小角度全彎管長相貫節點製作方法

2023-12-10 19:35:32

專利名稱：小角度全彎管長相貫節點製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼結構節點製作方法，具體是一種小角度全彎管長相貫節點製作方法。
背景技術：
目前鋼結構節點常常採用如下方法進行選型和加工
①在傳統設計選型中，受當時切割、焊接及檢驗技術的限制，小角度全彎管的複雜節點往往採用鑄鋼節點，但此類鑄鋼節點不但造價高、自重大而且鑄造工藝複雜；
②此類相貫線傳統樣板多採用手工畫制在油氈或薄鐵皮上，畫制時間長、精度低； ③此類節點傳統放樣方法採用圓周等分素線法繪製相貫線，此方法一般適用於主、次直管相交的相貫節點，當主次管為彎管時，此種方法不適用；
④此類節點組裝的傳統方法採用一般的平面、立面、剖面來描述構件，但對於彎扭空間構件無法準確描述和繪製；
⑤現行規範只規定了主、次直管相交間軸線夾角Θ>15°的相貫節點焊接破口與焊接形式，當Θ <15°時，規範未能描述；
⑥現行的相貫焊縫的超聲波檢測技術同樣受限於主、次直管相交間軸線夾角Θ>15°，並且對此類焊縫進行缺陷定位精度不高，尤其是部分回波的幹擾；
⑦此類節點在傳統方法加工後，對整體節點的檢測採用人工拉鋼尺進行空間測量，誤差大，不易操作.

發明內容
本發明旨在解決上述傳統做法存在的問題，從而提供一套操作方便、加工精確、經濟合理、安全可靠的小角度全彎管長相貫節點製作方法。本發明解決所述問題採用的技術方案是
一種小角度全彎管長相貫節點製作方法，按如下步驟進行
a.用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪製相貫線，把主、次管通過AutoCAD建模後進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長剖切，剖切後得到次管相貫後的局部象限坐標系上的弧長，根據此弧長進行展開相貫線的過程，並根據主次管的實際管壁相交狀態修正焊接坡口後得到最終相貫線；
b.對薄鋼板進行數控切割後直接製成相貫線樣板；
c.次管切割前，根據不同的相貫分區位置劃分切割方向區域；
d.節點裝配利用計算機3D建模，在計算機內將模型模擬主管放平至實際加工位置後繪製俯視面可視的主、支管的特徵點的投影圖，並找出主、支管間特徵點的空間相對尺寸，即各特徵點相對定義原點的三維坐標；依照投影圖在拼裝平臺上繪製地樣，並以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板；立體組拼；
e.焊縫焊接用六分區法進行小角度長相貫焊縫全熔透焊縫焊接，對應區域用匹配的坡口形式，並且在跟部尖端IOOmm範圍內加設Φ4. Omm光面鋼絲做襯後進行堆焊；
f.超聲波焊縫無損檢測超聲波探傷前，利用AutoCAD建模後按焊縫坡口六分區模擬並剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇，探傷時始終保持探頭與焊縫垂直；g.3D數位化仿真測量攝取被測構件的三位坐標和表面點雲，再通過測量系統的後處理功能計算出被測構件精確的實際模型，並與理論模型擬合後，獲取擬合偏差和對比公差的分析數據，通過偏差分析的整體節點3D數位化仿真測量技術，快速實現鋼結構構件的質量控制。本發明與現有技術相比，其突出的效果是不但可替代傳統的鑄鋼節點，大大降低施工成本，減輕結構自重，而且大大提高了此類節點加工效率和精度，並擬補規範上對於主、次直管相交間軸線夾角Θ < 15°的相貫節點的空白，對此類節點加工提供了一套全新的製作技術。


