CN104060689A - 一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三角形截面弯扭构件，尤其涉及一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法，应用于钢结构中。包括底板、左侧板、右侧板和加强板，所述的底板、左侧板和右侧板形成横截面为三角形的构件，所述的构件中的两侧端和中端分别设有加强板。所述的支撑架，所述的支撑架的上部设有组装胎架，所述的组装胎架的上部设有内凹状的三角形装配缺口。按以下步骤进行：设计展开→切割下料→成形加工→矫压和二次切割→组装焊接。一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法，结构紧凑，造型新颖，结构合理，受力可靠，节约资源，加工快速精准。

Description

一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种三角形截面弯扭构件，尤其涉及一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法，应用于钢结构中。

背景技术

随着钢结构建筑领域的高速发展，国内外涌现出一大批设计新颖、造型独特的钢结构建筑，尤其是空间双曲构件的应用，使钢结构建筑造型向前迈进了一大步，如“鸟巢”的空间双曲箱型构件、杭州市奥林匹克体育中心的空间双曲圆钢管构件。如何在建筑造型和经济合理性上进行再次突破，成为了许多业内人士最为关心的焦点。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，建筑造型更加新颖、美观，且更经济合理的一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

　　一种三角形截面弯扭构件，包括底板、左侧板、右侧板和加强板，所述的底板、左侧板和右侧板形成横截面为三角形的构件，所述的构件中的两侧端和中端分别设有加强板。

　　作为优选，所述的底板、左侧板、右侧板分别为平直钢板；

或，所述的底板、左侧板、右侧板分别为弯曲钢板；

或，所述的底板、左侧板、右侧板分别为双曲钢板。

　　作为优选，所述的加强板的中间设有圆孔，所述的加强板呈三角状，所述的加强板的三个角部的形状为圆弧状或平直状，所述的构件的中端设有至少一块加强板。

　　作为优选，所述的底板上部的左侧设有左侧板，所述的底板上部的右侧设有右侧板，所述的左侧板的上部叠压在右侧板上，所述的底板与左侧板间、左侧板与右侧板间、右侧板与底板间分别通过焊接层相固定，所述的加强板中三个角部的形状为圆弧状；

或，

所述的底板上部的左侧设有左侧板，所述的底板上部的右侧设有右侧板，所述的右侧板的上部叠压在左侧板上，所述的底板与左侧板间、左侧板与右侧板间、右侧板与底板间分别通过焊接层相固定，所述的加强板中三个角部的形状为圆弧状；

或，所述的左侧板底端的内壁与右侧板底端的内壁间设有底板，所述的左侧板与右侧板相对称分布，所述的左侧板与右侧板间、左侧板的内壁与底板间、右侧板的内壁与底板间分别通过焊接层相固定，所述的加强板中三个角部的形状为平直状。

