本发明涉及土木工程领域，更具体地说，涉及一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型及其制作方法。
背景技术：
钢结构储罐作为节能减排的重要设备，随着不断增长的工业生产和居民生活的需求而向大容量发展。目前我国储气柜最大容积达到了30万立方米，最大直径达到62.5米；储油罐最大容积为15万立方米，最大直径也达到了60米。这些大型储罐在国民经济中发挥了重大的作用，但是至今我国尚没有钢结构储罐设计规范。肋环形加劲浅球壳因用钢量小、承载力高、制作安装方便和防腐防雷效果好，被用于大型钢结构储罐的顶盖。
如中国专利申请，申请号201710056214.4，公开日2017年1月25日，公开了一种半球形球冠网壳的安装方法；其特征是：包括将半球形网壳钢结构划分为纵向主曲面球壳梁、横向主曲面球壳梁、纵向次曲面球壳梁、横向次曲面球壳梁，纵向主曲面球壳梁安装；横向主曲面球壳梁安装；水平环向球壳梁安装；纵向次曲面球壳梁安装；横向次曲面球壳梁安装；拆撑卸载，将受力点逐步转移到主体结构上。此发明采用将曲面球壳梁人为划分为纵向主结构、纵向次结构、水平环向加固结构、横向主结构、横向次结构的方法，将空间构件拼装精度控制难度大的问题限制在了主结构安装阶段，将精度控制难度大的构件减少了一半以上，从而使工作效率提高，施工精度更便于控制。但是其是针对于实际构造时候的球壳进行的构造，但是鉴于实际结构尺度较大，缺少试验研究，迫切需要试验数据进行对比分析，检验理论分析的正确性，为规范的制定提供依据。
肋环形加劲浅球壳由加劲肋(经向主肋、环向主肋和经向次肋)与顶板焊接而成。试验缩尺模型是按照实际结构的1:20等比例缩小为3米直径的加劲浅球壳。由于构件截面尺寸小，构件之间的连接难度大，模型的精度要求高，需要对缩尺模型及支撑立架的制作方法进行创造性设计。
技术实现要素：
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的构件之间的连接难度大，模型的精度要求高的问题，本发明提供了一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型及其制作方法。它可以实现构件之间的连接简单、模型精度高。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，包括内环梁、外环梁和肋环形加劲浅球壳，肋环形加劲浅球壳由一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳组合构成；所述内环梁包括一块内环板和若干均匀设置在内环板外侧的内环梁连接板；所述外环梁包括一块带肋外环板和若干均匀设置在带肋外环板内侧上部的外环梁连接板；
一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳内侧环绕焊接在内环梁的内环梁连接板和内环板上；一扇第一加劲壳和若干扇第二加劲壳外侧环绕焊接在外环梁带肋外环板内圈和外环梁连接板上。
更进一步的，所述第一加劲壳由第一加劲板找型后制成，第一加劲板包括一块第一顶板，两根第一经向主肋，若干根第一环向主肋，若干根第一经向次肋；两根第一经向主肋设置在第一顶板两侧，第一环向主肋两端分别连接与两根第一经向主肋连接，若干根第一环向主肋等距离分布在第一加劲板上，第一经向次肋两端连接分别两根相邻的第一环向主肋，若干根第一经向次肋均匀设置在第一环向主肋之间。
更进一步的，所述第二加劲壳由第二加劲板找型后制成，第二加劲板包括一块第二顶板，一根第二经向主肋，若干根第二环向主肋，若干根第二经向次肋；第二经向主肋设置在第二顶板一侧，第二环向主肋一端连接第二经向主肋另一端延伸至第二顶板边缘，若干根第二环向主肋等距离分布在第二加劲板上，第二经向次肋两端连接分别两根相邻的第二环向主肋，若干根第二经向次肋均匀设置在第二环向主肋之间。
