一种圆管构件的节点部件径向定位方法
【专利摘要】本发明涉及一种圆管构件的节点部件径向定位方法。该方法包括以下步骤：一是确定基准面并根据基准面测量得到圆管两端口的不圆度，进行圆管端口校圆；二是根据基准面，对经端口校圆的圆管两端分别进行测量得到每个端口的上端点，对上端点处进行样冲得到冲点标识；三是根据冲点标识，采用激光放线方法测量得到圆管的弯曲误差；四是根据圆管的弯曲误差，采用火校方法和激光放线方法对圆管进行调直，根据图纸规定尺寸确定节点轴向位置；五是采用激光放线方法确定圆管节点轴向位置处的不圆度，得到径向误差。本发明不仅有效解决了在外径及弯曲度有偏差的成品管材上的节点部件的径向定位问题，还保证了构件的连接精度和结构的整体安全性。
【专利说明】一种圆管构件的节点部件径向定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢结构【技术领域】，具体涉及一种圆管构件的节点部件径向定位方法。【背景技术】
[0002]因为圆管截面具有双轴对称、惯性矩对各轴均相同、截面闭合等特点，所以圆管不仅受弯受压性能良好，还有较大的抗扭刚度和良好的构件局部稳定性，在建筑钢结构领域得到广泛应用。目前，国内外建筑钢结构中多采用直缝埋弧焊钢管。作为建筑钢结构中主要的受力结构件，管构件需通过节点与其他构件相连接才能构成建筑的骨架，更好的发挥其良好的力学性能。但因为直缝埋弧焊钢管为封闭结构且表面为圆弧面，目前采用的以管壁为定位基准的节点径向定位方法存在很大的误差，这不仅使构件的连接精度不符合要求，还会使整体骨架因安装误差过大埋下安全隐患。
[0003]以如图1所示的直径为1000mm，长度为12米的长直缝管为例，按国家标准(GB/T3091— 2008)和国际标准(IS0559:1991，NEQ)规定，该管外径允许偏差为±10mm，弯曲度
24mm。若构件制作时以管壁为定位基准,则A、B两轴间的误差Λ Lmax=±20mm。当钢梁Gla的长度尺寸和孔位尺寸即定的情况下，将构件运至现场安装时，会因误差过大导致牛腿与刚梁会无法安装。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种圆管构件的节点部件径向定位方法，该方法不仅有效解决了在外径及弯曲度有偏差的成品管材上的节点部件的径向定位问题，还保证了构件的连接精度和结构的整体安全性。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种圆管构件的节点部件径向定位方法，该方法包括以下步骤:
(I)确定基准面并根据基准面测量得到圆管两端口的不圆度，进行圆管端口校圆。具体过程为:
a.采用经过水平仪找平的钢板作为基准面，将V型架放置在基准面上并固定，将圆管放置在V型架上；所述的钢板厚度至少为20mm，所述的V型架两边的高度误差的绝对值小于或等于1mm，所述的V型架的夹角为90度且角度误差的绝对值小于或等于0.5度，所述的V型架与圆管外圆周为点接触，通过使V型管与圆管外圆周为点接触，可以保证圆管端口截面竖向中心线和90度V型架的竖向中心线重合，从而使圆管端口上顶点的测量更加方便和准确；
b.根据基准面测量得到圆管两端口处的上顶点并标记，以上顶点为始点，将圆管端口圆周角六等分；
c.根据角度等分后的圆管端口，测量得到圆管端口的不圆度，将其与理论公称外径比较得到外径误差值并在圆管端口处标记；
d.用螺旋千斤顶将标记外径误差值处外顶后进行支撑固定，完成圆管两端口的校圆。[0006]( 2)根据基准面，对经端口校圆的圆管两端分别进行测量得到每个端口的上端点，对上端点处进行样冲得到冲点标识。
[0007](3)根据冲点标识，采用激光放线方法测量得到圆管的弯曲误差。具体过程为:
a.根据冲点标识，在圆管两端的标识处分别放置激光发射极和激光接收极，并使激光发射极和激光接收极的中心针与冲点标识对齐；所述的激光发射极为由磁钢制作的测量块，所述的测量块长为50mm，宽为30mm，高为100mm，所述的测量块上设有激光笔；
b.激光发射极向激光接收极发射激光，记录激光线射在激光接收极标靶上的位置并读取坐标值；
c.根据激光线射在激光接收极标靶上的位置及坐标值，得到圆管的弯曲误差。
[0008](4)根据圆管的弯曲误差，采用火校方法和激光放线方法对圆管进行调直，根据图纸规定尺寸确定节点轴向位置。具体过程为:
a.根据圆管的弯曲误差，对圆管的弯曲度及弯曲方向进行分析判断，若激光线射在激光接收极标靶的靶心位置，则圆管没有弯曲；若激光线射在激光接收极标靶靶心的下方，则圆管向上弯曲，坐标值为圆管径向弯曲度；若激光线射在激光接收极标靶靶心的上方，则圆管向下弯曲，坐标值为圆管径向弯曲度；
b.根据分析判断结果，采用火校法对圆管进行调直，同时激光发射极向激光接收极发射激光，当激光接收极接收到的激光位于标靶靶心处时，调直完成；