　　一种三角形截面弯扭构件的专用胎架，所述的支撑架，所述的支撑架的上部设有组装胎架，所述的组装胎架的上部设有内凹状的三角形装配缺口。

作为优选，所述的支撑架与组装胎架间通过均匀分布的调节螺栓相调节固定，所述的三角形装配缺口的壁厚大于构件的厚度，所述的三角形装配缺口的边长大于构件的边长。

一种三角形截面弯扭构件的加工方法，按以下步骤进行：

（1）、设计展开：

直线型构件的底板和侧板为平直钢板，只需简单放样即可得到其实际尺寸；

弯曲型和双曲型构件，需对底板和侧板进行计算机建模，对构件进行异形体展开，以板厚中心层为基准进行平面展开，同时预放20~30mm加工余量；

（2）、切割下料：

　　　直线型构件的底板和侧板，以及弯曲型构件底板采用直条切割机或数控切割机进行切割；

　　弯曲型构件的侧板，以及双曲型构件的底板和侧板应采用数控切割机进行切割；

（3）、成形加工：

　　　直线型构件的底板和侧板无需进行此工序，仅需对其进行矫直矫平即可；

弯曲型构件底板和侧板采用液压机压制成型；

双曲型构件的底板和侧板采用液压机压制成形型；

通过计算机建模计算出各折弯线位置和下压量，并通过试验测得钢板反弹量，在钢板上依次划出折弯线，折弯线的间距为100~150mm；

压制过程中采用1：1样板跟踪检测，随压随测；

（4）、矫压和二次切割：

　　根据弯曲和双曲的底板和侧板，搭设与之匹配的矫正胎架，利用火焰加热配合千斤顶施加外力进行成形偏差矫正；

（5）、组装焊接：

　　　在专用胎架对构件进行组装，通过调节螺栓使专用胎架可适用不同弧度、不同曲率的构件进行组装，采用倒装法进行组装，即按照先进行左侧板或右侧板的定位，然后组装内部加强板，最后组装底板的顺序进行；

直线型构件的组合焊缝可采用自动埋弧焊或半自动埋弧焊进行焊接；

弯曲型构件可采用半自动埋弧焊配合弧型导轨或CO₂气体保护焊进行焊接；

双曲型构件可采用CO₂气体保护焊进行焊接，焊接时，应采用对称焊接法，CO₂气体保护焊应双数焊工同参数、同方向、同时施焊，焊接采用从中间向两端进行。

三角形截面弯扭构件主要适用于造型类建筑和大跨度桁架结构，与现有的箱型截面、圆钢管截面相比，不但造型新颖、美观自然，而且更经济合理，同时减小了构件自重。三角形截面构件适用于钢柱、钢梁、桁架等多种构件形式。

具有以下优点：

1 、造型新颖独特，并以三足鼎立之势具有较强的稳定性。在各个方向上观察，均有不同观感变化，构件之间相互辉映，如峰峦叠起，宏伟壮观。

2、 构件轻巧稳定、加工方便快捷，在确保结构安全的前提下，比传统的箱型构件减少用钢量20%~25%，有效地降低了成本，并减轻了结构自重。

3 、构件截面形式简单，便于加工，仅需采用液压机配合“旋压成形模”或“双曲面成形模”进行底板和侧板的液压成形，其它均在专用胎架上进行装焊，有效的保证了加工精度，并可缩短加工周期10%~20%。

4、 构件焊缝大部分采用自动埋弧焊或半自动埋弧焊进行焊接，焊接质量容易保证，焊接效率提高15%~20%。

总之，可快速、准确、方便过进行适用于三角形截面构件的设计、下料、成形、装焊，且十分经济，原材料及加工成本只占传统构件的70%。

因此，本发明的一种三角形截面弯扭构件、专用胎架及其加工方法，结构紧凑，造型新颖，结构合理，受力可靠，节约资源，加工快速精准。

附图说明

图1是本发明中平直钢板的结构示意图；

图2是本发明中平直钢板的爆炸结构示意图；

图3是本发明中弯曲钢板的结构示意图；

图4是本发明中弯曲钢板的爆炸结构示意图；

图5是本发明中双曲钢板的结构示意图；

图6是本发明中双曲钢板的爆炸结构示意图；

图7是本发明中构件的组装结构示意图；

图8是本发明中构件的组装的另一结构示意图；

图9是本发明中专用胎架的结构示意图；

图10是本发明中专用胎架的侧视结构示意图；

图11是本发明中专用胎架与构件的装配结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

　　实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，一种三角形截面弯扭构件，包括底板1、左侧板2、右侧板3和加强板4，所述的底板1、左侧板2和右侧板3形成横截面为三角形的构件，所述的构件中的两侧端和中端分别设有加强板4。

　　所述的底板1、左侧板2、右侧板3分别为平直钢板；

或，所述的底板1、左侧板2、右侧板3分别为弯曲钢板；

或，所述的底板1、左侧板2、右侧板3分别为双曲钢板。

　　所述的加强板4的中间设有圆孔6，所述的加强板4呈三角状，所述的加强板4的三个角部的形状为圆弧状或平直状，所述的构件的中端设有至少一块加强板4。

　　所述的底板1上部的左侧设有左侧板2，所述的底板1上部的右侧设有右侧板3，所述的左侧板2的上部叠压在右侧板3上，所述的底板1与左侧板2间、左侧板3与右侧板3间、右侧板3与底板1间分别通过焊接层相固定，所述的加强板4中三个角部的形状为圆弧状；

