CN104259273B - 一种钢结构工程弯扭构件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构工程弯扭构件加工方法，步骤如下：1）制作矩形截面钢构件顶弯装置；2）调整三个限位座的位置；3）将待弯曲的矩形截面钢构件放置在顶弯座和三个限位座之间；4）利用千斤顶对待弯曲的矩形截面钢构件压弯；5）制作钢结构构件扭曲装置；6）调整左支座、中间支座和右支座在导向轨道上的位置；7）将弯曲后的矩形截面钢构件放在左支座、中间支座和右支座上的卡口内并固定；8）将左扭转力臂和右扭转力臂的另一端分别与卷扬机上的钢丝绳连接；9）通过卷扬机对弯曲后的矩形截面钢构件逐渐施加扭力，直至扭曲成型；10）将扭曲成型的矩形截面钢构件从左支座、中间支座和右支座上吊下。该方法大大提高了制作精度。

Description

一种钢结构工程弯扭构件加工方法

技术领域

本发明涉及一种钢结构加工方法，尤其涉及一种钢结构工程弯扭构件加工方法。

背景技术

目前，钢结构在建筑工程领域发展迅速，尤其在造型奇特的建筑结构中，钢结构由于可以充分表现结构多变外形，具有良好的建筑表现力，为建筑师所青睐。但造型奇特的钢结构工程加工必然会存在空间弯扭构件的制作问题。

现有钢结构弯扭构件加工中，主要的加工方式有以下几种。

（1）当结构使用构件采用钢管时，因为其本身截面是圆形，因此不需要扭转，只需要单向或多向弯曲即可成为空间曲线，此时构件弯曲一般可以采用拉弯或煨弯。煨弯时采用加热方式，将构件温度升高到较高温度，再进行拉弯或压弯，达到设计所需弧度。该方法主要适用于截面较小的构件，较大构件所需温度难以达到。拉弯也对于大小构件均可，但其需要从构件两段施加拉力，对于较长构件需要较大的场地。

（2）对于矩形截面，目前弯扭构件主要通过将构件四个面的钢板分别进行弯扭，然后组装焊接成整体，该方法主要适用于矩形截面且较大的构件，各组成面钢板弯扭控制主要是四个边的线形，控制要求较高，且因各板变形难以精确控制，因此组装时会存在较大误差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种可以精确控制的钢结构工程弯扭构件加工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种钢结构工程弯扭构件加工方法，该方法包括如下步骤：

1）制作矩形截面钢构件顶弯装置：首先制作一个支架平台、一个千斤顶支座、一个顶弯座和三个限位座；然后将千斤顶支座固定在支架平台上，三个限位座安装在支架平台上并分布在一弧线上，所述顶弯座安装在千斤顶支座和中间的限位座之间并在千斤顶支座和中间的限位座连线的方向上与支架平台滑动配合；中间限位座在与千斤顶支座连线的方向上与支架平台可滑动配合，三个限位座朝向千斤顶支座的一面设置内凹的弧形面，所述顶弯座朝向中间的限位座的一面设置外凸的弧形面；

2）调整中间限位座在支架平台上的位置，使三个限位座的三个内凹弧形面位于同一弧线上，并将中间限位座的位置固定；

3）将待弯曲的矩形截面钢构件放置在顶弯座和三个限位座之间，将千斤顶放置在千斤顶支座和顶弯座之间；千斤顶的底座顶在千斤顶支座上，千斤顶的活塞顶在顶弯座；

4）利用千斤顶作为动力源，千斤顶的活塞推动顶弯座压在待弯曲的矩形截面钢构件上，待弯曲的矩形截面钢构件在顶弯座和两侧的两个限位座的共同作用下逐渐被压弯，直至压弯成型；

