CN108842916A - 曲面结构可调曲率桁架及方法 - Google Patents

曲面结构可调曲率桁架及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种曲面结构可调曲率桁架,它包括上弦钢板和下弦钢板,所述下弦钢板上设有沿长度方向布置的条形螺栓孔;它还包括若干V形圆钢腹杆,所述若干V形圆钢腹杆均匀布置在上弦钢板和下弦钢板之间,每个V形圆钢腹杆的两条边与上弦钢板构成三角形结构,相邻两个V形圆钢腹杆的相邻边与下弦钢板也构成三角形结构;所述V形圆钢腹杆的底部焊接有紧固螺栓,所述紧固螺栓通过紧固螺母固定在下弦钢板上;所述上弦钢板的下表面上均匀焊接有若干n形弹簧钢板,所述n形弹簧钢板的两个端部分别于与对应的V形圆钢腹杆的对应边固定焊接。本发明可依据曲面的线型进行调节,适用于多种不同曲率的曲面结构,而且可重复利用。

Description

曲面结构可调曲率桁架及方法
技术领域
本发明属于工业建筑、构筑物和房屋建筑施工领域,具体涉及一种曲面结构可调曲率桁架及方法。
背景技术
曲面结构是施工中常见的结构类型,主要是满足工业构筑物及建筑外观造型需要,可分为水平曲面结构、竖向曲面结构以及空间曲面结构。目前房建施工领域多采用普通钢管、钢筋及模板进行散拼装加固。一般先进行模板的安装,再进行钢管或钢筋支撑结构的弯曲组装,最后进行模板支撑体系的加固。不同的曲面结构的支撑构件不能共用,施工完成后主要是钢管及钢筋支撑结构材料的不能再次重复利用,浪费了大量材料。且木模板拼缝存在质量通病,造成成型后质量效果差、且施工成本高,施工效率较低、难以大规模使用。
在目前施工技术中,类似方法《用于异形曲面结构定形的模板支架组合装置》,申请号为:201520740314.5,其步骤为:通过将水平支撑梁、竖向立柱和斜拉杆互相焊接分别构成内桁架和外桁架,将内桁架和内支撑梁焊接成一体构成定形内模支撑架,将外桁架和外支撑梁焊接成一体构成定形外模支撑架,从而构成曲面定形模板体系。采用此方法的模板支撑结构,垂直和水平方向支撑受力清晰、安装牢固,结构成形精度高、质量好。但是此方法存在一定的局限性,内外桁架的每根构件的长度均需要进行计设计、计算、定制,为一次性支模系统,不能重复使用,不够经济。
发明内容
针对上述技术问题,本发明的目的在于提供一种曲面结构可调曲率桁架及方法,本发明可依据曲面的线型进行调节,适用于多种不同曲率的曲面结构,而且可重复利用。
为实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
一种曲面结构可调曲率桁架,它包括上弦钢板和下弦钢板,所述下弦钢板上设有沿长度方向布置的条形螺栓孔,所述上弦钢板和下弦钢板上下平行对称布置;其特征在于:它还包括若干V形圆钢腹杆,所述若干V形圆钢腹杆均匀布置在上弦钢板和下弦钢板之间,每个V形圆钢腹杆的两条边与上弦钢板构成三角形结构,相邻两个V形圆钢腹杆的相邻边与下弦钢板也构成三角形结构;所述V形圆钢腹杆的底部焊接有紧固螺栓,所述紧固螺栓通过紧固螺母固定在下弦钢板上;所述上弦钢板的下表面上均匀焊接有若干n形弹簧钢板,所述n形弹簧钢板的两个端部分别于与对应的V形圆钢腹杆的对应边固定焊接。
所述V形圆钢腹杆与下弦钢板的连接处还设有紧固槽钢和紧固垫板,所述紧固槽钢和紧固垫板上都设有螺栓孔;所述紧固槽钢扣在下弦钢板上,所述紧固垫板位于紧固槽钢内,并且位于下弦钢板下方;所述紧固螺栓同时穿过紧固槽钢上的螺栓孔、条形螺栓孔和紧固垫板上的螺栓孔,通过紧固螺母紧固固定。
该桁架两端的V形圆钢腹杆内侧的底部均设有端头连接件。
所述V形圆钢腹杆为圆形钢管。
所述V形圆钢腹杆的夹角为60度,所述V形圆钢腹杆与上弦钢板构成正三角形结构。
一种曲面结构可调曲率桁架的制作方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、根据设计图纸制作上弦钢板、下弦钢板、V形圆钢腹杆和n形弹簧钢板,再选择对应型号的紧固螺栓和紧固螺母;
2、首先进行在每个V形圆钢腹杆的底部焊接紧固螺栓,再进行V形圆钢腹杆与n形弹簧钢板的焊接,采用双面塞焊,焊缝高度不小于6mm;
3、进行上弦钢板与n形弹簧钢板的焊接,焊接采用角焊缝;
4、先将紧固螺栓穿入下弦钢板的条形螺栓孔,再拧上紧固螺母初步固定,然后逐个调节两个相邻紧固螺母之间的间距,最后紧固所有紧固螺母。
一种曲面结构可调曲率桁架的使用方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、松开所有紧固螺母;