更进一步的，所述的第一经向主肋和第二经向主肋为向下开口的型槽。此型槽下部空间的宽度略大于找型立板的厚度，在第一加劲板和第二加劲板找型的时候可以直接卡在找型立板上，防止加劲板的移动，精度更准确。
一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型制作方法，步骤如下：
(1)加工制作肋环形加劲浅球壳缩尺模型的内环梁和外环梁；
(2)按内环梁内径制作可旋转支撑立架的内立筒、外环梁的内径制作边环板；
(3)按第一经向主肋的曲率半径制作两块连接内立筒和边环板的找型立板，形成支撑立架；
(4)将内环梁放置在支撑立架的内立筒顶部，内环梁连接板与找型立板一端上部的缺口耦合；
(5)将外环梁放置在支撑立架的边环板外侧，两者环向耦合；外环梁连接板与找型立板另一端上部的缺口耦合；
(6)加工第一经向主肋、第一环向主肋和第一经向次肋，将各加劲肋与第一顶板进行焊接，完成第一加劲板的制作；
(7)将第一加劲板放置在两块找型立板上，将两根第一经向主肋分别与两块找型立板扣合，按照设计要求的曲率半径找型，完成第一加劲壳的成型；
(8)将第一加劲壳与内环梁、外环梁焊接固定；
(9)抬起内环梁、外环梁以及与其连接的将第一加劲壳，将支撑立架旋转一扇加劲壳的角度；
(10)加工第二加劲板，重复步骤(7)、(8)和(9)进行第二加劲壳的找型和焊接固定；
(11)在找型立板上边缘，将第二加劲壳的第二顶板与第一经向主肋在相交处进行焊接；
(12)将连接成整体的两扇加劲壳旋转一扇的角度，重复步骤(10)和(11)完成肋环形加劲浅球壳整体的找型和连接，完成后将支撑立架移除。
更进一步的，所述支撑立架包括一个内立筒、两块找型立板和一块边环板；找型立板竖直围绕设置于内立筒外缘，找型立板一端与内立筒外缘固定连接，找型立板另一端底部与边环板平面固定。
更进一步的，两块找型立板的两端部的上部分别设置有槽口，两端的槽口分别与内环梁连接板和外环梁连接板耦合；靠近槽口内立筒下部与内立筒上平面一致；
更进一步的，找型立板上表面的曲率半径与加劲壳的经向主肋的曲率半径一致。
更进一步的，步骤(8)和(10)中采用冷焊或氩弧焊将各加劲肋与隔扇的平面顶板进行焊接。
更进一步的，步骤中用按压或轻锤的方法两根第一经向主肋与两块找型立板扣合。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案使用可旋转的支撑立架，仅配两块立板，省去满堂撑的支模材料，节省了制作支撑立架的支撑材料、节约成本，也省去了制作支模的时间和人工，大大提高了效率；
(2)本方案采用加劲壳的经向主肋的曲率半径一致的找型立板，找型立板外边缘的形状精确，便于加劲壳找型和连接，直接使用，制作时候更加方便快捷；
(3)本方案先制作各扇加劲板，再在支撑立架上找型、焊接固定成肋环形加劲浅球壳，在否一扇加劲板有修改时候可以方便的进行拆卸和替换，中间过程可控；
(4)本方案具有造价低、精度高和加工制作方便等优点，适用于肋环形加劲浅球壳缩尺模型的制作，也可推广至实际工程的建造，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1：为支撑立架的示意图；
图2：为内环梁和外环梁整体的示意图；
图3：为内环梁的部分放大示意图；
图4：为外环梁的部分放大示意图；
图5：为支撑立架与内环梁、外环梁连接的示意图；
图6：为第一加劲板的示意图；
图7：为第二加劲板的示意图；
图8：为略去第一经向次肋的第一加劲壳找型的示意图；
图9：为内环梁的连接板与找型立板耦合的示意图；
图10：为第一经向主肋与找型立板扣合的示意图；
