[发明专利]一种空间曲面螺旋箱型构件的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于钢结构制作施工技术领域，特别提供了一种空间曲面螺旋箱型构件制作方法，适用于各种空间多边形结构的制作。

背景技术

民族剧院为鄂尔多斯市市级重点文化中心，区域性汇演中心、地区性文化产业基地，是第十一届亚洲文化艺术节活动场所之一。为展现内蒙古自治区、鄂尔多斯市丰富的少数民旅文化为主体，突出体现鄂尔多斯开放、创新、科学发展的精神面貌。本工程外观呈两个圆帽形，其设计理念之原型分别来自内蒙古男人和女人的民族帽。整体造型为两个带弧扭的矩形管斜交编织而成的钢圆帽筒，由大圆(剧院)、小圆(音乐厅)及中间连接体三个部分组成，建筑面积37800m²。由于空间曲面螺旋箱型构件制作施工技术没有先例可寻，我公司自行开发出一种空间曲面螺旋箱型构件制作方法，开创了空间曲面螺旋箱型构件制作的先河，在处理异形钢结构构件组装中经济效益明显，提高了钢结构行业的技术水平，促进了钢结构行业的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间曲面螺旋箱型构件的制作方法。此方法可为各种空间曲面螺旋多边形钢结构造型提供技术指导。

本发明所采用的技术方案是：

1、采用建立实体模型的建模软件XSTEEL软件和绘制施工详图的绘图软件CAD绘图软件，结合建立空间立体结构模型，根据结构模型提取出单件空间曲面螺旋箱型构件的三维空间坐标(X，Y，Z)，给出单根杆件的组装胎具图；

2、将空间模型导入绘图软件，采用近似原理，对取出的每件构件空间模型进行描点，再利用绘图软件将模型展开放样，得到箱型构件每个面钢板下料详图。

3、根据单根杆件的组装胎具图，利用全站仪等精密测量工具按照三维坐标搭设专用胎具，此胎具弧度与箱型构件弧度一致且仅适用该弧度的箱型构件制作。

4、箱型构件壁板下料采用数控切割机，钢板下料后利用卷板机进行压弧。

5、单件构件在专用胎具上组装，保证各板与胎具上的控制点吻合后进行打底焊接，然后在龙门式埋弧焊机上进行埋弧盖面，焊接完成后将箱型构件重新放置在原专用胎具上检测，保证构件外形尺寸，然后进行整体预拼装。

6、根据安装单元进行预拼装，保证构件整体连接精度。

采用近似原理，对取出的每件构件空间模型进行描点，结合使用XSTEEL软件和CAD软件，将空间螺旋构件转化成平面施工详图。

本发明的有益效果是，实现了空间曲面螺旋箱型构件的制作，在处理空间异形钢结构构件制作、组装中效果明显，提高了钢结构行业的技术水平，促进了钢结构行业的发展。

附图说明

图1鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件空间三维线形建模图。

图2鄂尔多斯民族剧院工程XSTEEL软件空间模型图。

图3鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件空间三维实体模型图。

图4鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件单件构件模型图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式采用以下步骤施工：

1、建模并确定杆件胎具空间位置坐标

据一次设计图，利用CAD软件进行空间三维线性建模(图1)。将CAD上线性数据导入X-STEEL软件进行空间实体建模(图2)。根据实体模型提取出单件空间曲面螺旋箱型构件的三维空间坐标(X，Y，Z)，给出单根杆件的组装胎具坐标点。

2、下料详图深化

将空间模型从X-STEEL软件中再次导入到绘图软件CAD中(图3)，实现将XSTEEL中的实体模型转换到CAD中。对取出的单件构件空间模型(图4)进行描点，分别对各个面描点所得出的多段线进行空间投影，通过展开放样，得到箱型构件每个面钢板下料详图。钢梁下料为弧形，在下料详图中每隔1m标出矢高，以便下料后的尺寸检查。

3、专用胎具搭设

由于每件箱型构件的空间坐标都不相同，每件杆件都需搭设专用胎具。胎具利用中厚板、工字钢等材料在坚实的地面上搭设。胎具控制点采用水准仪、经纬仪和全站仪进行测量控制，保证胎具控制点坐标与模型空间三维坐标一致。

4、下料

箱型构件壁板下料采用数控切割机，将展开的下料详图CAD程序输入数控切割机控制程序中，自动进行钢板下料。下料后根据图纸标识的弧线矢高，检查下料尺寸。钢板下料尺寸无误后，根据空间模型的弧度利用卷板机进行压弧，保证钢板弧度与胎具弧度相吻合。

5、组装焊接