CN109025024B - 乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺 - Google Patents

乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺，所属钢结构网壳技术领域，包括钢结构屋顶，所述的钢结构屋顶下端设有若干马鞍支座和支撑立柱，所述的钢结构屋顶下端面设有与钢结构屋顶相滑动式嵌接的防护钢丝网，所述的钢结构屋顶上端面设有风力发电器，所述的风力发电器下端连接有与钢结构屋顶相套接固定的电存储器。该乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺具有整体结构牢固、电能能自行供应、安全性能强和使用寿命长的优点。消除钢化玻璃脱落引起的危险现象，提高钢结构网壳的强度，保证了现场安装的便捷性和室内光线的自动调节性。

Description

乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺
技术领域
本发明涉及钢结构网壳技术领域，具体涉及一种乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺。
背景技术
钢结构网壳在我国发展迅速，它有着别的结构类型无法代替的优势，用相对少的钢材形成大的半室内空间，非常适合作为大型场馆的穹顶。钢结构网壳外形美观，结构新颖，是一种国内外颇受关注，有广阔发展前景的空间结构。
网壳结构如下特点：（1）网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。
（2）由于它可以采用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机的结合起来，使建筑更易于与环境相协调。
（3）网壳结构中网格的杆件可以用哪个直杆代替曲杆，即以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。同时，又便于工厂制造和现场安装，在构造和施工方法上具有与平板网架结构相同的优越性。
但是钢结构网壳的整体稳定性问题非常突出，整体失稳相对于结构本身强度破坏更为严重，具有一般失稳的特点，破坏突然，损失巨大。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在整体稳定性、结构功能单一的不足，提供了一种乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺，其具有整体结构牢固、电能能自行供应、安全性能强和使用寿命长的优点。消除钢化玻璃脱落引起的危险现象，提高钢结构网壳的强度，保证了现场安装的便捷性和室内光线的自动调节性。
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：
一种乙烯工程钢结构网壳，包括钢结构屋顶，所述的钢结构屋顶下端设有若干马鞍支座和支撑立柱，所述的钢结构屋顶下端面设有与钢结构屋顶相滑动式嵌接的防护钢丝网，所述的钢结构屋顶上端面设有风力发电器，所述的风力发电器下端连接有与钢结构屋顶相套接固定的电存储器。
所述的钢结构屋顶包括屋顶盘，所述的屋顶盘外壁设有若干呈射线状延伸分布的主筋钢，所述的主筋钢之间设有若干弧形管，所述的主筋钢与弧形管之间设有若干呈等间距分布的加强支撑钢。
所述的风力发电器包括驱动轴，所述的驱动轴上端设有若干风叶桨，所述的驱动轴下端设有与屋顶盘相内嵌固定的转换器，所述的转换器与电存储器通过电线相连通。
所述的马鞍支座包括马鞍底座，所述的马鞍底座上设有与主筋钢弧度一致的马鞍面板，所述的马鞍面板与马鞍底座设有若干支撑板。
采用马鞍支座和支撑立柱的双重支撑结构优化了乙烯工程钢结构网壳的结构稳定性，提高了杆件间的承受力及拉紧力，使得充分发挥材料强度作用。并且通过钢结构屋顶独特设计结构和马鞍支座的结合，把建筑美与结构美有机的结合起来，使建筑更易于与环境相协调。风力发电器通过风力实现乙烯工程钢结构网壳自行供电的功能并配备电存储器，满足无风情况下的供电。防护钢丝网起到光照过强时，减弱光线强度，且当屋顶出现结构破损时的防护机构，防止高空坠物砸伤人员或物品的作用。