5）制作钢结构构件扭曲装置：首先制作工作平台、左支座、右支座、中间支座、左扭转力臂和右扭转力臂，工作平台上具有一导向轨道，所述左支座、中间支座和右支座均安装在导向轨道上，所述中间支座以及左支座和/或右支座并可沿导向轨道滑动，所述左支座、中间支座和右支座的顶部分别设置卡口，中间支座上的卡口低于左支座和右支座上的卡口；所述左扭转力臂和右扭转力臂的一端设置卡槽；

6）调整左支座、中间支座和右支座在导向轨道上的位置，使左支座、中间支座和右支座上的三个卡口位于同一弧线上，并将左支座、中间支座和右支座的位置固定；

7）将弯曲后的矩形截面钢构件放在左支座、中间支座和右支座上的卡口内并固定，左扭转力臂位于左支座的左侧，左扭转力臂上的卡槽卡在弯曲后的矩形截面钢构件上，右扭转力臂位于右支座的右侧，右扭转力臂上的卡槽卡在弯曲后的矩形截面钢构件上；

8）将左扭转力臂的另一端与卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；同时将右扭转力臂的另一端与另一卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的另一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；左支座和右支座上在远离卷扬机的一端设置配重平台；

9）通过与左扭转力臂和右扭转力臂连接的卷扬机对弯曲后的矩形截面钢构件逐渐施加扭力，直至扭曲成型；

10）采用行车或吊车吊开左扭转力臂和右扭转力臂，再将扭曲成型的矩形截面钢构件从左支座、中间支座和右支座上吊下。

作为本发明的一种优选方案，若待弯曲的矩形截面钢构件较长，可分段进行弯曲。

作为本发明的另一种优选方案，若弯曲后的矩形截面钢构件较长，可分段进行扭曲。

本发明的有益效果是：本发明先使待弯曲的矩形截面钢构件弯曲，再使之扭曲最终达到设计要求，为此制作了一个矩形截面钢构件顶弯装置，利用较大推力的千斤顶作为动力源，对待弯曲的矩形截面钢构件两端进行限位，对中部施加推力使其发生变形，最终达到矩形截面钢构件弯曲的目的。在待弯曲的矩形截面钢构件顶弯完成后再对构件进行扭曲，为此又制作了一个钢结构构件扭曲装置，以提高弯曲后的矩形截面钢构件的扭曲精度。

附图说明

图1为矩形截面钢构件顶弯装置的结构示意图；

图2为弯曲后的矩形截面钢构件的结构示意图；

图3为钢结构构件扭曲装置的结构示意图。

附图中：1—支架平台；2—千斤顶支座；3—顶弯座；4—限位座；5—千斤顶；6—弯曲后的矩形截面钢构件；7—工作平台；8—左支座；9—右支座；10—中间支座；11—左扭转力臂；12—右扭转力臂；13—导向轨道；14—卡口；15—卡槽；16—配重平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

一种钢结构工程弯扭构件加工方法，该方法包括如下步骤：

1）制作矩形截面钢构件顶弯装置，如图1所示：首先制作一个支架平台1、一个千斤顶支座2、一个顶弯座3和三个限位座4。然后将千斤顶支座2固定在支架平台1上，三个限位座4安装在支架平台1上并分布在一弧线上，顶弯座3安装在千斤顶支座2和中间的限位座4之间并在千斤顶支座2和中间的限位座4连线的方向上与支架平台1滑动配合。中间限位座4在与千斤顶支座2连线的方向上与支架平台1可滑动配合，三个限位座4朝向千斤顶支座2的一面设置内凹的弧形面，顶弯座3朝向中间的限位座4的一面设置外凸的弧形面。

2）调整中间限位座4在支架平台1上的位置，使三个限位座4的三个内凹弧形面位于同一弧线上，并将中间限位座4的位置固定。

3）将待弯曲的矩形截面钢构件放置在顶弯座3和三个限位座4之间，将千斤顶5放置在千斤顶支座2和顶弯座3之间；千斤顶5的底座顶在千斤顶支座2上，千斤顶的活塞顶在顶弯座3。