c.根据图纸规定尺寸，以激光发射极处的圆管端部为原点，在调直后的圆管上沿圆管轴向确定节点轴向位置处，并在该处放置节点激光接收极。
[0009](5)采用激光放线方法确定圆管节点轴向位置处的不圆度，得到径向误差。具体过程为:
a.在圆管节点轴向位置处放置节点激光接收极；
b.激光发射极向节点激光接收极发射激光，观察激光在节点激光接收极标祀上的位置，读取坐标值，该坐标值即为径向误差。
[0010]由以上技术方案可知，本发明采用激光放线方法使圆管的形心轴线直观准确的平移到管壁外部，作为圆管加工制作过程中的径向定位基准线。通过在圆管两端口上顶点处分别设置激光发射极和激光接收极，利用激光将隐藏在圆管内的无形的中轴线精准的传递到管壁外。这不仅为圆管上部件的径向、周向定位基准提供了直观的可测量的依据，还能有效避免因圆管的允许偏差造成质量事故。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是圆管结构连接示意图；
图2是本发明的激光放线原理示意图；
图3是激光放线原理示意图的左视图；
图4是图3的A-A向视图；
图5是激光发射极结构示意图；
图6是激光接收极结构示意图。
[0012]其中:
1、激光接收极，2、节点激光接收极，3、激光线，4、激光发射极，5、基准面，6、圆管，7、角铁，8、V型架，9、钢梁，10、牛腿节点，11、激光接收极标靶，12、接收极中心针，13、接收极中心针，14、激光笔。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步说明:
如图1-图6所示的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，该方法包括以下步骤:
(I)确定基准面并根据基准面测量得到圆管两端口的不圆度，进行圆管端口校圆。具体过程为:
a.采用经过水平仪找平的钢板作为基准面5，将V型架8放置在基准面I上并固定，将圆管6放置在V型架8上；所述的钢板厚度至少为20mm，所述的V型架8两边的高度误差的绝对值小于或等于1mm，所述的V型架8的夹角为90度且角度误差的绝对值小于或等于
0.5度，所述的V型架8与圆管6外圆周为点接触，通过使V型管8与圆管6外圆周为点接触，可以保证圆管6端口截面竖向中心线和90度V型架8的竖向中心线重合，从而使圆管6端口上顶点的测量更加方便和准确；
b.根据基准面5测量得到圆管6两端口处的上顶点并标记，以上顶点为始点，将圆管6端口圆周角六等分；
c.根据角度等分后的圆管6端口，测量得到圆管6端口的不圆度，将其与理论公称外径比较得到外径误差值并在圆管6端口处标记；
d.用螺旋千斤顶将标记外径误差值处外顶后进行支撑固定，完成圆管6两端口的校圆。
[0014](2)根据基准面5，对经端口校圆的圆管6两端分别进行测量得到每个端口的上端点,对上端点处进行样冲得到冲点标识。
[0015](3)根据冲点标识，采用激光放线方法测量得到圆管6的弯曲误差。具体过程为:
a.根据冲点标识，在圆管6两端的标识处分别放置激光发射极4和激光接收极1，并使激光发射极4和激光接收极I的中心针13和12分别与冲点标识对齐；所述的激光发射极4为由磁钢制作的测量块,所述的测量块长为50mm,宽为30mm,高为100mm,所述的测量块上正面设有激光笔14，反面设有中心针13 ;所述的激光接收极I上正面设有标靶11，反面设有中心针12 ;所述的中心针12和13用于激光发射极和接收极的定位；
b.激光发射极4向激光接收极I发射激光，记录激光线射在激光接收极I标靶11上的位置并读取坐标值；
c.根据激光线3射在激光接收极标靶11上的位置及坐标值，得到圆管6的弯曲误差。
[0016](4)根据圆管6的弯曲误差，采用火校方法和激光放线方法对圆管6进行调直，根据图纸规定尺寸确定节点轴向位置。具体过程为:
a.根据圆管6的弯曲误差，对圆管6的弯曲度及弯曲方向进行分析判断，若激光线3射在激光接收极标靶11的靶心位置，则圆管6没有弯曲；若激光线3射在激光接收极标靶11靶心的下方，则圆管6向上弯曲，坐标值为圆管6径向弯曲度；若激光线3射在激光接收极标靶11靶心的上方，则圆管6向下弯曲，坐标值为圆管6径向弯曲度；
b.根据分析判断结果，采用火校法对圆管6进行调直，同时激光发射极4向激光接收极I发射激光，当激光接收极I接收到的激光位于标靶11靶心处时，停止火校，调直完成； C.根据图纸规定尺寸，以激光发射极4处的圆管6端部为原点，在调直后的圆管6上沿圆管6轴向确定节点轴向位置处，并在该处放置节点激光接收极2。
[0017](5)采用激光放线方法确定圆管节点轴向位置处的不圆度，得到径向误差Λ r。具体过程为:
a.在圆管6节点轴向位置处放置节点激光接收极2，所述的节点激光接收极2结构和激光接收极I的结构完全相同；