作为优选，所述的防护钢丝网包括滑动块，所述的滑动块与屋顶盘内壁之间设有呈折叠式柔性的钢丝网，所述的钢丝网下方设有与滑动块相活动式驱动套接的葫芦驱动器。
钢丝网通过葫芦驱动器带动滑动块沿屋顶盘内壁进行伸缩，起到减弱光线强度。并且当屋顶及钢化玻璃出现结构破损时，防护钢丝网具有防止高空坠物砸伤人员或物品的作用。
作为优选，所述的滑动块在马鞍面板与屋顶盘之间沿主筋钢作活动式位移，所述的钢丝网与主筋钢下沿相间隙贴合。
主筋钢起到滑动块进行滑动轨道的作用。
作为优选，所述的钢结构屋顶面设有与钢结构屋顶相嵌接的钢化玻璃，且所述的钢化玻璃与风力发电器相活动式密封套接，所述的风叶桨呈环状均匀分布在驱动轴上端。
钢化玻璃保证阳光的充足日照，起到遮风挡雨的功能。风力发电器延伸出钢化玻璃外，实现风力发电的同时不会出现下雨天的雨水渗漏。
作为优选，所述的乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺括如下操作步骤：
步骤一：钢结构屋顶、支撑立柱和马鞍支座的选料下料，首先将支撑立柱、屋顶盘、支撑板和马鞍底座的各种板类零件进行选料，钢结构屋顶的各板类零件选择Q235为母材，支撑立柱和马鞍支座的各板类零件选择16MnR为母材。板类零件下料可采用火焰切割或机械剪切，采用火焰切割的，割缝要光滑、平整，熔渣、飞溅要清除干净；采用机械剪切的，下料后应及时对变形部位进行矫正，并清除飞边，异形零件采用数控切割；
步骤二：钢结构屋顶和马鞍支座的弧形成型，首先将主筋钢、弧形管、加强支撑钢和马鞍面板相应的钢板按外弧半径滚制成型，再按图纸尺寸切割下料；切割时，弧度会有一定的回弹量，可用模板检查并采用火焰校正到位；完成毛料弧形成型后再按图纸尺寸精确划出连接孔的定位线，并钻孔，钻孔时注意孔壁与弧形面垂直，加工后的表面及孔壁不得有毛刺、铁屑等杂物；最后按零件图尺寸及要求对弧面及边缘进行铣削加工。
步骤三：钢结构屋顶和马鞍支座拼装及焊接成型，首先是在钢结构焊接工艺的选择：选用母材为Q235时，埋弧焊采用H08A+HJ431，CO2气体保护焊丝ER50-6，手工电弧焊采用的焊接材料为E43系列；母材为16MnR（Q345R）时，埋弧焊采用H08MnA+HJ431或SJ101，CO2气体保护焊采用ER50-6，手工电弧焊采用E50系列；火焰矫正温度不得超过900℃，低合金结构钢加热矫正后应自然冷却，严禁水冷。
步骤四：钢结构屋顶、支撑立柱和马鞍支座的螺栓搭接固定，同时完成风力发电器和防护钢丝网的装配工作。钢结构网壳装配完成后进行功能性测试工作，最后完成钢化玻璃的安装工作。
作为优选，所述的防护钢丝网与钢结构屋顶相滑动式机械驱动连接固定，由主筋钢作为轨道，通过葫芦驱动器驱动滑动块带动钢丝网进行扩展式拉伸及折合。
作为优选，所述的风叶桨在风力的作用下带动驱动轴在转换器内切割磁感线产生电能，再采用电线连接到电存储器内满足钢结构网壳上照明及葫芦驱动器所需的用电量。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺，与现有技术相比较，具有整体结构牢固、电能能自行供应、安全性能强和使用寿命长的优点。消除钢化玻璃脱落引起的危险现象，提高钢结构网壳的强度，保证了现场安装的便捷性和室内光线的自动调节性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的钢结构屋顶的局部结构示意图。
图3是本发明的马鞍支座的结构示意图。
图4是本发明的防护钢丝网的结构示意图。
图中：马鞍支座1，钢结构屋顶2，防护钢丝网3，风力发电器4，电存储器5，支撑立柱6，屋顶盘7，风叶桨8，驱动轴9，转换器10，主筋钢11，弧形管12，加强支撑钢13，马鞍面板14，支撑板15，马鞍底座16，滑动块17，钢丝网18，葫芦驱动器19。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1、图2、图3和图4所示，一种乙烯工程钢结构网壳，包括钢结构屋顶2，钢结构屋顶2下端设有8组马鞍支座1和4根支撑立柱6，钢结构屋顶2下端面设有与钢结构屋顶2相滑动式嵌接的防护钢丝网3，钢结构屋顶2上端面设有风力发电器4，风力发电器4下端连接有与钢结构屋顶2相套接固定的电存储器5。钢结构屋顶2面设有与钢结构屋顶2相嵌接的钢化玻璃，且钢化玻璃与风力发电器4相活动式密封套接。
