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Title:
DOUBLE-CURVED ARC-SHAPED LARGE-SPAN STEEL TRUSS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/004187
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a double-curved arc-shaped large-span steel truss and manufacturing method thereof, the truss comprises two landing section Y-shaped columns (1), a first truss and a second truss, the vertical faces where the two landing section Y-shaped columns (1) are located serve as symmetrical faces, the first truss and the second truss are symmetrically arranged along the symmetrical faces, the ends of the same sides of the first truss and the second truss are connected with the landing section Y-shaped columns (1) on the same sides respectively, the first truss and the second truss respectively comprise a single-curved truss (4), a double-curved truss (3) and a transition section bending and twisting box body (2), the two ends of the single-curved truss (4) are outwards sequentially connected with the double-curved truss (3) and the transition section bending and twisting box body (2). The method includes: manufacturing preparation in sections; after each section of the truss is manufactured, performing entity pre-assembly; using 3D scanning technology to scan the entity model of each section of the truss, after data processing, using computer aids to perform simulation pre-assembly; the scanned model is assembled and compared with the theoretical computer model, the error between the simulation pre-assembly and entity pre-assembly detection results is within 2mm, assembling each section of the truss by the simulation pre-assembly. This method reduces the difficulty of installation, controls welding deformation, improves the dimensional accuracy of the components, ensures the manufacturing and assembly accuracy, and improves the work efficiency.

Inventors:
WANG WEI (CN)
FANG CHUNSHENG (CN)
CHEN TAO (CN)
ZHANG YU (CN)
ZHOU JUNHONG (CN)
LI DAZHUANG (CN)
ZHANG YINGUO (CN)
WANG HYAILIANG (CN)
LUAN GONGFENG (CN)
YIN JIAN (CN)
QIU FENG (CN)
ZHAO SHAOFENG (CN)
WANG WEIMIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2020/093082
Publication Date:
January 14, 2021
Filing Date:
May 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CHINA CONSTRUCTION SCIENCE AND IND CORPORATION LTD (CN)
International Classes:
E04C3/04
Foreign References:
CN110512796A2019-11-29
CN105401691A2016-03-16
CN206267310U2017-06-20
CN1510225A2004-07-07
US20160024811A12016-01-28
JP4007185B22007-11-14
JP2006144482A2006-06-08
JPH10219834A1998-08-18
JP2000120165A2000-04-25
Attorney, Agent or Firm:
JIANGYIN QING ZHOU PATENT AGENCY (GENERAL PARTNERSHIP) (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种双曲弧形大跨度钢桁架, 所述桁架底部设置若干根支撑杆, 支撑杆用于传 力于下部框架, 其特征在于: 所述桁架包括两落地段 Y型柱、 第一桁架和第二桁架, 两 所述落地段 Y型柱所在的竖直面作为对称面,所述第一桁架、第二桁架沿对称面对称设 置, 所述第一桁架和第二桁架同侧端部分别于同侧的落地段 Y型柱连接, 所述第一、第 二桁架分别包括单曲桁架、 双曲桁架和过渡段弯扭箱体, 所述单曲桁架两端部向外依次 连接双曲桁架和过渡段弯扭箱体;

所述落地段 Y型柱包括两 Y型弧形翼缘板、 两弧形腹板、 V型腹板和第一圆管牛 腿, 两所述 Y型弧形翼缘板、 两所述弧形腹板和 V型腹板围设成 Y型柱本体, 所述第 一圆管牛腿与 Y型柱本体下段垂直固定设置, 所述 Y型柱本体上设有若干第一十字型 牛腿;

所述过渡段弯扭箱体包括上弯扭翼缘板、 下弯扭翼缘板、 两弯扭腹板、 H型牛腿、 箱型牛腿、 端部圆管牛腿和第二圆管牛腿, 两所述弯扭翼缘板上下设置, 两所述弯扭腹 板设置在两弯扭翼缘板之间, 围设成弯扭箱体本体, 所述弯扭箱体本体内腔端部设置工 字型加劲板, 所述第二圆管牛腿设于弯扭箱体本体上, 且贯穿于弯扭箱本体内腔, 所述 第二圆管牛腿一端与工字型加劲板固定连接, 所述箱型牛腿设置在上弯扭翼缘板上, 所 述 H型牛腿固定于弯扭箱体本体一端部, 所述端部圆管牛腿设于 H型牛腿下方且横卧 于弯扭箱体本体一端部, 所述弯扭箱本体贯穿连接板, 所述连接板设于第二圆管牛腿上 方, 所述弯扭箱体本体上设有若干个第二十字型牛腿;

