CN114406624A - 一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑钢结构施工技术领域，更具体而言，涉及一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺。采用tekla软件辅助建模插件将槽形零件沿钢板中心线展开用于数控下料，根据构件外形尺寸及钢板厚度，选择合适的折弯设备，根据设备折弯角度性能，计算折弯点间距以及折弯数量，在零件钢板上绘制出折弯线，在折弯区域残余应力较大且集中的部位，钻应力释放孔，释放折弯过程中和折弯后该区域钢板内部的残余应力。本工艺操作规范，切割、弯折操作精准，是一种优质高效的截面过渡构件加工制作方法。本发明主要应用于结构柱方变圆节点成型方面。
Description
技术领域
本发明涉及建筑钢结构施工技术领域，更具体而言，涉及一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺。
背景技术
绿色建筑、装配式结构已成为主流，大量的高层、超高层建筑采用低碳环保、自重轻、性能好的钢结构。综合考虑结构受力性能和后期使用的美观性，充分发挥箱型截面钢柱和圆管截面钢柱各自的优势，钢柱在不同形式截面转换的过程中需要有过渡节点，钢构件截面方变圆就是其中一种节点形式，如何简便、快速、精准地制作出天圆地方渐变接管，是有待解决的技术问题。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺。该成型工艺选用折弯性能与拟加工构件相匹配的设备，根据设备折弯角度确定折弯部位及折弯数量，钢板冷弯成形，组装焊缝全熔透焊接，是一种优质高效的截面过渡构件加工制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，包括以下步骤：
S1、建模，以板厚中心线为基准将槽形零件展开，设计下料图，采用等离子设备数控切割下料；
S2、将构件组装焊缝处的板边缘以及成品构件坡口进行半自动加工；
S3、根据构件外形尺寸以及钢板厚度，综合考虑折弯设备的力学性能以及模具R角尺寸，确定折弯角度(α)；
S4、根据折弯角度算出折点数量，折点数量(A)：
S5、通过圆截面周长计算出折点间距D1，圆截面折点间距(X)：
S6、方形截面直角的弯折为低合金钢方矩管弯直角，最小曲率半径为4t，t为钢板厚度，所以直角过渡弧长为1/4半径4t的圆周长，折点数量为1/4圆截面折点数量，折弯角度不变，计算出折点间距；
S7、在折弯板零件上画折弯线，折弯线一端为方形截面角部，另一端在圆形截面周长边且平均布置；
S8、方形截面的每个角部过渡弧为1/4圆，圆形截面为一个完整的圆，方形截面四个直角过渡弧与圆形截面的折弯道数相同；
S9、折弯前直角过渡弧附近折弯线密集的区域钻应力释放孔；
S10、一个槽形零件包括两个直角过渡弧和一个半圆，折弯顺序必须保证由钢板两侧最边缘向钢板中心折弯；
S11、将两个槽形零件组装，严格控制截面尺寸，采用X形坡口二氧化碳气体保护焊打底，反面清根，埋弧焊填充盖面全熔透焊接；
S12、对折弯密集区域及组装焊缝两侧用烤枪进行火焰局部高温加热，完成成型操作。
所述步骤S1中，采用tekla软件辅助建模插件。
所述步骤S2中，组装焊缝采用双边X形坡口，成品构件坡口为单边V形。
所述步骤S6中，方形截面每个直角过渡弧折点数量(B)：
方形截面每个直角过渡弧折点间距(Y)：
所述步骤S8中，每道折弯使钢板变形的角度相同，同一截面上折弯区域相邻折点间的距离相等，方变圆构件通过方形截面折弯区域折点间距与圆形截面折点间距差来实现截面的过渡渐变。
所述步骤S8中，折弯板上的折弯线成扇形布置，折弯机上的滑块给板件沿折弯线施加线性均布荷载，施加在板材上的力一部分使钢板变形，得到折弯预期的变形效果，另一部分则留在板材内部分布在折弯线两侧递减形成残余应力。
所述步骤S10中，先将其中一个直角过渡弧从钢板最边缘的折弯线开始依次向板中心沿折弯线折弯，再按此顺序折弯另外一个直角过渡弧。
所述步骤S11中，将应力释放孔用熔敷金属填充。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
应力释放孔用于释放折弯密集且累积导致的钢板内部残余应力过大，避免折弯处应力过大对钢材造成破坏；对弯折密集区及焊缝两侧高温加热，利用钢材在高温下屈服极限的降低，使构件内部残余应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低；选用折弯性能与拟加工构件相匹配的设备，根据设备折弯角度确定折弯部位及折弯数量，钢板冷弯成形，组装焊缝全熔透焊接，本工艺操作规范，切割、弯折操作精准，是一种优质高效的截面过渡构件加工制作方法。
附图说明
图1为本发明构件分隔后的三维模型图；
图2为本发明圆截面弯折点布置图；
图3为本发明方形截面弯折点布置图；
图4为本发明弯折顺序示意图；
图5为本发明槽型组装焊缝全熔透焊接示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1至图5所示，一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，包括以下步骤：
S1、建模，以板厚中心线为基准将槽形零件展开，设计下料图，采用等离子设备数控切割下料；
S2、将构件组装焊缝处的板边缘以及成品构件坡口进行半自动加工；
S3、根据构件外形尺寸以及钢板厚度，综合考虑折弯设备的力学性能以及模具R角尺寸，确定折弯角度(α)；
S4、根据折弯角度算出折点数量，折点数量(A)：
S5、通过圆截面周长计算出折点间距D1，圆截面折点间距(X)：
