对尺寸，即各特征点相对定义原点的三维坐标。再依照投影图在拼装平台上上绘制地样，并以地样外轮廓每隔300～500mm放置定位板。最后，利用可调节胎具、特征点间距、空间角度控制等方法进行精确定位的立体组拼；

5．长相贯焊缝全熔透焊缝采用六分区法进行焊接（如图7中所示A、B1、B2、C1、C2、D区），对应区域采用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端100mm范围内加设Φ4.0mm光面钢丝（如图13，D区焊缝中绘制所示）做衬后进行堆焊；

6．在超声波探伤前，利用AutoCAD建模后按焊缝坡口六分区模拟并剖切截面作图法进行缺陷定位和探头选择(如图14-图19典型截面中的3-3、9-9、15-15、21-21、27-27、33-33六个典型截面示意)，进而探伤时始终保持探头（如图14-图19，探头T1和T2）始终能与焊缝（如图14-图19，焊缝a-f）保持垂直（超声波束应垂直于焊缝），进行小角度相贯焊缝无损检测；

7．利用拍摄、扫描和传感片等精密测量设备，摄取被测构件的三位坐标和表面点云，再通过测量系统的后处理功能计算出被测构件精确的实际模型，并与理论模型通过系统或手动最佳拟合后，获取拟合偏差和对比公差等分析数据，通过偏差分析的整体节点3D 数字化仿真测量技术快速实现质量控制。

Claims (1)

1.一种小角度全弯管长相贯节点制作方法，其特征在于，按如下步骤进行：

a. 用AutoCAD建模，沿弯管弯曲圆周等弧长微分剖切截面放样法绘制相贯线，把主、次管通过AutoCAD建模后进行布尔运算，在次管相贯处沿弯曲圆周进行等弧长剖切，剖切后得到次管相贯后的局部象限坐标系上的弧长，根据此弧长进行展开相贯线的过程，并根据主次管的实际管壁相交状态修正焊接坡口后得到最终相贯线；

b．对薄钢板进行数控切割后直接制成相贯线样板；

c．次管切割前，根据不同的相贯分区位置划分切割方向区域；

d．节点装配：利用计算机3D建模，在计算机内将模型模拟主管放平至实际加工位置后绘制俯视面可视的主、支管的特征点的投影图，并找出主、支管间特征点的空间相对尺寸，即各特征点相对定义原点的三维坐标；依照投影图在拼装平台上绘制地样，并以地样外轮廓每隔300～500mm放置定位板；立体组拼；

e．焊缝焊接：用六分区法进行小角度长相贯焊缝全熔透焊缝焊接，对应区域用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端100mm范围内加设Φ4.0mm光面钢丝做衬后进行堆焊；

f．超声波焊缝无损检测：超声波探伤前，利用AutoCAD建模后按焊缝坡口六分区模拟并剖切截面作图法进行缺陷定位和探头选择，探伤时始终保持探头与焊缝垂直；

g．3D 数字化仿真测量：摄取被测构件的三位坐标和表面点云，再通过测量系统的后处理功能计算出被测构件精确的实际模型，并与理论模型拟合后，获取拟合偏差和对比公差的分析数据，通过偏差分析的整体节点3D 数字化仿真测量技术，快速实现钢结构构件的质量控制。

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