所述双曲桁架包括第三 H型上弦杆、第三圆管下弦杆、多根第三腹杆和第三圆管牛 腿,所述第三 H型上弦杆与第三圆管下弦杆之间设有多根第三腹杆,所述第三腹杆两端 分别于第三 H型上弦杆和第三圆管下弦杆固定连接,构成双曲桁架本体,所述第三圆管 牛腿与第三圆管下弦杆固定连接, 所述第三圆管下弦杆底部固定第三销轴耳板, 所述第 三圆管牛腿、第三腹杆和第三销轴耳板形成十字节点,所述第三 H型上弦杆上设置多个 第三十字牛腿;

所述单曲桁架包括第四 H型上弦杆、第四圆管下弦杆、多根第四腹杆和第四圆管牛 腿,所述第四 H型上弦杆和第四圆管下弦杆之间设有多根第四腹杆,所述第四腹杆两端 分别于第四 H型上弦杆和第四圆管下弦杆固定连接,构成单曲桁架本体,所述第四圆管 下弦杆上设有第四圆管牛腿,所述单曲桁架本体的第四 H型上弦杆上设置第四十字牛腿。

2、 根据权利要求 1所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架, 其特征在于: 所述 Y型柱 本体内侧设有第一销轴耳板,所述第一销轴耳板贯穿于 Y型柱本体内,所述第一销轴耳 板上下侧分别设有内隔板,所述内隔板固定于 Y型柱本体内) ^所述 Y型柱本体上段 V 型区内腔设有横向隔板和纵向隔板,所述横向隔板垂直于 Y型弧形翼缘板,所述纵向隔 板设于 Y型柱本体中心且垂直于横向隔板。

3、 根据权利要求 1所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架, 其特征在于: 所述 V型腹 板的 V型处圆弧半径为 85— 110mm。

4、 根据权利要求 1所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架, 其特征在于: 所述第三 H 型上弦杆的内侧固定设有若干竖向第三加劲板,若干所述第三加劲板分别设于第三腹杆 与第三 H型上弦杆连接处。

5、 根据权利要求 1所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架, 其特征在于: 位于所述十 字节点的第三圆杆下弦杆上插设十字节点板,所述十字节点板与第三圆杆下弦杆中心线 平行, 所述第三销轴耳板与第三圆杆下弦杆中心线的夹角为 64°。

6、 基于权利要求 1〜5中任一所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架的制作方法, 其特 征在于: 所述方法包括如下步骤:

( 1 ) 分段制造准备: 根据双曲弧形大跨度钢桁架的分段, 对落地段 Y型柱、 过渡 段弯扭箱体、 双曲桁架和单曲桁架进行单独制造;

A、 落地段 Y型柱: 落地段 Y型柱本体分直线段与弧线 V形段, Y型弧形翼缘 板和弧形腹板的直线段与弧形 V形段之间留有间距。 先将直线段进行 U型组立、 依次 将内隔板和加劲板焊接于 Y型柱本体直线段, 对 Y型柱本体直线段内侧 Y型翼缘板进 行开槽, 从槽口插入销轴耳板至 Y型柱本体直线段内部, 焊接销轴耳板及槽口, 将 Y 型柱直线段与胎架定位焊接后开始组装弧形 V形段; Y型弧形翼缘板分叉段、 弧形腹板 弧形分叉段分别使用三辊卷板机进行预弯,依次定位并焊接外侧 Y型弧形翼缘板分叉段、 V形腹板和横隔板; 将一侧弧形腹板在距离横隔板 200mm处分割断, 待内隔板焊接完 成后, 组装内侧 Y型弧形翼缘板, 完成内隔板焊接, 组装纵向隔板, 待纵向隔板焊接完 成后, 隔断的弧形腹板进行焊接; 完成落地段 Y型柱; 落地段 Y型柱尺寸合格后下胎;

B、 过渡段弯扭箱体: 通过地样坐标定位上翼缘板, 此时, 将上翼缘板作为底板, 上翼缘板上定位焊接平行设置钢板, 并在两钢板之间焊接倾斜设置的斜撑板, 两钢板与 斜撑板形成工字型节点; 坐标定位第二圆管牛腿, 完成第二圆管牛腿与工字型节点之间 的焊接; 组装两侧弯扭腹板, 利用底板的弯扭线型配合千斤顶使弯扭腹板弯扭到位, 定 位焊接, 在胎架牙板上加设三角板固定 U型翼腹板 组装下翼缘板, 将下翼缘板作为盖 板, 下翼缘板对应工字型节点处开槽塞焊, 成弯扭箱体本体焊接, 复测弯扭箱体本体关 键控制点坐标; 过渡段弯扭箱体尺寸合格后下胎;