S6、方形截面直角的弯折为低合金钢方矩管弯直角，最小曲率半径为4t，t为钢板厚度，所以直角过渡弧长为1/4半径4t的圆周长，折点数量为1/4圆截面折点数量，折弯角度不变，计算出折点间距；
S7、在折弯板零件上画折弯线，折弯线一端为方形截面角部，另一端在圆形截面周长边且平均布置；
S8、方形截面的每个角部过渡弧为1/4圆，圆形截面为一个完整的圆，方形截面四个直角过渡弧与圆形截面的折弯道数相同；
S9、折弯前直角过渡弧附近折弯线密集的区域钻应力释放孔；释放折弯密集且累积导致的钢板内部残余应力过大，避免折弯处应力过大对钢材造成破坏。
S10、一个槽形零件包括两个直角过渡弧和一个半圆，折弯顺序必须保证由钢板两侧最边缘向钢板中心折弯；
S11、将两个槽形零件组装，严格控制截面尺寸，采用X形坡口二氧化碳气体保护焊打底，反面清根，埋弧焊填充盖面全熔透焊接；
S12、对折弯密集区域及组装焊缝两侧用烤枪进行火焰局部高温加热，完成成型操作。保温一段时间，利用钢材在高温下屈服极限的降低，使构件内部残余应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。
优选的，步骤S1中，采用tekla软件辅助建模插件。
优选的，步骤S2中，组装焊缝采用双边X形坡口，成品构件坡口为单边V形。
优选的，步骤S6中，方形截面每个直角过渡弧折点数量(B)：
方形截面每个直角过渡弧折点间距(Y)：
优选的，步骤S8中，每道折弯使钢板变形的角度相同，同一截面上折弯区域相邻折点间的距离相等，方变圆构件通过方形截面折弯区域折点间距与圆形截面折点间距差来实现截面的过渡渐变。
优选的，步骤S8中，折弯板上的折弯线成扇形布置，折弯机上的滑块给板件沿折弯线施加线性均布荷载，施加在板材上的力一部分使钢板变形，得到折弯预期的变形效果，另一部分则留在板材内部分布在折弯线两侧递减形成残余应力。
优选的，步骤S10中，先将其中一个直角过渡弧从钢板最边缘的折弯线开始依次向板中心沿折弯线折弯，再按此顺序折弯另外一个直角过渡弧。
优选的，步骤S11中，将应力释放孔用熔敷金属填充。
以方形截面的每个角点分别向圆形截面边做数条折弯线，为了给钢板折弯机滑块提供足够的作业空间，在BIM模型中将构件沿其中心轴通过矩形截面任一对平行边的中点分割成两个槽形零件，采用tekla软件辅助建模插件将槽形零件沿钢板中心线展开用于数控下料，根据构件外形尺寸及钢板厚度，选择合适的折弯设备，根据设备折弯角度性能，计算折弯点间距以及折弯数量，在零件钢板上绘制出折弯线，在折弯区域残余应力较大且集中的部位，钻应力释放孔，释放折弯过程中和折弯后该区域钢板内部的残余应力。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建模，以板厚中心线为基准将槽形零件展开，设计下料图，采用等离子设备数控切割下料；
S2、将构件组装焊缝处的板边缘以及成品构件坡口进行半自动加工；
S3、根据构件外形尺寸以及钢板厚度，综合考虑折弯设备的力学性能以及模具R角尺寸，确定折弯角度(α)；
S4、根据折弯角度算出折点数量，折点数量(A)：
S5、通过圆截面周长计算出折点间距D1，圆截面折点间距(X)：
S6、方形截面直角的弯折为低合金钢方矩管弯直角，最小曲率半径为4t，t为钢板厚度，所以直角过渡弧长为1/4半径4t的圆周长，折点数量为1/4圆截面折点数量，折弯角度不变，计算出折点间距；
S7、在折弯板零件上画折弯线，折弯线一端为方形截面角部，另一端在圆形截面周长边且平均布置；
S8、方形截面的每个角部过渡弧为1/4圆，圆形截面为一个完整的圆，方形截面四个直角过渡弧与圆形截面的折弯道数相同；
S9、折弯前直角过渡弧附近折弯线密集的区域钻应力释放孔；
S10、一个槽形零件包括两个直角过渡弧和一个半圆，折弯顺序必须保证由钢板两侧最边缘向钢板中心折弯；
S11、将两个槽形零件组装，严格控制截面尺寸，采用X形坡口二氧化碳气体保护焊打底，反面清根，埋弧焊填充盖面全熔透焊接；
S12、对折弯密集区域及组装焊缝两侧用烤枪进行火焰局部高温加热，完成成型操作。
2.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，采用tekla软件辅助建模插件。
3.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S2中，组装焊缝采用双边X形坡口，成品构件坡口为单边V形。
4.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S6中，方形截面每个直角过渡弧折点数量(B)：
方形截面每个直角过渡弧折点间距(Y)：
5.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S8中，每道折弯使钢板变形的角度相同，同一截面上折弯区域相邻折点间的距离相等，方变圆构件通过方形截面折弯区域折点间距与圆形截面折点间距差来实现截面的过渡渐变。
6.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S8中，折弯板上的折弯线成扇形布置，折弯机上的滑块给板件沿折弯线施加线性均布荷载，施加在板材上的力一部分使钢板变形，得到折弯预期的变形效果，另一部分则留在板材内部分布在折弯线两侧递减形成残余应力。
7.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S10中，先将其中一个直角过渡弧从钢板最边缘的折弯线开始依次向板中心沿折弯线折弯，再按此顺序折弯另外一个直角过渡弧。
8.根据权利要求1所述的一种厚钢板钢结构柱方变圆节点成型工艺，其特征在于：所述步骤S11中，将应力释放孔用熔敷金属填充。
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