CN104295000A - 一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的属于钢结构建筑领域，具体涉及一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构及其制作方法，包括上弦圆管、椭圆管、船型瓦片、横隔板和竖腹板；其中，所述横隔板和竖腹板十字垂直交叉并固定安装于椭圆管内；所述竖腹板向上穿过椭圆管并延伸至上弦圆管内固定；所述椭圆管上设有由船型瓦片构成的船型空间，竖腹板将该船型空间分隔成对称的两部分，并在每一部分的船型空间内安装有一拉索板。本发明满足传统的规范结构向追求个性卓越的建筑的外观造型方向发展。

Description

一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构及其制作方法

技术领域

本发明的属于钢结构建筑领域，具体涉及一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构及其制作方法。

背景技术

随着建筑钢结构在空间、超高层等各个领域的迅猛发展，由传统的规范结构向追求个性卓越的建筑的外观造型方向发展，结构体系越来越复杂，异型类型的构件越来越多的展示在世人面前。对于非传统的异型构件结构受力复杂，要经过反复的设计验算和实验，构件制作无可循的成熟经验。本发明从结构构造角度出发对构件采取适当的分解，由双曲面转化为单曲面，由难至简，并共工艺角度和质量管控方面采取适当的措施，提供了一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构及其制作方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，以满足传统的规范结构向追求个性卓越的建筑的外观造型方向发展。

为实现上述目的，本发明的提供具体技术方案为：一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，包括上弦圆管、椭圆管、船型瓦片、横隔板和竖腹板；其中，所述横隔板和竖腹板十字垂直交叉并固定安装于椭圆管内；所述竖腹板向上穿过椭圆管并延伸至上弦圆管内固定；所述椭圆管上设有由船型瓦片构成的船型空间，竖腹板将该船型空间分隔成对称的两部分，并在每一部分的船型空间内安装有一拉索板。

进一步，所述椭圆管包括椭圆形下弦和圆形上弦，所述椭圆形下弦由若干弧形瓦片和若干V形瓦片组成，圆形上弦由若干弧形瓦片组成。

进一步，所述拉索板位置采用多道隔板局部加强。

本发明解决了类似椭圆弯曲板件成型困难精度控制差质量难以保证的难题，并采取了卷圆+折弯成型新技术，大大节省了材料，降低了生产成本；同时本发明通过对构件特殊部位的坡口进行设置杜绝了层状撕裂的产生、采取了适当的焊接顺序和焊接方法等工艺措施，有效的保证了各工序的装配焊接精度，更好的控制了焊接变形和残余应力。

本发明的另一目的在于提供一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构的制作方法，具体技术方案为：包括如下步骤：1）、实现V形瓦片的成型；2）、将横隔板与竖腹板进行十字交叉装配和焊接；3）、将V形瓦片和弧形瓦片与已经成型的十字板进行组装；4）、上弦圆管通过开槽将竖腹板插入；5）、采用对称施焊跳焊焊接总思路，采取二氧化碳气保焊进行焊接，并且严格控制焊接热输入减小变形。

进一步，所述V形瓦片采用卷圆加折弯的技术制造成型。

有如下有益效果：

所述的V形瓦片的成型技术。V形瓦片采取“卷圆+折弯”的成型新技术，实现了成型困难精度差的难题，并在最大程度上节省了原材料，实现质量与成本双赢的目标。

所述的横隔板与竖腹板首先进行十字交叉装配和焊接。然后将V形瓦片和弧形瓦片与已经成型的十字板进行组装。上弦圆管通过开槽将竖腹板深入进行焊接。

所述的结构板件采用二氧化碳气保焊进行焊接，并设计合理的焊接坡口预防层状撕裂的可能性。

所述的结构采用对称施焊跳焊焊接总思路，合理的设置焊接顺序，严格控制焊接热输入减小变形。

综上所述，本发明与已有技术相比，具有以下优点和积极效益：

本发明对双向弯曲类椭圆结构进行了合理的拆分，使拆分后的结构板件主次结构分明，保证了设计的外观造型的完整性，同时使得内部的十字板件焊缝具有较好的操作性，从而保证了焊缝质量。

V形瓦片采取“卷圆+折弯”的成型新技术，实现了成型困难精度差的难题，并在最大程度上节省了原材料，实现质量与成本双赢的目标。

根据对称施焊跳焊焊接总思路，合理的设置焊接顺序，严格控制焊接热输入，减小了焊接变形和残余应力。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构简图；

图2为本发明的较佳实施例的结构拆分图。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1、2所示，一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，包括上弦圆管1、椭圆管21、船型瓦片6、横隔板4和竖腹板3；其中，所述横隔板4和竖腹板3十字垂直交叉并固定安装于椭圆管21内；所述竖腹板3向上穿过椭圆管21并延伸至上弦圆管1内固定；所述椭圆管21上设有由船型瓦片6构成的船型空间，竖腹板3将该船型空间分隔成对称的两部分，并在每一部分的船型空间内安装有一拉索板5；所述椭圆管21包括椭圆形下弦22和圆形上弦23，所述椭圆形下弦22由若干弧形瓦片2和若干V形瓦片7组成，圆形上弦23由若干弧形瓦片2组成；所述拉索板5位置采用多道隔板局部加强。