b.激光发射极4向节点激光接收极2发射激光线3，观察激光线在节点激光接收极标靶上的位置，读取坐标值，该坐标值即为径向误差Λ r，当激光线3射在接收极2标靶靶心上方时，Λ r为正值，当激光线3射在接收极2标靶靶心下方时，Λ r为负值。
[0018]根据径向误差Λ r，在图1圆管结构连接示意图中，牛腿10的尺寸L2和LA要调整为L2+ Λ r和LA+ Δ r。通过本发明的定位方法，能够大大提高钢结构件的连接精度和质量，避免安全事故的发生。本发明所述的定位方法可快捷、准确的对管的弯曲度和不圆度进行测量及校正，对节点的径向尺寸进行有效的调节。该方法不仅适用于圆管构件的径向定位，还适用于各类封闭截面构件的放线和测量工作。
[0019]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)确定基准面并根据基准面测量得到圆管两端口的不圆度，进行圆管端口校圆； (2)根据基准面，对经端口校圆的圆管两端分别进行测量得到每个端口的上端点，对上端点处进行样冲得到冲点标识； (3)根据冲点标识，采用激光放线方法测量得到圆管的弯曲误差； (4)根据圆管的弯曲误差，采用火校方法和激光放线方法对圆管进行调直，根据图纸规定尺寸确定节点轴向位置； (5)采用激光放线方法确定圆管节点轴向位置处的不圆度，得到径向误差。
2.根据权利要求1所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:步骤(O中所述的确定基准面并根据基准面测量得到圆管两端口的不圆度，进行校圆的具体过程为: a.采用经过水平仪找平的钢板作为基准面，将V型架放置在基准面上并固定，将圆管放置在V型架上； b.根据基准面测量得到圆管两端口处的上顶点并标记，以上顶点为始点，将圆管端口圆周角六等分； c.根据角度等分后的圆 管端口，测量得到圆管端口的不圆度，将其与理论公称外径比较得到外径误差值并在圆管端口处标记； d.用螺旋千斤顶将标记外径误差值处外顶后进行支撑固定，完成圆管两端口的校圆。
3.根据权利要求1所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:步骤(3)中所述的根据冲点标识，采用激光放线方法测量得到圆管的弯曲误差的具体过程为: a.根据冲点标识，在圆管两端的标识处分别放置激光发射极和激光接收极，并使激光发射极和激光接收极的中心针与冲点标识对齐； b.激光发射极向激光接收极发射激光，记录激光线射在激光接收极标靶上的位置并读取坐标值； c.根据激光线射在激光接收极标靶上的位置及坐标值，得到圆管的弯曲误差。
4.根据权利要求1所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:步骤(4)中所述的根据圆管的弯曲误差，采用火校方法和激光放线方法对圆管进行调直，根据图纸规定尺寸确定节点轴向位置的具体过程为: a.根据圆管的弯曲误差，对圆管的弯曲度及弯曲方向进行分析判断，若激光线射在激光接收极标靶的靶心位置，则圆管没有弯曲；若激光线射在激光接收极标靶靶心的下方，则圆管向上弯曲，坐标值为圆管径向弯曲度；若激光线射在激光接收极标靶靶心的上方，则圆管向下弯曲，坐标值为圆管径向弯曲度； b.根据分析判断结果，采用火校法对圆管进行调直，同时激光发射极向激光接收极发射激光，当激光接收极接收到的激光位于标靶靶心处时，调直完成； c.根据图纸规定尺寸，以激光发射极处的圆管端部为原点，在调直后的圆管上沿圆管轴向确定节点轴向位置处，并在该处放置节点激光接收极。
5.根据权利要求1所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:步骤(5)中所述的采用激光放线方法确定圆管节点轴向位置处的不圆度，得到径向误差的具体过程为:a.在圆管节点轴向位置处放置节点激光接收极； b.激光发射极向节点激光接收极发射激光，观察激光在节点激光接收极标祀上的位置，读取坐标值，该坐标值即为径向误差。
6.根据权利要求2所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:步骤a中所述的钢板厚度至少为20mm,所述的V型架两边的高度误差的绝对值小于或等于Imm,所述的V型架的夹角为90度且角度误差的绝对值小于或等于0.5度，所述的V型架与圆管外圆周为点接触。
7.根据权利要求3所述的一种圆管构件的节点部件径向定位方法，其特征在于:所述的激光发射极为由磁钢制作的测量块，所述的测量块长为50mm，宽为30mm，高为100mm，所述的测量块上设有激光笔。·
【文档编号】B21D3/00GK103706673SQ201310668350
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】黄镇 申请人:安徽伟宏钢结构集团股份有限公司