[发明专利]一种组合椭圆形截面构件及其加工方法

说明书

 

技术领域

   本发明涉及一种钢结构构件，尤其涉及一种组合椭圆形截面构件及其加工方法，适用于造型类钢结构和大踌度钢结构领域。

背景技术

目前现有技术的钢结构建筑领域快速发展，结构体系受力复杂，结构造型千变万化，不断应用到格构式钢柱、空间桁架等结构形式，以适应构件多方向受力要求。对于传统的对称截面和等截面形式构件，当结构单一方向受力较大或多个方向受力不均匀时，会使整体构件截面加大，加大了用钢量以及结构自重，不利于结构的稳定性和安全性，而且延展性较差。

 发明内容

  本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构简单，而且更加有利于大型钢结构多方向合理受力分布的组合椭圆形截面构件及其加工方法。

   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： 

一种组合椭圆形截面构件，包括底撑和腹板，所述的腹板的上部设有连接件，所述的腹板的下部设在底撑中，所述的底撑和腹板通过拼装机构相固定，所述的拼装机构包括横向加强板，所述的腹板底部的两端分别插接有与之相垂直分布的横向加强板，所述的横向加强板的底部侧壁与底撑的内壁相匹配贴合，所述的底撑、横向加强板间和腹板通过封板相封装；

横向加强板保证椭圆截面的准确性，便于构件对接时截面的准确性。此结构适用于造型类建筑和多方向受力不一致的大跨度建筑体系，与现有的格构柱、空间桁架相比，不但造型新颖、美观自然，而且可以根据结构受力特点，对底撑的半椭圆件长短轴，以及半椭圆覆盖率进行调整，合理分配结构受力，以最大程度降低了用钢量，并且减小构件自重和所占用的空间位置。适用于钢柱、钢梁、桁架等多种构件形式。

  或，所述的拼装机构包括上纵向加强板和上横向加强板，所述的腹板底部的设有与底撑上部宽度相等的上纵向加强板，所述的上纵向加强板的底部侧壁与底撑的内部相匹配贴合，所述的腹板底部的两端分别设有与之相垂直上横向加强板，所述的上横向加强板插接入上纵向加强板并向上部延伸，所述的上横向加强板和上纵向加强板相垂直分布，所述的上横向加强板间、腹板和底撑上通过上撑件相密封，所述的上撑件与底撑相互匹配形成一个整体。

  作为优选，所述的底撑为大于、等于或小于1/2的半椭圆件，所述的封板设在底撑水平象限点上，所述的腹板设在底撑的垂直象限点上，所述的封板分别设在腹板的两侧；

  或，所述的底撑为1/2椭圆件，所述的上撑件为2个1/4椭圆件，所述的上撑件分别设在腹板的两侧，所述的上纵向加强板设在底撑的水平象限点上，所述的上横向加强板的外壁与底撑的内壁相贴合，所述的腹板设在底撑的垂直象限点上。

  作为优选，所述的底撑、封板、腹板、横向加强板和连接件间通过焊接层相固定；所述的底撑、腹板、上纵向加强板、上横向加强板和上撑件间通过焊接层相固定；所述的腹板上设有穿接孔，所述的连接件是圆管、矩形管、槽钢或钢板。

  作为优选，所述的穿接孔是圆形孔、椭圆形孔或矩形孔。

  一种组合椭圆形截面构件的加工方法，按以下步骤进行：

（1）、设计展开：对底撑进行放样，以底撑壁厚中心层为基准进行展开，同时预放20~30mm加工余量；

（2）、切割下料：采用数控切割机进行钢板下料，腹板下料时，将板上穿接孔的孔位一并割出；

（3）、成形加工：将底撑假设为整体椭圆，采用近似椭圆划法，将此假设椭圆分成两两相对的四段圆弧，根据底撑在假设椭圆上的覆盖面，在按展开图切割后的钢板上划出圆弧分界线，并在不同直径的圆弧上各划出其等分线，作为底撑成形折弯线，折弯线间距为100~150mm；钢板折弯采用液压机模具成形，上模为T形凸模，与液压机压头采用T形螺栓相固定，下模为平行凹模，下模底板与液压机平台采用T形螺栓相固定；先进行两端圆弧折弯成形，再进行中间圆弧折弯成形，压制过程中采用1：1样板跟踪检测，随压随调；

（4）、矫正：根据底撑内壁尺寸，搭设半椭圆件矫正胎架，矫正采用火焰加热配合千斤顶施加外力；

（5）、组装焊接：采用二次组装法进行组装，即先进行底撑、腹板和连接件的小组装，先形成一个T字形截面；再进行总装，完成其它零件板组装；

小组装焊接可采用自动埋弧焊或CO₂气体保护焊进行焊接，总装焊接采用CO₂气体保护焊打底，半自动埋弧焊进行填充和盖面；焊接时，应采用对称焊接法，CO₂气体保护焊应双数焊工同参数、同方向、同时施焊，焊接宜采用从中间向两端进行。