C、 双曲桁架制造: 采用热乳成品 H型钢先进行正向拉弯, 再进行侧向顶弯, 最后 两端扭曲部分,采用火焰对角加热校正成型为第三 H型上弦杆,成型后置于专用胎架上 进行第三 H型上弦杆控制点坐标复测; 第三圆管下弦杆采用圆管顶弯成型, 成型后上胎 进行三维坐标复测, 在第三圆管下弦杆上开设槽口并将十字节点板插入槽口内焊接; 定 位组装第三腹杆, 完成双曲桁架本体的焊接; 双曲桁架尺寸验收合格后下胎;

D、 单曲桁架制造: 第四 H型上弦杆采用热乳成品 H型钢先进行拉弯, 通过逐点测 量弦高, 控制弯曲精度 第四圆管下弦杆采用圆管顶弯成型, 将第四 H型上弦杆、 第四 圆管下弦杆定位上胎, 经复测无误后, 定位组装第四腹杆, 完成单曲桁架本体组装; 单 曲桁架尺寸验收合格后下胎;

( 2) 各段桁架制造完成后, 进行实体预拼装, 利用全站仪对所有对接口、 牛腿和 销轴耳板关键控制点进行检测;

( 3 )利用 3D扫描技术对各段桁架的实体模型进行扫描, 经数据处理后, 利用计算 机辅助, 进行模拟预拼装; 扫描所得模型拼装后与理论的计算机模型进行比对, 模拟预 拼装与实体预拼装检测结果误差在 2mm以内, 通过模拟预拼装对各段桁架进行拼装。

7、 根据权利要求 6所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架的制作方法, 其特征在于: 步骤 1中的双曲桁架下弦杆在弯管前, 对圆管进行横向切断, 并在圆管内固定设置竖向 内隔板, 再将断开的圆管进行对接后进行整体顶弯。

8、 根据权利要求 7所述的一种双曲弧形大跨度钢桁架的制作方法, 其特征在于: 所述内隔板与圆管端部之间的间距为 380〜 420mm。

Description:
一种双曲弧形大跨度钢桁架及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种双曲弧形大跨度钢桁架及其制 作方法, 属于建筑钢结构技术领域。 背景技术

大跨度建筑, 如机场航站楼、 体育馆和会展场馆等, 屋面常用多道平行桁架、 檩条 或次拱的组合结构, 而屋面桁架常见的主要有倒三角管桁架或立式 平面管桁架, 且多为 平面拱, 由多根钢柱支撑桁架整体。 但对于屋面和立面需要连贯形成整体弧形外观 的航 站楼建筑设计, 在屋面与立面的相交处, 上述结构无法很好处理。 传统桁架上弦杆为圆 管, 与屋面钢梁或次拱相交, 其连接节点处理较为繁琐。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技 术提供一种双曲弧形大跨度钢桁架 及其制作方法, 可以较好地实现建筑效果, 方便主拱与屋面钢梁或次拱连接, 并提高桁 架的制作效率和质量。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为: 一种双曲弧形大跨度钢桁架, 所述桁架 底部设置若干根支撑杆, 支撑杆用于传力于下部框架, 所述桁架包括两落地段 Y型柱、 第一桁架和第二桁架, 两所述落地段 Y型柱所在的竖直面作为对称面, 所述第一桁架、 第二桁架沿对称面对称设置,所述第一桁架和 第二桁架同侧端部分别于同侧的落地段 Y 型柱连接, 所述第一、 第二桁架分别包括单曲桁架、 双曲桁架和过渡段弯扭箱体, 所述 单曲桁架两端部向外依次连接双曲桁架和过渡 段弯扭箱体;

所述落地段 Y型柱包括两 Y型弧形翼缘板、 两弧形腹板、 V型腹板和第一圆管牛 腿, 两所述 Y型弧形翼缘板、 两所述弧形腹板和 V型腹板围设成 Y型柱本体, 所述第 一圆管牛腿与 Y型柱本体下段垂直固定设置, 所述 Y型柱本体上设有若干所述第一十 字型牛腿;

所述过渡段弯扭箱体包括上弯扭翼缘板、 下弯扭翼缘板、 两弯扭腹板、 H型牛腿、 箱型牛腿、 端部圆管牛腿和第二圆管牛腿, 两所述弯扭翼缘板上下设置, 两所述弯扭腹 板设置在两弯扭翼缘板之间, 围设成弯扭箱体本体, 所述弯扭箱体本体内腔端部设置工 字型加劲板, 所述第二圆管牛腿设于弯扭箱体本体上, 且贯穿于弯扭箱本体内腔, 所述 第二圆管牛腿一端与工字型加劲板固定连接, 所述箱型牛腿设置在上弯扭翼缘板上, 所 述 H型牛腿固定于弯扭箱体本体一端部, 所述端部圆管牛腿设于 H型牛腿下方且横卧 于弯扭箱体本体一端部, 所述弯扭箱本体贯穿连接板, 所述连接板设于第二圆管牛腿上 方, 所述弯扭箱体本体上设有若干个第二十字型牛 腿;