圖I是步驟I所述相貫構件平面圖。
圖2是步驟I所述相貫線等分截面剖面圖。圖3是圖2中1-1放大圖。圖4是步驟I所述相貫線展開圖。圖5是步驟3所述相貫接頭焊縫分區主視圖。圖6是步驟3所述相貫接頭焊縫分區側視圖。圖7是步驟3所述相貫接頭焊縫分區俯視圖。圖8是圖7中所示的A區焊縫示意圖。圖9是圖7中所示的BI區焊縫示意圖。圖10是圖7中所示的B2區焊縫示意圖。圖11是圖7中所示的Cl區焊縫示意圖。圖12是圖7中所示的C2區焊縫示意圖。圖13是圖7中所示的D區焊縫示意圖。圖14是步驟3所述典型截面中的3-3截面示意圖。圖15是步驟3所述典型截面中的9-9截面示意圖。圖16是步驟3所述典型截面中的15-15截面示意圖。圖17是步驟3所述典型截面中的21-21截面示意圖。圖18是步驟3所述典型截面中的27-27截面示意圖。圖19是步驟3所述典型截面中的33-33截面示意圖。
具體實施例方式 以下結合附圖及實施例詳述本發明。參見附圖，本實施例所述的小角度全彎管長相貫節點製作方法，按如下步驟進行
I.採用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長(極坐標)微分剖切截面放樣法繪製相貫線。如圖I所示，把主管和次管通過AutoCAD建模後進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長(@50mm弧長)剖切，剖切後得到圖2所示的相貫線等分截面剖面(I. 6m相貫線等分截面/@50mm中1-1至33-33剖面);圖3是圖2中1_1剖面節點放大圖，圖中A為主管截面、B為次管截面，D為次管相貫後在局部C象限坐標系上的弧長，根據此弧長進行如圖
4(相貫線展開)所示El相貫線的過程，並根據主次管的實際管壁相交狀態修正焊接坡口後最終得到E2相貫線；2.利用數控切割機編程技術和結合等離子切割，對薄鋼板(O.3mm厚鋼板)進行數控切割後直接製成相貫線樣板，既保證相貫線樣板的精度又提高了樣板的製作速度；
3.小角度全彎管長相貫線的切割採用先冷彎成型再切割的加工順序。次管切割前，根據樣板拓上的相貫線不同的相貫分區位置劃分切割方向區域(見圖5-圖13)，以便在切割時利用導向裝置準確進行焊縫的坡口切割。沿樣相貫線@300/50 (每間隔300mm切割後留50mm再切割300mm循環)斷續切割,待切開防止自然冷卻後陸續隔開相連的50mm,以減少直接切開並受熱後的應力變形。全部切割後，對局部變形的部位採用瓜瓣型火焰加熱法矯正；
4.本發明中此類節點的裝配，首先，利用計算機3D建模技術建模，在計算機內將模型模擬主管放平至實際加工位置後繪製俯視面可視的主、支管的特徵點(定義原點、端點、拱點、曲率突變點和截面象限點等)的投影圖，並找出主、支管間特徵點的空間相對尺寸，即各特徵點相對定義原點的三維坐標。再依照投影圖在拼裝平臺上上繪製地樣，並以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板。最後，利用可調節胎具、特徵點間距、空間角度控制等方 法進行精確定位的立體組拼；
5.長相貫焊縫全熔透焊縫採用六分區法進行焊接(如圖7中所示A、BI、B2、Cl、C2、D區)，對應區域採用匹配的坡口形式，並且在跟部尖端IOOmm範圍內加設Φ4. Omm光面鋼絲(如圖13，D區焊縫中繪製所示)做襯後進行堆焊；
6.在超聲波探傷前，利用AutoCAD建模後按焊縫坡口六分區模擬並剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇(如圖14-圖19典型截面中的3-3、9-9、15-15、21-21、27-27、33-33六個典型截面示意)，進而探傷時始終保持探頭(如圖14-圖19，探頭Tl和T2)始終能與焊縫(如圖14-圖19，焊縫a-f)保持垂直(超聲波束應垂直於焊縫)，進行小角度相貫焊縫無損檢測；
7.利用拍攝、掃描和傳感片等精密測量設備，攝取被測構件的三位坐標和表面點雲，再通過測量系統的後處理功能計算出被測構件精確的實際模型，並與理論模型通過系統或手動最佳擬合後，獲取擬合偏差和對比公差等分析數據，通過偏差分析的整體節點3D數位化仿真測量技術快速實現質量控制。
權利要求
1.一種小角度全彎管長相貫節點製作方法，其特徵在於，按如下步驟進行 a.用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪製相貫線，把主、次管通過AutoCAD建模後進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長剖切，剖切後得到次管相貫後的局部象限坐標系上的弧長，根據此弧長進行展開相貫線的過程，並根據主次管的實際管壁相交狀態修正焊接坡口後得到最終相貫線； b.對薄鋼板進行數控切割後直接製成相貫線樣板； c.次管切割前，根據不同的相貫分區位置劃分切割方向區域； d.節點裝配利用計算機3D建模，在計算機內將模型模擬主管放平至實際加工位置後繪製俯視面可視的主、支管的特徵點的投影圖，並找出主、支管間特徵點的空間相對尺寸，即各特徵點相對定義原點的三維坐標；依照投影圖在拼裝平臺上繪製地樣，並以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板；立體組拼； e.焊縫焊接用六分區法進行小角度長相貫焊縫全熔透焊縫焊接，對應區域用匹配的坡口形式，並且在跟部尖端IOOmm範圍內加設￠4. Omm光面鋼絲做襯後進行堆焊； f.超聲波焊縫無損檢測超聲波探傷前，利用AutoCAD建模後按焊縫坡口六分區模擬並剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇，探傷時始終保持探頭與焊縫垂直； g.3D數位化仿真測量攝取被測構件的三位坐標和表面點雲，再通過測量系統的後處理功能計算出被測構件精確的實際模型，並與理論模型擬合後，獲取擬合偏差和對比公差的分析數據，通過偏差分析的整體節點3D數位化仿真測量技術，快速實現鋼結構構件的質量控制。
全文摘要
本發明涉及鋼結構節點製作方法，具體是一種小角度全彎管長相貫節點製作方法。其步驟包括用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪製相貫線；用薄鋼板數控切割製成相貫線樣板；根據不同的相貫分區位置劃分切割方向區域；利用計算機3D建模，依照投影圖在拼裝平臺上繪製地樣，放置定位板，立體組拼進行節點裝配；用六分區法進行全熔透焊縫焊接；超聲波焊縫無損檢測；利用3D數位化仿真測量控制構件質量。本發明可替代傳統的鑄鋼節點，大大降低施工成本，減輕結構自重，而且提高了此類節點加工效率和精度，並擬補規範上對於主、次直管相交間軸線夾角θ＜15°的相貫節點的加工製作空白。
文檔編號E04G21/00GK102661046SQ20121017484
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者劉瑞強 申請人:中國二十二冶集團有限公司