钢结构屋顶2包括屋顶盘7，屋顶盘7外壁设有若干呈射线状延伸分布的主筋钢11，主筋钢11之间设有5组弧形管12，主筋钢11与弧形管12之间设有4组呈等间距分布的加强支撑钢13。
风力发电器4包括驱动轴9，驱动轴9上端设有3个风叶桨8，3个风叶桨8呈环状均匀分布在驱动轴9上端。驱动轴9下端设有与屋顶盘7相内嵌固定的转换器10，转换器10与电存储器5通过电线相连通。
马鞍支座1包括马鞍底座16，马鞍底座16上设有与主筋钢11弧度一致的马鞍面板14，马鞍面板14与马鞍底座16设有2块支撑板15。
防护钢丝网3包括滑动块17，滑动块17与屋顶盘7内壁之间设有呈折叠式柔性的钢丝网18，钢丝网18下方设有与滑动块17相活动式驱动套接的葫芦驱动器19。滑动块17在马鞍面板14与屋顶盘7之间沿主筋钢11作活动式位移，钢丝网18与主筋钢11下沿相间隙贴合。
乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺包括如下操作步骤：
步骤一：钢结构屋顶2、支撑立柱6和马鞍支座1的选料下料，首先将支撑立柱6、屋顶盘7、支撑板15和马鞍底座16的各种板类零件进行选料，钢结构屋顶2的各板类零件选择Q235为母材，支撑立柱6和马鞍支座1的各板类零件选择16MnR为母材。板类零件下料可采用火焰切割或机械剪切，采用火焰切割的，割缝要光滑、平整，熔渣、飞溅要清除干净；采用机械剪切的，下料后应及时对变形部位进行矫正，并清除飞边，异形零件采用数控切割；
步骤二：钢结构屋顶2和马鞍支座1的弧形成型，首先将主筋钢11、弧形管12、加强支撑钢13和马鞍面板14相应的钢板按外弧半径滚制成型，再按图纸尺寸切割下料；切割时，弧度会有一定的回弹量，可用模板检查并采用火焰校正到位；完成毛料弧形成型后再按图纸尺寸精确划出连接孔的定位线，并钻孔，钻孔时注意孔壁与弧形面垂直，加工后的表面及孔壁不得有毛刺、铁屑等杂物；最后按零件图尺寸及要求对弧面及边缘进行铣削加工。
步骤三：钢结构屋顶2和马鞍支座1拼装及焊接成型，首先是在钢结构焊接工艺的选择：选用母材为Q235时，埋弧焊采用H08A+HJ431，CO2气体保护焊丝ER50-6，手工电弧焊采用的焊接材料为E43系列；母材为16MnR时，埋弧焊采用H08MnA+HJ431或SJ101，CO2气体保护焊采用ER50-6，手工电弧焊采用E50系列；火焰矫正温度不得超过900℃，低合金结构钢加热矫正后应自然冷却，严禁水冷。
步骤四：钢结构屋顶2、支撑立柱6和马鞍支座1的螺栓搭接固定，同时完成风力发电器4和防护钢丝网3的装配工作。防护钢丝网3与钢结构屋顶2相滑动式机械驱动连接固定，由主筋钢11作为轨道，通过葫芦驱动器19驱动滑动块17带动钢丝网18进行扩展式拉伸及折合。风叶桨8在风力的作用下带动驱动轴9在转换器10内切割磁感线产生电能，再采用电线连接到电存储器5内满足钢结构网壳上照明及葫芦驱动器19所需的用电量。钢结构网壳装配完成后进行功能性测试工作，最后完成钢化玻璃的安装工作。
采用马鞍支座1和支撑立柱6的双重支撑结构优化了乙烯工程钢结构网壳的结构稳定性，提高了杆件间的承受力及拉紧力，使得充分发挥材料强度作用。并且通过钢结构屋顶2独特设计结构和马鞍支座1的结合，把建筑美与结构美有机的结合起来，使建筑更易于与环境相协调。风力发电器4通过风力实现乙烯工程钢结构网壳自行供电的功能并配备电存储器5，满足无风情况下的供电。防护钢丝网3起到光照过强时，减弱光线强度。并且当钢结构屋顶2及钢化玻璃出现结构破损时，防护钢丝网3具有防止高空坠物砸伤人员或物品的作用。
综上所述，该乙烯工程钢结构网壳及其制造工艺，具有整体结构牢固、电能能自行供应、安全性能强和使用寿命长的优点。消除钢化玻璃脱落引起的危险现象，提高钢结构网壳的强度，保证了现场安装的便捷性和室内光线的自动调节性。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种乙烯工程钢结构网壳，包括钢结构屋顶（2），其特征在于：所述的钢结构屋顶（2）下端设有若干马鞍支座（1）和支撑立柱（6），所述的钢结构屋顶（2）下端面设有与钢结构屋顶（2）相滑动式嵌接的防护钢丝网（3），所述的钢结构屋顶（2）上端面设有风力发电器（4），所述的风力发电器（4）下端连接有与钢结构屋顶（2）相套接固定的电存储器（5）；