4）利用千斤顶5作为动力源，千斤顶5的活塞推动顶弯座3压在待弯曲的矩形截面钢构件上，待弯曲的矩形截面钢构件在顶弯座3和两侧的两个限位座4的共同作用下逐渐被压弯，直至压弯成型，弯曲后的矩形截面钢构件6如图2所示。若待弯曲的矩形截面钢构件较长，可分段进行弯曲。根据设计要求弧度，计算出该处待弯曲的矩形截面钢构件需要顶进的行程。然后根据计算所得行程对待弯曲的矩形截面钢构件进行超顶。因为待弯曲的矩形截面钢构件弯曲进入的是弹塑性阶段，并非弯曲的塑性阶段，此时的变形有一部分是要回弹的，因此要对待弯曲的矩形截面钢构件进行超顶，以保证构件最终成型满足设计要求。

5）制作钢结构构件扭曲装置，如图3所示：首先制作工作平台7、左支座8、右支座9、中间支座10、左扭转力臂11和右扭转力臂12。工作平台7上具有一导向轨道13，左支座8、中间支座10和右支座9均安装在导向轨道13上，中间支座10以及左支座8和/或右支座9并可沿导向轨道13滑动，左支座8、中间支座10和右支座9的顶部分别设置卡口14，中间支座10上的卡口14低于左支座8和右支座9上的卡口14。左扭转力臂11和右扭转力臂12的一端设置卡槽15，卡口14目的是卡住弯曲后的矩形截面钢构件6。扭转力臂为两个，一个固定，另一个可以调节高度以及纵横向的位置，保证已经弯曲后的矩形截面钢构件6能够在工作平台7上可靠安放。中间支座10同样可以在导向轨道13上纵向以及横向调节位置，保证其能卡住弯曲后的矩形截面钢构件6的中部，保证两端的扭曲加工。

6）调整左支座8、中间支座10和右支座9在导向轨道13上的位置，使左支座8、中间支座10和右支座9上的三个卡口位于同一弧线上，并将左支座8、中间支座10和右支座9的位置固定。

7）将弯曲后的矩形截面钢构件6放在左支座8、中间支座10和右支座9上的卡口内并固定，左扭转力臂11位于左支座8的左侧，左扭转力臂11上的卡槽15卡在弯曲后的矩形截面钢构件6上，右扭转力臂12位于右支座9的右侧，右扭转力臂12上的卡槽15卡在弯曲后的矩形截面钢构件6上。

8）将左扭转力臂11的另一端与卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；同时将右扭转力臂12的另一端与另一卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的另一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；左支座8和右支座9上在远离卷扬机的一端设置配重平台16，在弯曲后的矩形截面钢构件扭转时产生的倾覆力矩由此处加堆配重平台16进行平衡。

9）通过与左扭转力臂11和右扭转力臂12连接的卷扬机对弯曲后的矩形截面钢构件逐渐施加扭力，直至扭曲成型。若弯曲后的矩形截面钢构件较长，可分段进行扭曲。开动卷扬机，开始进行扭曲加工，由于扭曲力矩使弯曲后的矩形截面钢构件进入弹塑性阶段，因此弯曲后的矩形截面钢构件扭曲变形后会有一定反弹，因此最终扭转角度应待构件反弹后确定。