或，

所述的底板1上部的左侧设有左侧板2，所述的底板1上部的右侧设有右侧板3，所述的右侧板3的上部叠压在左侧板2上，所述的底板1与左侧板2间、左侧板2与右侧板3间、右侧板3与底板1间分别通过焊接层相固定，所述的加强板4中三个角部的形状为圆弧状；

或，所述的左侧板2底端的内壁与右侧板3底端的内壁间设有底板1，所述的左侧板2与右侧板3相对称分布，所述的左侧板2与右侧板3间、左侧板2的内壁与底板1间、右侧板3的内壁与底板1间分别通过焊接层相固定，所述的加强板4中三个角部的形状为平直状。

　　所述的支撑架7，所述的支撑架7的上部设有组装胎架8，所述的组装胎架8的上部设有内凹状的三角形装配缺口9。

所述的支撑架7与组装胎架8间通过均匀分布的调节螺栓10相调节固定，所述的三角形装配缺口9的壁厚大于构件的厚度，所述的三角形装配缺口9的边长大于构件的边长。

一种三角形截面弯扭构件的加工方法，按以下步骤进行：

（1）、设计展开：

直线型构件的底板和侧板为平直钢板，只需简单放样即可得到其实际尺寸；

弯曲型和双曲型构件，需对底板和侧板进行计算机建模，对构件进行异形体展开，以板厚中心层为基准进行平面展开，同时预放20~30mm加工余量；

（2）、切割下料：

　　　直线型构件的底板和侧板，以及弯曲型构件底板采用直条切割机或数控切割机进行切割；

　　弯曲型构件的侧板，以及双曲型构件的底板和侧板应采用数控切割机进行切割；

（3）、成形加工：

　　　直线型构件的底板和侧板无需进行此工序，仅需对其进行矫直矫平即可；

弯曲型构件底板和侧板采用液压机压制成型；

双曲型构件的底板和侧板采用液压机压制成形型；

通过计算机建模计算出各折弯线位置和下压量，并通过试验测得钢板反弹量，在钢板上依次划出折弯线，折弯线的间距为100~150mm；

压制过程中采用1：1样板跟踪检测，随压随测；

（4）、矫压和二次切割：

　　根据弯曲和双曲的底板和侧板，搭设与之匹配的矫正胎架，利用火焰加热配合千斤顶施加外力进行成形偏差矫正；

（5）、组装焊接：

　　　在专用胎架对构件进行组装，通过调节螺栓使专用胎架可适用不同弧度、不同曲率的构件进行组装，采用倒装法进行组装，即按照先进行左侧板或右侧板的定位，然后组装内部加强板，最后组装底板的顺序进行；

直线型构件的组合焊缝可采用自动埋弧焊或半自动埋弧焊进行焊接；

弯曲型构件可采用半自动埋弧焊配合弧型导轨或CO₂气体保护焊进行焊接；

双曲型构件可采用CO₂气体保护焊进行焊接，焊接时，应采用对称焊接法，CO₂气体保护焊应双数焊工同参数、同方向、同时施焊，焊接采用从中间向两端进行。

Claims (7)

1.一种三角形截面弯扭构件，其特征在于：包括底板（1）、左侧板（2）、右侧板（3）和加强板（4），所述的底板（1）、左侧板（2）和右侧板（3）形成横截面为三角形的构件，所述的构件中的两侧端和中端分别设有加强板（4）。

2.根据权利要求1所述的一种三角形截面弯扭构件，其特征在于：所述的底板（1）、左侧板（2）、右侧板（3）分别为平直钢板；

或，所述的底板（1）、左侧板（2）、右侧板（3）分别为弯曲钢板；

或，所述的底板（1）、左侧板（2）、右侧板（3）分别为双曲钢板。

3.根据权利要求1所述的一种三角形截面弯扭构件，其特征在于：所述的加强板（4）的中间设有圆孔（6），所述的加强板（4）呈三角状，所述的加强板（4）的三个角部的形状为圆弧状或平直状，所述的构件的中端设有至少一块加强板（4）。