2、依据曲面结构的线型从左到右沿着条形螺栓孔依次调节紧固螺栓的位置,每调节一个紧固螺栓固定对应的紧固螺母,直至调节完所有的紧固螺栓,使曲面结构可调曲率桁架形成曲面结构;
3、按上述步骤1和2,调整另一个曲面结构可调曲率桁架;
4、将两个曲面结构可调曲率桁架支撑在模版的两侧,在通过端头连接件对两个曲面结构可调曲率桁架进行固定连接。
本发明的有益效果为:
1、本发明可依据曲面的线型进行调节,适用于多种不同曲率的曲面结构,而且可重复利用;结构连接可靠,保证了施工质量,提高了施工效率,降低了施工成本。
2、本发明所用的材料均为钢结构,便于统一采购,且施工简单、安装方便。施工过程中无废料,无噪音,符合环保要求。
3、本发明有很强的适用性、实用性、经济性,不仅能够保证模板可多次使用,减少材料的浪费。通过调节紧固螺栓可以进行多种类型曲面结构的支模,适用于多种曲面结构(不仅可用于水平的曲面结构,还可以用于竖向的曲面结构),同时支撑系统安拆方便,施工效率高,提高了施工进度且降低了施工成本。
4、 本发明通过利用钢结构的焊接、螺栓连接,实现了支撑系统钢结构一体化施工。便于专业化班组管理,专业工种施工,避免了传统的木工与架子工的混合、交叉作业。
5、 本发明中上下弦钢板同时作为模板及支撑系统使用,利用钢板、螺栓的强度,保证结构成型质量及支撑结构的稳定,利用V形圆钢腹杆、弹簧钢板的弯曲、实现了模板面的连续曲线,充分发挥了材料的性能。
6、本发明采用的是普通钢结构构件,钢结构的制作、焊接、加工等可采用工厂预制、拼装、批量生产,构件组装完成后进行螺栓连接,整个过程可实现装配式施工,符合发展需求。
附图说明
图1为曲面结构可调曲率桁架的结构示意图。
图2为图1中A-A处截面示意图。
图3为下弦钢板的平面示意图。
图中:1、上弦钢板;2、下弦钢板;3、V形圆钢腹杆;4、n形弹簧钢板;5、紧固螺栓;6、紧固螺母;7、紧固槽钢;8、端头连接件;9、紧固垫板;10、条形螺栓孔。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明(如图1-3所示)。
一种曲面结构可调曲率桁架,它包括上弦钢板1和下弦钢板2,所述下弦钢板2上设有沿长度方向布置的条形螺栓孔10,所述上弦钢板1和下弦钢板2上下平行对称布置;
它还包括若干V形圆钢腹杆3,所述若干V形圆钢腹杆3均匀布置在上弦钢板1和下弦钢板2之间,每个V形圆钢腹杆3的两条边与上弦钢板1构成三角形结构,相邻两个V形圆钢腹杆3的相邻边与下弦钢板2也构成三角形结构;所述V形圆钢腹杆3的底部焊接有紧固螺栓5,所述紧固螺栓5通过紧固螺母6固定在下弦钢板2上;所述上弦钢板1的下表面上均匀焊接有若干n形弹簧钢板4,所述n形弹簧钢板4的两个端部分别于与对应的V形圆钢腹杆3的对应边固定焊接(所述n形弹簧钢板4的两个端部分别于与相邻两个V形圆钢腹杆3的相邻边固定焊接,位于最边上的V形圆钢腹杆3的外侧的边也与对应的n形弹簧钢板4固定焊接)。
所述V形圆钢腹杆3与下弦钢板2的连接处还设有紧固槽钢7和紧固垫板9,所述紧固槽钢7和紧固垫板9上都设有螺栓孔;所述紧固槽钢7扣在下弦钢板2上,所述紧固垫板9位于紧固槽钢7内,并且位于下弦钢板2下方;所述紧固螺栓5同时穿过紧固槽钢7上的螺栓孔、条形螺栓孔10和紧固垫板9上的螺栓孔,通过紧固螺母6紧固固定。
该桁架两端的V形圆钢腹杆3内侧的底部均设有端头连接件8。
所述V形圆钢腹杆3为圆形钢管(增加结构强度)。
所述V形圆钢腹杆3的夹角为60度,所述V形圆钢腹杆3与上弦钢板1构成正三角形结构。
所述V形圆钢腹杆3与上弦钢板1形成固定的三角形结构,所述V形圆钢腹杆3与下弦钢板2形成可变的三角形结构,实现桁架的曲率变化。当V形圆钢腹杆3和上弦钢板1形成固定的三角形结构与V形圆钢腹杆3和下弦钢板2形成的三角形结构完全相同时,本曲面结构可调曲率桁架的曲率为0,即为平面。
一种曲面结构可调曲率桁架的制作方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、根据设计图纸制作上弦钢板1、下弦钢板2、V形圆钢腹杆3和n形弹簧钢板4,再选择对应型号的紧固螺栓5和紧固螺母6;
2、首先进行在每个V形圆钢腹杆3的底部焊接紧固螺栓5,再进行V形圆钢腹杆3与n形弹簧钢板4的焊接,采用双面塞焊,焊缝高度不小于6mm;
3、进行上弦钢板1与n形弹簧钢板4的焊接,焊接采用角焊缝(左右两侧的上弦钢板沿弹簧钢板水平段中部对称焊接);
4、先将紧固螺栓5穿入下弦钢板2的条形螺栓孔10,再拧上紧固螺母6初步固定,然后逐个调节两个相邻紧固螺母6之间的间距,最后紧固所有紧固螺母6。