所述双曲桁架包括第三 H型上弦杆、第三圆管下弦杆、多根第三腹杆 第三圆管牛 腿,所述第三 H型上弦杆与第三圆管下弦杆之间设有多根第 腹杆,所述第三腹杆两端 分别于第三 H型上弦杆和第三圆管下弦杆固定连接,构成 曲桁架本体,所述第三圆管 牛腿与第三圆管下弦杆固定连接, 所述第三圆管下弦杆底部固定第三销轴耳板, 所述第 三圆管牛腿、第三腹杆和第三销轴耳板形成十 字节点,所述第三 H型上弦杆上设置多个 第三十字牛腿;

所述单曲桁架包括第四 H型上弦杆、第四圆管下弦杆、多根第四腹杆 第四圆管牛 腿,所述第四 H型上弦杆和第四圆管下弦杆之间设有多根第 腹杆,所述第四腹杆两端 分别于第四 H型上弦杆和第四圆管下弦杆固定连接,构成 曲桁架本体,所述第四圆管 下弦杆上设有第四圆管牛腿,所述单曲桁架本 体的第四 H型上弦杆上设置第四十字牛腿。

所述 Y型柱本体内侧设有第一销轴耳板, 所述第一销轴耳板贯穿于 Y型柱本体内, 所述第一销轴耳板上下侧分别设有内隔板, 所述内隔板固定于 Y型柱本体内) ^所述 Y 型柱本体上段 V型区内腔设有横向隔板和纵向隔板, 所述横向隔板垂直于 Y型弧形翼 缘板, 所述纵向隔板设于 Y型柱本体中心且垂直于横向隔板。

所述 V型腹板的 V型处圆弧半径为 85— 110mm。

所述第三 H型上弦杆的内侧固定设有若干竖向第三加劲 ,若干所述第三加劲板分 别设于第三腹杆与第三 H型上弦杆连接处。

位于所述十字节点的第三圆杆下弦杆上插设十 字节点板,所述十字节点板与第三圆 杆下弦杆中心线平行, 所述第三销轴耳板与第三圆杆下弦杆中心线的 夹角为 64° 。

一种双曲弧形大跨度钢桁架的制作方法, 所述方法包括如下步骤:

( 1 ) 分段制造准备: 根据双曲弧形大跨度钢桁架的分段, 对落地段 Y型柱、 过渡 段弯扭箱体、 双曲桁架和单曲桁架进行单独制造;

A、 落地段 Y型柱: 落地段 Y型柱本体分直线段与弧线 V形段, Y型弧形翼缘板 和弧形腹板的直线段与弧形 V形段之间留有间距。 先将直线段进行 U型组立、 依次将 内隔板和加劲板焊接于 Y型柱本体直线段, 对 Y型柱本体直线段内侧 Y型翼缘板进行 开槽, 从槽口插入销轴耳板至 Y型柱本体直线段内部, 焊接销轴耳板及槽口, 将 Y型 柱直线段与胎架定位焊接后开始组装弧形 V形段; Y型弧形翼缘板分叉段、 弧形腹板弧 形分叉段分别使用三辊卷板机进行预弯, 依次定位并焊接外侧 Y型弧形翼缘板分叉段、 V形腹板和横隔板; 将一侧弧形腹板在距离横隔板 200mm处分割断, 待内隔板焊接完 成后, 组装内侧 Y型弧形翼缘板, 完成内隔板焊接, 组装纵向隔板, 待纵向隔板焊接完 成后, 隔断的弧形腹板进行焊接; 完成落地段 Y型柱; 落地段 Y型柱尺寸合格后下胎; B、 过渡段弯扭箱体: 通过地样坐标定位上翼缘板, 此时, 将上翼缘板作为底板, 上翼缘板上定位焊接平行设置钢板, 并在两钢板之间焊接倾斜设置的斜撑板, 两钢板与 斜撑板形成工字型节点; 坐标定位第二圆管牛腿, 完成第二圆管牛腿与工字型节点之间 的焊接; 组装两侧弯扭腹板, 利用底板的弯扭线型配合千斤顶使弯扭腹板弯 扭到位, 定 位焊接, 在胎架牙板上加设三角板固定 U型翼腹板 组装下翼缘板, 将下翼缘板作为盖 板, 下翼缘板对应工字型节点处开槽塞焊, 成弯扭箱体本体焊接, 复测弯扭箱体本体关 键控制点坐标; 过渡段弯扭箱体尺寸合格后下胎;