10）采用行车或吊车吊开左扭转力臂11和右扭转力臂12，再将扭曲成型的矩形截面钢构件从左支座8、中间支座10和右支座9上吊下。

所有扭曲部件及构件均在工作平台7上安设，其主要功能是在加工弯曲构件尤其是双向弯曲构件，构件本是空间曲线不能在平面内加工。由于扭曲时构件可能会受到较大反力，因此工作平台7要能与地面有较好的锚固。支座、扭转力臂的顶部卡住待扭构件，其大小可调节以满足不同截面尺寸构件的需要；支座高度、位置以及力臂的高度均可调节，以满足构件外形（直线或弧形）需要；其中一个扭转力臂可以沿导向轨道13长度方向移动，以满足不同长度构件的需要；同时扭转力臂长度也可以调节，以满足不同构件所需力矩大小不同的需要。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种钢结构工程弯扭构件加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）制作矩形截面钢构件顶弯装置：首先制作一个支架平台（1）、一个千斤顶支座（2）、一个顶弯座（3）和三个限位座（4）；然后将千斤顶支座（2）固定在支架平台（1）上，三个限位座（4）安装在支架平台（1）上并分布在一弧线上，所述顶弯座（3）安装在千斤顶支座（2）和中间的限位座（4）之间并在千斤顶支座（2）和中间的限位座（4）连线的方向上与支架平台（1）滑动配合；中间的限位座（4）在与千斤顶支座（2）连线的方向上与支架平台（1）可滑动配合，三个限位座（4）朝向千斤顶支座（2）的一面设置内凹的弧形面，所述顶弯座（3）朝向中间的限位座（4）的一面设置外凸的弧形面；

2）调整中间的限位座（4）在支架平台（1）上的位置，使三个限位座（4）的三个内凹弧形面位于同一弧线上，并将中间的限位座（4）的位置固定；

3）将待弯曲的矩形截面钢构件放置在顶弯座（3）和三个限位座（4）之间，将千斤顶（5）放置在千斤顶支座（2）和顶弯座（3）之间；千斤顶（5）的底座顶在千斤顶支座（2）上，千斤顶（5）的活塞顶在顶弯座（3）；

4）利用千斤顶（5）作为动力源，千斤顶（5）的活塞推动顶弯座（3）压在待弯曲的矩形截面钢构件上，待弯曲的矩形截面钢构件在顶弯座（3）和两侧的两个限位座（4）的共同作用下逐渐被压弯，直至压弯成型；

5）制作矩形截面钢构件扭曲装置：首先制作工作平台（7）、左支座（8）、右支座（9）、中间支座（10）、左扭转力臂（11）和右扭转力臂（12），工作平台（7）上具有一导向轨道（13），所述左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）均安装在导向轨道（13）上，所述中间支座（10）以及左支座（8）和/或右支座（9）并可沿导向轨道（13）滑动，所述左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）的顶部分别设置卡口（14），中间支座（10）上的卡口（14）低于左支座（8）和右支座（9）上的卡口（14）；所述左扭转力臂（11）和右扭转力臂（12）的一端设置卡槽（15）；

6）调整左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）在导向轨道（13）上的位置，使左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）上的三个卡口位于同一弧线上，并将左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）的位置固定；

7）将弯曲后的矩形截面钢构件（6）放在左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）上的卡口内并固定，左扭转力臂（11）位于左支座（8）的左侧，左扭转力臂（11）上的卡槽（15）卡在弯曲后的矩形截面钢构件（6）上，右扭转力臂（12）位于右支座（9）的右侧，右扭转力臂（12）上的卡槽（15）卡在弯曲后的矩形截面钢构件（6）上；

8）将左扭转力臂（11）的另一端与卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；同时将右扭转力臂（12）的另一端与另一卷扬机上的钢丝绳连接，从弯曲后的矩形截面钢构件的另一侧对弯曲后的矩形截面钢构件施加扭力；左支座（8）和右支座（9）上在远离卷扬机的一端设置配重平台（16）；

9）通过与左扭转力臂（11）和右扭转力臂（12）连接的卷扬机对弯曲后的矩形截面钢构件逐渐施加扭力，直至扭曲成型；

10）采用行车或吊车吊开左扭转力臂（11）和右扭转力臂（12），再将扭曲成型的矩形截面钢构件从左支座（8）、中间支座（10）和右支座（9）上吊下。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构工程弯扭构件加工方法，其特征在于，若待弯曲的矩形截面钢构件较长，可分段进行弯曲。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构工程弯扭构件加工方法，其特征在于，若弯曲后的矩形截面钢构件（6）较长，可分段进行扭曲。