4.根据权利要求1或2所述的一种三角形截面弯扭构件，其特征在于：所述的底板（1）上部的左侧设有左侧板（2），所述的底板（1）上部的右侧设有右侧板（3），所述的左侧板（2）的上部叠压在右侧板（3）上，所述的底板（1）与左侧板（2）间、左侧板（3）与右侧板（3）间、右侧板（3）与底板（1）间分别通过焊接层相固定，所述的加强板（4）中三个角部的形状为圆弧状；

或，

所述的底板（1）上部的左侧设有左侧板（2），所述的底板（1）上部的右侧设有右侧板（3），所述的右侧板（3）的上部叠压在左侧板（2）上，所述的底板（1）与左侧板（2）间、左侧板（2）与右侧板（3）间、右侧板（3）与底板（1）间分别通过焊接层相固定，所述的加强板（4）中三个角部的形状为圆弧状；

或，所述的左侧板（2）底端的内壁与右侧板（3）底端的内壁间设有底板（1），所述的左侧板（2）与右侧板（3）相对称分布，所述的左侧板（2）与右侧板（3）间、左侧板（2）的内壁与底板（1）间、右侧板（3）的内壁与底板（1）间分别通过焊接层相固定，所述的加强板（4）中三个角部的形状为平直状。

5.根据权利要求1所述的一种三角形截面弯扭构件的专用胎架，其特征在于：所述的支撑架（7），所述的支撑架（7）的上部设有组装胎架（8），所述的组装胎架（8）的上部设有内凹状的三角形装配缺口（9）。

6.根据权利要求5所述的一种三角形截面弯扭构件的专用胎架，其特征在于：所述的支撑架（7）与组装胎架（8）间通过均匀分布的调节螺栓（10）相调节固定，所述的三角形装配缺口（9）的壁厚大于构件的厚度，所述的三角形装配缺口（9）的边长大于构件的边长。

7.根据权利要求1所述的一种三角形截面弯扭构件的加工方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）、设计展开：

直线型构件的底板和侧板为平直钢板，只需简单放样即可得到其实际尺寸；

弯曲型和双曲型构件，需对底板和侧板进行计算机建模，对构件进行异形体展开，以板厚中心层为基准进行平面展开，同时预放20~30mm加工余量；

（2）、切割下料：

　　　直线型构件的底板和侧板，以及弯曲型构件底板采用直条切割机或数控切割机进行切割；

　　弯曲型构件的侧板，以及双曲型构件的底板和侧板应采用数控切割机进行切割；

（3）、成形加工：

　　　直线型构件的底板和侧板无需进行此工序，仅需对其进行矫直矫平即可；

弯曲型构件底板和侧板采用液压机压制成型；

双曲型构件的底板和侧板采用液压机压制成形型；

通过计算机建模计算出各折弯线位置和下压量，并通过试验测得钢板反弹量，在钢板上依次划出折弯线，折弯线的间距为100~150mm；

压制过程中采用1：1样板跟踪检测，随压随测；

（4）、矫压和二次切割：

　　根据弯曲和双曲的底板和侧板，搭设与之匹配的矫正胎架，利用火焰加热配合千斤顶施加外力进行成形偏差矫正；

（5）、组装焊接：

　　　在专用胎架对构件进行组装，通过调节螺栓使专用胎架可适用不同弧度、不同曲率的构件进行组装，采用倒装法进行组装，即按照先进行左侧板或右侧板的定位，然后组装内部加强板，最后组装底板的顺序进行；

直线型构件的组合焊缝可采用自动埋弧焊或半自动埋弧焊进行焊接；

弯曲型构件可采用半自动埋弧焊配合弧型导轨或CO₂气体保护焊进行焊接；

双曲型构件可采用CO₂气体保护焊进行焊接，焊接时，应采用对称焊接法，CO₂气体保护焊应双数焊工同参数、同方向、同时施焊，焊接采用从中间向两端进行。