C、 双曲桁架制造: 采用热乳成品 H型钢先进行正向拉弯, 再进行侧向顶弯, 最后 两端扭曲部分,采用火焰对角加热校正成型为 第三 H型上弦杆,成型后置于专用胎架上 进行第三 H型上弦杆控制点坐标复测; 第三圆管下弦杆采用圆管顶弯成型, 成型后上胎 进行三维坐标复测, 在第三圆管下弦杆上开设槽口并将十字节点板 插入槽口内焊接; 定 位组装第三腹杆, 完成双曲桁架本体的焊接; 双曲桁架尺寸验收合格后下胎;

D、 单曲桁架制造: 第四 H型上弦杆采用热乳成品 H型钢先进行拉弯, 通过逐点测 量弦高, 控制弯曲精度 第四圆管下弦杆采用圆管顶弯成型, 将第四 H型上弦杆、 第四 圆管下弦杆定位上胎, 经复测无误后, 定位组装第四腹杆, 完成单曲桁架本体组装; 单 曲桁架尺寸验收合格后下胎;

( 2) 各段桁架制造完成后, 进行实体预拼装, 利用全站仪对所有对接口、 牛腿和 销轴耳板关键控制点进行检测;

( 3 )利用 3D扫描技术对各段桁架的实体模型进行扫描, 经数据处理后, 利用计算 机辅助, 进行模拟预拼装; 扫描所得模型拼装后与理论的计算机模型进行 比对, 模拟预 拼装与实体预拼装检测结果误差在 2mm以内, 通过模拟预拼装对各段桁架进行拼装。

所述步骤 ( 1 ) 中的双曲桁架下弦杆在弯管前, 对圆管进行横向切断, 并在圆管内 固定设置竖向内隔板, 再将断开的圆管进行对接后进行整体顶弯。

所述内隔板与圆管端部之间的间距为 380〜 420mm。

与现有技术相比, 本发明的优点在于:

1、桁架上弦杆采用热乳 H型钢,使得屋面檩条钢梁等与主桁架连接节 构造简单, 规避管桁架节点复杂的难题通过落地型 Y型柱分叉形成两条屋面桁架,配合底部支撑 整体结构简单, 减少桁架两端钢柱数量, 增大立面柱间距, 便于飘带设计。 通过合理设 置桁架节段对接口和牛腿, 采用焊接或栓焊结合的对接方式, 便于现场安装精度控制, 降低安装难度。

2、 弯扭箱体腹板、 双曲桁架及单曲桁架等合理采用卷板机预弯与 火焰局部校正相 结合、 拉弯与顶弯等冷弯技术相结合、 分段杆件合并弯曲再分段等技术有效提高的弯 曲 加工的效率和精度, 为总拼制造提供了保障; 优化细部节点焊接坡口与顺序, 采用分部 组焊再总拼的思路, 有效控制了焊接变形, 提高了构件尺寸精度。 3、 采取实体预拼装与模拟预拼装共同检验, 而后使用模拟预拼装代替实体预拼装 的方法, 有效保证了制造拼装精度, 提高了工效, 降低了成本, 且为现场安装提供保障, 节约总体工期。

4、 将整体加工工序进行细化, 便于组织流水施工, 保证受力, 简化结构, 使得建 筑屋面与立面可平缓形成整体的弧形外观效果 。 附图说明

图 1为本发明实施例一种双曲弧形大跨度钢桁架 示意图;

图 2为本发明实施例一种双曲弧形大跨度钢桁架 落地段 Y型柱的示意图; 图 3为图 2的内部示意图;

图 4为本发明实施例一种双曲弧形大跨度钢桁架 弯扭箱体的示意图;

图 5为图 4的内部示意图;

图 6为本发明实施例一种双曲弧形大跨度钢桁架 双曲桁架的示意图;

图 7为图 6的十字节点结构示意图;

图 8为本发明实施例一种双曲弧形大跨度钢桁架 单曲桁架的示意图;

图中 1 落地段 Y型柱、 1.1 弧形腹板、 1.2 Y型弧形翼缘板、 1.3 V型腹板、 1.4 第一圆管牛腿、 1.5 第一十字型牛腿、 1.6 第一销轴耳板、 1.7 内隔板、 1.8 横向隔板、 1.9 纵向隔板、 1.10 第一插板、 2 过渡段弯扭箱体、 2.1 上弯扭翼缘板、 2.2 下弯扭翼 缘板、 2.3 弯扭腹板、 2.4 工字型加劲板、 2.5 H型牛腿、 2.6 端部圆管牛腿、 2.7 第 二圆管牛腿、 2.8 箱型牛腿、 2.9 第二十字型牛腿、 2.10 第二连接板、 3 双曲桁架、 3.1 第三 H型上弦杆、 3.2 第三圆管下弦杆、 3.3 第三腹杆、 3.4 第三圆管牛腿、 3.5 第三 十字型牛腿、 3.6 第三销轴耳板、 3.7 十字节点板、 3.8 第三插板、 3.9 第三加劲板、