所述的钢结构屋顶（2）包括屋顶盘（7），所述的屋顶盘（7）外壁设有若干呈射线状延伸分布的主筋钢（11），所述的主筋钢（11）之间设有若干弧形管（12），所述的主筋钢（11）与弧形管（12）之间设有若干呈等间距分布的加强支撑钢（13）；
所述的风力发电器（4）包括驱动轴（9），所述的驱动轴（9）上端设有若干风叶桨（8），所述的驱动轴（9）下端设有与屋顶盘（7）相内嵌固定的转换器（10），所述的转换器（10）与电存储器（5）通过电线相连通；
所述的马鞍支座（1）包括马鞍底座（16），所述的马鞍底座（16）上设有与主筋钢（11）弧度一致的马鞍面板（14），所述的马鞍面板（14）与马鞍底座（16）设有若干支撑板（15）；
所述的防护钢丝网（3）包括滑动块（17），所述的滑动块（17）与屋顶盘（7）内壁之间设有呈折叠式柔性的钢丝网（18），所述的钢丝网（18）下方设有与滑动块（17）相活动式驱动套接的葫芦驱动器（19）。
2.根据权利要求1所述的乙烯工程钢结构网壳，其特征在于：所述的滑动块（17）在马鞍面板（14）与屋顶盘（7）之间沿主筋钢（11）作活动式位移，所述的钢丝网（18）与主筋钢（11）下沿相间隙贴合。
3.根据权利要求2所述的乙烯工程钢结构网壳，其特征在于：所述的钢结构屋顶（2）面设有与钢结构屋顶（2）相嵌接的钢化玻璃，且所述的钢化玻璃与风力发电器（4）相活动式密封套接，所述的风叶桨（8）呈环状均匀分布在驱动轴（9）上端。
4.一种乙烯工程钢结构网壳的制造工艺，其特征在于按如下操作步骤：
步骤一：钢结构屋顶（2）、支撑立柱（6）和马鞍支座（1）的选料下料，首先将支撑立柱（6）、屋顶盘（7）、支撑板（15）和马鞍底座（16）的各种板类零件进行选料，钢结构屋顶（2）的各板类零件选择Q235为母材，支撑立柱（6）和马鞍支座（1）的各板类零件选择16MnR为母材；板类零件下料可采用火焰切割或机械剪切，采用火焰切割的，割缝要光滑、平整，熔渣、飞溅要清除干净；采用机械剪切的，下料后应及时对变形部位进行矫正，并清除飞边，异形零件采用数控切割；
步骤二：钢结构屋顶（2）和马鞍支座（1）的弧形成型，首先将主筋钢（11）、弧形管（12）、加强支撑钢（13）和马鞍面板（14）相应的钢板按外弧半径滚制成型，再按图纸尺寸切割下料；切割时，弧度会有一定的回弹量，可用模板检查并采用火焰校正到位；完成毛料弧形成型后再按图纸尺寸精确划出连接孔的定位线，并钻孔，钻孔时注意孔壁与弧形面垂直，加工后的表面及孔壁不得有毛刺、铁屑、杂物；最后按零件图尺寸及要求对弧面及边缘进行铣削加工；
步骤三：钢结构屋顶（2）和马鞍支座（1）拼装及焊接成型，首先是在钢结构焊接工艺的选择：选用母材为Q235时，埋弧焊采用H08A+HJ431，CO2气体保护焊丝ER50-6，手工电弧焊采用的焊接材料为E43系列；母材为16MnR或Q345R时，埋弧焊采用H08MnA+HJ431或SJ101，CO2气体保护焊采用ER50-6，手工电弧焊采用E50系列；火焰矫正温度不得超过900℃，低合金结构钢加热矫正后应自然冷却，严禁水冷；
步骤四：钢结构屋顶（2）、支撑立柱（6）和马鞍支座（1）的螺栓搭接固定，同时完成风力发电器（4）和防护钢丝网（3）的装配工作，钢结构网壳装配完成后进行功能性测试工作，最后完成钢化玻璃的安装工作。
5.根据权利要求4所述的乙烯工程钢结构网壳的制造工艺，其特征在于：所述的防护钢丝网（3）与钢结构屋顶（2）相滑动式机械驱动连接固定，由主筋钢（11）作为轨道，通过葫芦驱动器（19）驱动滑动块（17）带动钢丝网（18）进行扩展式拉伸及折合。
6.根据权利要求4所述的乙烯工程钢结构网壳的制造工艺，其特征在于：所述风力发电器（4）的风叶桨（8）在风力的作用下带动驱动轴（9）在转换器（10）内切割磁感线产生电能，再采用电线连接到电存储器（5）内满足钢结构网壳上照明及葫芦驱动器（19）所需的用电量。
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