一种曲面结构可调曲率桁架的使用方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、松开所有紧固螺母6;
2、依据曲面结构的线型从左到右沿着条形螺栓孔10依次调节紧固螺栓5的位置,每调节一个紧固螺栓5固定对应的紧固螺母6,直至调节完所有的紧固螺栓5,使曲面结构可调曲率桁架形成曲面结构;
3、按上述步骤1和2,调整另一个曲面结构可调曲率桁架;
4、将两个曲面结构可调曲率桁架支撑在模版的两侧,在通过端头连接件8对两个曲面结构可调曲率桁架进行固定连接。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等效变化,仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种曲面结构可调曲率桁架,它包括上弦钢板(1)和下弦钢板(2),所述下弦钢板(2)上设有沿长度方向布置的条形螺栓孔(10),所述上弦钢板(1)和下弦钢板(2)上下平行对称布置;其特征在于:它还包括若干V形圆钢腹杆(3),所述若干V形圆钢腹杆(3)均匀布置在上弦钢板(1)和下弦钢板(2)之间,每个V形圆钢腹杆(3)的两条边与上弦钢板(1)构成三角形结构,相邻两个V形圆钢腹杆(3)的相邻边与下弦钢板(2)也构成三角形结构;所述V形圆钢腹杆(3)的底部焊接有紧固螺栓(5),所述紧固螺栓(5)通过紧固螺母(6)固定在下弦钢板(2)上;所述上弦钢板(1)的下表面上均匀焊接有若干n形弹簧钢板(4),所述n形弹簧钢板(4)的两个端部分别于与对应的V形圆钢腹杆(3)的对应边固定焊接。
2.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架,其特征在于:所述V形圆钢腹杆(3)与下弦钢板(2)的连接处还设有紧固槽钢(7)和紧固垫板(9),所述紧固槽钢(7)和紧固垫板(9)上都设有螺栓孔;所述紧固槽钢(7)扣在下弦钢板(2)上,所述紧固垫板(9)位于紧固槽钢(7)内,并且位于下弦钢板(2)下方;所述紧固螺栓(5)同时穿过紧固槽钢(7)上的螺栓孔、条形螺栓孔(10)和紧固垫板(9)上的螺栓孔,通过紧固螺母(6)紧固固定。
3.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架,其特征在于:该桁架两端的V形圆钢腹杆(3)内侧的底部均设有端头连接件(8)。
4.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架,其特征在于:所述V形圆钢腹杆(3)为圆形钢管。
5.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架,其特征在于:所述V形圆钢腹杆(3)的夹角为60度,所述V形圆钢腹杆(3)与上弦钢板(1)构成正三角形结构。
6.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架的制作方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、根据设计图纸制作上弦钢板(1)、下弦钢板(2)、V形圆钢腹杆(3)和n形弹簧钢板(4),再选择对应型号的紧固螺栓(5)和紧固螺母(6);
2、首先进行在每个V形圆钢腹杆(3)的底部焊接紧固螺栓(5),再进行V形圆钢腹杆(3)与n形弹簧钢板(4)的焊接,采用双面塞焊,焊缝高度不小于6mm;
3、进行上弦钢板(1)与n形弹簧钢板(4)的焊接,焊接采用角焊缝;
4、先将紧固螺栓(5)穿入下弦钢板(2)的条形螺栓孔(10),再拧上紧固螺母(6)初步固定,然后逐个调节两个相邻紧固螺母(6)之间的间距,最后紧固所有紧固螺母(6)。
7.根据权利要求1所述的曲面结构可调曲率桁架的使用方法,其特征在于它包括以下步骤:
1、松开所有紧固螺母(6);
2、依据曲面结构的线型从左到右沿着条形螺栓孔(10)依次调节紧固螺栓(5)的位置,每调节一个紧固螺栓(5)固定对应的紧固螺母(6),直至调节完所有的紧固螺栓(5),使曲面结构可调曲率桁架形成曲面结构;
3、按上述步骤1和2,调整另一个曲面结构可调曲率桁架;
4、将两个曲面结构可调曲率桁架支撑在模版的两侧,在通过端头连接件(8)对两个曲面结构可调曲率桁架进行固定连接。
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