4 单曲桁架、 4.1 第四 H型上弦杆、 4.2 第四圆管下弦杆、 4.3 第四腹杆、 4.4 第四圆 管牛腿、 4.5 第四十字型牛腿、 4.6 第四加劲板、 4.7 第四连接板、 5 连接耳板。 具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描 述。

如图 1所示, 本实施例中的一种双曲弧形大跨度钢桁架, 该桁架底部设置若干根支 撑杆, 支撑杆用于传力于下部框架。 该桁架包括两落地段 Y型柱 1、 第一桁架和第二桁 架, 两落地段 Y型柱 1所在的竖直面作为对称面, 第一桁架、第二桁架沿对称面对称设 置,第一桁架和第二桁架同侧端部分别于同侧 的落地段 Y型柱 1分叉端对应连接。其中, 第一、 第二桁架分别包括单曲桁架 4、 双曲桁架 3和过渡段弯扭箱体 2, 以单曲桁架 4 为中心, 单曲桁架 4两端分别对称设置双曲桁架 3和过渡段弯扭箱体 2, 且双曲桁架 3 设有单曲桁架 4和过渡段弯扭箱体 2之间。

图 2、 3所示, 落地段 Y型柱 1包括两 Y型弧形翼缘板 1.2、 两弧形腹板 1.1、 V型 腹板 1.3和第一圆管牛腿 1.4,两 Y型弧形翼缘板、两弧形腹板 1.1和 V型腹板 1.3围设 成 Y型柱本体, V型腹板 1.3的 V型处圆弧半径为 100mm。第一圆管牛腿 1.4横卧在 Y 型柱本体下段侧面并通过第一插板 1.10与 Y型柱本体下段垂直固定, 用于连接两侧圆 管飘带。在 Y型柱本体的上 Y型弧形翼缘板 1.2上固定若干第一十字型牛腿 1.5 ;在上 Y 型弧形翼缘板 1.2的分叉端设置连接耳板 5 , 用于拼装时临时连接。

图 4、 5所示, 过渡段弯扭箱体 2包括上弯扭翼缘板 2.1、 下弯扭翼缘板 2.2、 两弯 扭腹板 2.3、 H型牛腿 2.5、 箱型牛腿 2.8、 端部圆管牛腿 2.6和第二圆管牛腿 2.7, 两弯 扭翼缘板上下设置, 两弯扭腹板 2.3设置在两弯扭翼缘板之间, 围设成弯扭箱体本体。 弯扭箱体本体内腔端部设置工字型加劲板 2.4, 第二圆管牛腿 2.7设于弯扭箱体本体上, 且贯穿于弯扭箱本体内腔, 将第二圆管牛腿 2.7—端与工字型加劲板 2.4固定连接且平 行于屋面次桁架方向。 箱型牛腿 2.8设置在上弯扭翼缘板 2.1上, 用于连接两侧屋面箱 型檩条。 H型牛腿 2.5固定于弯扭箱体本体一端部,端部圆管牛腿 2.6设于 H型牛腿 25 下方且横卧于弯扭箱体本体一端部, 端部圆管牛腿 2.6和 H型牛腿 2.5分别与双曲桁架 的下弦杆和上弦杆对接。 弯扭箱本体上水平纵向贯穿第二连接板 2.10, 第二连接板 2.10 设于第二圆管牛腿 2.7上方。 弯扭箱体本体的上弯扭翼缘板 2.1上设有若干个第二十字 型牛腿 2.9, 用于连接两侧屋面檩条钢梁。在弯扭箱体本体 两端分别设置连接耳板 5 , 用 于拼装时临时连接。

图 6、 7所示, 双曲桁架包括 3第三 H型上弦杆 3.1、 第三圆管下弦杆 3.2、 多根第 三腹杆 3.3和第三圆管牛腿 3.4, 第三 H型上弦杆 3.1与第三圆管下弦杆 3.2之间设有多 根第三腹杆 3.3 , 多根第三腹杆 3.3两端分别于第三 H型上弦杆 3.1和第三圆管下弦杆 3.2固定连接, 构成双曲桁架本体。 第三圆管牛腿 3.4与第三圆管下弦杆 3.2固定连接, 第三圆管下弦杆 3.2底部固定第三销轴耳板 3.6, 使得第三圆管牛腿 3.4、 第三腹杆 3.3 和第三销轴耳板 3.6形成十字节点, 位于十字节点的第三圆杆下弦杆 3.2上插设十字节 点板 3.7, 十字节点板 3.7与第三圆杆下弦杆 3.2中心线平行, 第三销轴耳 3.6板与第三 圆杆下弦杆 3.2中心线的夹角为 64° ,第三腹杆 3.3上插设第三插板 3.8,使得第三插板 3.8与第三圆杆下弦杆 3.2中心线的夹角为 82° 第三 H型上弦杆 3.1的内侧固定设有 若干竖向第三加劲板 3.9,若干第三加劲板 3.9分别设于第三腹杆 3.3与第三 H型上弦杆 3.1连接处。 第三 H型上弦杆 3.1上设置多个第三十字型牛腿 3.5 ; 用于连接两侧屋面檩 条钢梁。 在双曲桁架本体两端分别设置连接耳板 5 , 用于拼装时临时连接。