其中，所述的椭圆形下弦22拆分两个弧形瓦片2和一个V形瓦片7或拆分为四个弧形瓦片2,将双曲面结构通过折线对接形式转换为单曲面。横隔板4与竖腹板3十字垂直交叉并与外围V形瓦片7和弧形瓦片2组成封闭空间。

拆分后的结构板件主次结构分明，保证了设计的外观造型的完整性，同时使得内部的十字板件焊缝具有较好的操作性，从而保证了焊缝质量。

本发明采取“卷圆+折弯”的成型新技术。瓦片应根据相同或近似的直径进行拟合，采用卷圆成型，然后再切割成单个V形瓦片7。弧形瓦片2展开图应使图纸正面为上弦圆管1的内壁，弧形瓦片2和V形瓦片7的中心线应与上弦圆管1的轴线平行，套料时候严禁更改零件图中弧形瓦片2和V形瓦片7的位置和方向。弧形瓦片2和V形瓦片7均按中心线展开，长度及宽度方向均不加放余量。对于V型瓦片7，先采用卷圆成型，然后再在中间部位进行折弯成型。

切割时应在钢板上切割出瓦片的外轮廓，采用间断切割。对于V形瓦片7还应在中心线（折弯线）采用喷粉划线，喷粉线作为折弯时的基准线。若拟合后的瓦片难以组成一个圆，为了节省材料可采用开口卷圆（非整圆卷圆），套料部门应在沿圆周方向两端各加放200mm余量。考虑到瓦片切割后会产生膨胀变形，在卷圆时应适当缩小圆管直径，并在切割前在瓦片内部加设临时支撑。

由于横隔板与瓦片板厚较厚并形成“丁”字接头，易产生层状撕裂。因此本发明将焊缝坡口设置为双面V型坡口，并要求横隔板端部不留钝边，然后采取二氧化碳气体保护焊焊接，避免层状撕裂发生。

首先将竖腹板3和横隔板4组成十字型板件厚进行焊接，然后将弧型瓦片2和V形瓦片7与十字型板件进行组装，最后组装圆管1。

由于瓦片为多段对接，瓦片板厚较厚而十字形腹板又较薄，焊接顺序或焊接工艺措施不当极易造成很大的变形，火焰矫正较为困难，因此本发明采取如下的焊接顺序和方法：（1）首先焊接瓦片的对接焊缝（环缝），然后焊接瓦片及圆管与竖腹板和隔板之间的纵缝；(2)对称施焊跳焊焊接；

   瓦片焊接时应使构件处于平焊或横焊的最佳焊接位置，首先对一侧焊缝进行打底焊接深度达到t/3左右时将构件翻身，将另一侧焊缝焊满，最后再将构件进行翻身焊接未完焊缝。跳焊焊接时以500mm长度为宜。

焊缝打底焊接，接下来焊缝打底焊接，接下来翻身，接下来焊缝焊接，接下来焊缝焊接，接下来翻身，接下来焊缝15焊接，最后焊缝焊接。

一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构的制作方法，包括如下步骤：1）、实现V形瓦片7的成型；2）、将横隔板4与竖腹板3进行十字交叉装配和焊接；3）、将V形瓦片7和弧形瓦片2与已经成型的十字板进行组装；4）、上弦圆管1通过开槽将竖腹板3插入；5）、采用对称施焊跳焊焊接总思路，采取二氧化碳气保焊进行焊接，并且严格控制焊接热输入减小变形。

   上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，其特征在于：包括上弦圆管、椭圆管、船型瓦片、横隔板和竖腹板；其中，所述横隔板和竖腹板十字垂直交叉并固定安装于椭圆管内；所述竖腹板向上穿过椭圆管并延伸至上弦圆管内固定；所述椭圆管上设有由船型瓦片构成的船型空间，竖腹板将该船型空间分隔成对称的两部分，并在每一部分的船型空间内安装有一拉索板。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，其特征在于：所述椭圆管包括椭圆形下弦和圆形上弦，所述椭圆形下弦由若干弧形瓦片和若干V形瓦片组成，圆形上弦由若干弧形瓦片组成。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构，其特征在于：所述拉索板位置采用多道隔板局部加强。

4.一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：1）、实现V形瓦片的成型；2）、将横隔板与竖腹板进行十字交叉装配和焊接；3）、将V形瓦片和弧形瓦片与已经成型的十字板进行组装；4）、上弦圆管通过开槽将竖腹板插入；5）、采用对称施焊跳焊焊接总思路，采取二氧化碳气保焊进行焊接，并且严格控制焊接热输入减小变形。

5.根据权利要求4所示的一种钢结构建筑的双向弯曲类椭圆结构的制作方法，其特征在于：所述V形瓦片采用卷圆加折弯的技术制造成型。