图 8所示, 单曲桁架 4包括第四 H型上弦杆 4.1、第四圆管下弦杆 4.2、多根第四腹 杆 4.3和第四圆管牛腿 4.4, 第四 H型上弦杆 4.1和第四圆管下弦杆 4.2之间设有多根第 四腹杆 4.3 , 第四腹杆 4.3两端分别于第四 H型上弦杆 4.1和第四圆管下弦杆 4.2固定连 接, 构成单曲桁架本体。所述第四圆管下弦杆 4.2上设有第四圆管牛腿 4.4, 所述单曲桁 架本体的第四 H型上弦杆 4.1上设置第四十字牛腿 4.5。在第四圆管下弦杆 4.2上开槽分 别插入内隔板和第四插板, 内隔板位于第四圆管下弦杆 4.2中间内部, 第四插板位于第 四圆管下弦杆 4.2中间外部。 第四圆管牛腿 4.4通过开槽与第四插板焊接连接。 第四连 接板 4.7位于第四 H型上弦杆 4.1, 第四连接板 4.7及第四圆管牛腿 4.4分别连接次桁架 的上、 下弦杆。 第四十字型牛腿 4.5位于第四 H型上弦杆 4.1上, 用于连接两侧屋面檩 条钢梁。 第四 H型上弦杆 4.1的内侧固定设有若干竖向第四加劲板 4.6, 若干第四加劲 板 4.6分别设于第四腹杆 4.3与第四 H型上弦杆 4.1连接处。 在单曲桁架本体两端分别 设置连接耳板 5 , 用于拼装时临时连接。

一种双曲弧形大跨度钢桁架的制作方法, 包括如下步骤:

根据双曲弧形桁架分段, 采取先分段单独制造, 后整体预拼的加工思路, 预拼装采 用实体预拼装与 3D扫描计算机辅助预拼装相结合。

步骤一、 落地段 Y型柱 1制造: 落地段 Y型柱在直线段与弧线 V形段分界处进行 分段, 翼、 腹板间分段位置错开 200mm, 其制造方法为先制造下部直段, 再上总拼胎 架, 逐步完成 Y型柱分叉段的装配和焊接, 以提高制造效率, 降低总拼高度, 减少安全 风险。

步骤二、 落地段 Y型柱 1直线段进行 U型组立, 依次装配支撑节点内隔板 1.7、 第 一销轴耳板 1.6和两侧加劲板, 焊接加劲板与第一销轴耳板 1.6、 底板焊缝, 内隔板 1.7 采用双边电渣焊, 电渣焊衬垫铣出斜坡, 与翼缘板密贴, 间隙小于 0.5mm。

步骤三、 装配 Y型柱内侧开槽翼缘板, 依次完成第一销轴耳板 1.6与槽口的一圈衬 垫焊接, Y型柱主焊缝打底, 隔板斜电渣焊, 主焊缝填充和盖面焊接。

步骤四、 根据构件坐标图, 在钢板平台上划出地样线, 标出关键控制点, 核对控制 误差不大于 1mm。 设置总拼胎架, 控制胎架牙板标高误差不大于 1mm。

步骤五、调整定位 Y型柱直线段,将直线段箱体与胎架定位焊接 固后开始组装弧 线 V形段。 弧线 V形段的弧形翼缘、 腹板先使用三辊卷板机进行预弯, 依次定位组装 外侧翼缘板、 V形腹板 1.3和横向隔板 1.8, 定位焊接。

步骤六、 组装两侧弧形腹板 1.1, 一侧腹板在距离横隔板 200mm处断开, 上半部分 待内隔板焊接完成组装封闭。

步骤七、 组装内侧弧形翼缘板, 完成内隔板 1.7四面焊接, 组装纵向隔板 1.9, 待纵 向隔板焊接完成后, 再封闭一侧腹板的上半部分, 完成 Y型柱本体焊接。

步骤八、 根据坐标依次定位组装焊接剩余外部牛腿、 耳板等。 焊后总体尺寸验收合 格后下胎。

步骤九、 过渡段弯扭箱体 2制造: 在钢板平台上划出地样线, 标出关键控制点, 核 对控制误差不大于 1mm。 设置胎架, 控制胎架牙板标高误差不大于 1mm。 步骤十、 优先完成箱体内的工字型节点组焊, 通过地样坐标定位上弯扭翼缘板 2.1 (作为制造时的底板) , 完成工字型加劲板 2.4与底板 2.1的定位焊接。

步骤十一、坐标定位节点两侧第二连接板 2.10,完成第二连接板 2.10与节点之间的 焊接。

步骤十二、组装两侧弯扭腹板 2.3 ,利用底板 2.1的弯扭线型配合千斤顶使腹板弯扭 到位, 定位焊接, 并在胎架牙板上加设三角板固定 U型翼腹板。

步骤十三、 盖下弯扭翼缘板 2.2 (制造时的盖板), 盖板 2.2对应节点工字钢腹板处 开槽塞焊。 完成弯扭箱体本体焊接, 复测本体关键控制点坐标。

步骤十四、 定位组焊外部销轴耳板、 牛腿、 连接耳板等。 焊接完成后, 整体验收尺 寸坐标, 合格后方可下胎。

步骤十五、 双曲桁架 3制造: 首先完成上、 下弦杆弯曲加工, 上弦杆采用热乳成品 H型钢先进行正向拉弯, 再进行侧向顶弯, 最后两端扭曲部分, 采用火焰对角加热校正 成形,成形后置于专用胎架上进行弯扭 H型钢控制点坐标复测,涉及不同分段上的弯 H型钢需合并成形, 最后按坐标进行分段; 下弦杆双曲圆管采用顶弯成形, 成形后上胎 进行三维坐标复测, 圆管采用相贯线编程下料, 编程时局部拟合为标准圆弧, 编出节点 区十字槽口的切割程序, 下料时槽口仅利用程序进行划线, 带弯管完成后利用半自动火 焰切割机沿定位线进行槽口切割。

步骤十六、 根据双曲桁架构件坐标图, 在钢板平台上划出双曲桁架地样线, 标出关 键控制点, 核对控制误差不大于 1mm 设置胎架, 控制胎架牙板标高误差不大于 1mm 步骤十七、 优先完成下弦杆十字节点定位焊接, 上、 下弦杆定位上胎后, 下弦杆在 节点纵向槽口下方开 2个窗口, 将十字节点装入下弦杆, 再封闭窗口。

步骤十八、 定位组装腹杆, 完成双曲桁架整体框架组装。

步骤十九、 利用坐标定位组装剩余圆管牛腿和十字牛腿, 加劲板和耳板等, 并开设 现场坡口。 桁架整体尺寸验收合格后下胎。

步骤二十、 单曲桁架 4制造。 首先完成桁架上、 下弦杆弯曲加工, 上弦杆热乳 H型 钢采用拉弯进行弯曲成形, 通过逐点测量弦高, 控制弯曲精度; 下弦杆单曲圆管采用顶 弯成形, 由于圆管中间设置有一块内隔板, 在弯管前, 先在距离隔板 400mm位置断开 圆管, 完成内隔板定位焊接后再将圆管对接, 整体顶弯, 以控制整根圆管的弯曲精度。

步骤二十一、 根据单曲桁架构件加工图, 在钢板平台上划出单曲桁架地样线, 标出 关键控制点, 核对控制误差不大于 1mm 设置胎架, 控制胎架牙板标高误差不大于 lmm o

步骤二十二、 上、 下弦杆定位上胎, 经复测无误后, 定位组装腹杆, 完成单曲桁架 整体框架组装。

步骤二十三、 定位组装剩余圆管牛腿和十字牛腿, 加劲板和耳板等, 并开设现场坡 口。 桁架整体尺寸验收合格后下胎。

步骤二十四、 整榀双曲弧形桁架所有节段制造完成后, 进行实体预拼装, 利用全站 仪检测所有对接口、 牛腿和销轴耳板等关键控制点。

步骤二十五、 利用 3D扫描技术, 扫描各节段构件的实体模型, 经数据处理后, 利 用计算机辅助, 进行模拟预拼装。 扫描所得模型拼装后与理论的计算机模型进行 比对, 检测所有对接口、 牛腿和销轴耳板等关键控制点。 经对比, 模拟预拼装与实体预拼装检 测结果误差可控制在 2mm以内, 采用模拟预拼装代替实体预拼装, 可节约实体预拼装 所需的人力、 物力及工期, 在保证精度的前提下, 大大提高了工效。

除上述实施例外, 本发明还包括有其他实施方式, 凡采用等同变换或者等效替换方 式形成的技术方案, 均应落入本发明权利要求的保护范围之内。