图11：为略去第二经向次肋的第二加劲壳找型的示意图；
图12：为第二加劲壳与第一加劲壳连接节点的示意图；
图13：为略去第一经向次肋和第二经向次肋的肋环形加劲浅球壳缩尺模型的示意图。
图中标号说明：1、支撑立架；101、内立筒；102、找型立板；103、边环板；2、内环梁；201、内环板；202、内环梁连接板；3、外环梁；301、带肋外环板；302、外环梁连接板；4、第一加劲板；401、第一顶板；402、第一经向主肋；403、第一环向主肋；404、第一经向次肋；5、第二加劲板；501、第二顶板；502、第二经向主肋；503、第二环向主肋；504、第二经向次肋；6、第一加劲壳；7、第二加劲壳；8、肋环形加劲浅球壳；a、第一顶板与第二顶板焊接点；b、顶板与经向主肋焊接点。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
如图1-13所示，一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型，包括内环梁2、外环梁3和肋环形加劲浅球壳8，肋环形加劲浅球壳8由一扇第一加劲壳6和若干扇第二加劲壳组合构成；所述内环梁2包括一块内环板201和若干均匀设置在内环板201外侧的内环梁连接板202；所述外环梁3包括一块带肋外环板301和若干均匀设置在带肋外环板301内侧上部的外环梁连接板302；一扇第一加劲壳6和若干扇第二加劲壳7内侧环绕焊接在内环梁2的内环梁连接板202和内环板201上；一扇第一加劲壳6和若干扇第二加劲壳7外侧环绕焊接在外环梁3带肋外环板301内圈和外环梁连接板302上。
所述第一加劲壳6由第一加劲板4找型后制成，第一加劲板4包括一块第一顶板401，两根第一经向主肋402，若干根第一环向主肋403，若干根第一经向次肋404；两根第一经向主肋402设置在第一顶板401两侧，第一环向主肋403两端分别连接与两根第一经向主肋402连接，若干根第一环向主肋403等距离分布在第一加劲板4上，第一经向次肋404两端连接分别两根相邻的第一环向主肋403，若干根第一经向次肋404均匀设置在第一环向主肋403之间。
所述第二加劲壳7由第二加劲板5找型后制成，第二加劲板5包括一块第二顶板501，一根第二经向主肋502，若干根第二环向主肋503，若干根第二经向次肋504；第二经向主肋502设置在第二顶板501一侧，第二环向主肋503一端连接第二经向主肋502另一端延伸至第二顶板501边缘，若干根第二环向主肋503等距离分布在第二加劲板5上，第二经向次肋504两端连接分别两根相邻的第二环向主肋503，若干根第二经向次肋504均匀设置在第二环向主肋503之间。所述的第一经向主肋402和第二经向主肋502为向下开口的型槽。找型立板102的厚度略小于经向主肋402、502型槽的横截面的开口尺寸，便于经向主肋在找型时与立板扣合，保证加劲浅球壳曲率半径的精度。在第一加劲板4和第二加劲板5找型的时候可以直接卡在找型立板102上，防止加劲板的移动，精度更准确。
实施例2
一种肋环形加劲浅球壳试验缩尺模型制作方法，步骤如下：
(1)加工制作肋环形加劲浅球壳8缩尺模型的内环梁2和外环梁3；
(2)按内环梁2内径制作可旋转支撑立架的内立筒101、外环梁3的内径制作边环板103；
(3)按第一经向主肋402的曲率半径制作两块连接内立筒101和边环板103的找型立板102，形成支撑立架1；
(4)将内环梁2放置在支撑立架的内立筒101顶部，内环梁连接板202与找型立板102一端上部的缺口耦合；
(5)将外环梁3放置在支撑立架1的边环板103外侧，两者环向耦合；外环梁连接板302与找型立板102另一端上部的缺口耦合；并准确定位；
(6)加工第一经向主肋402、第一环向主肋403和第一经向次肋404，将各加劲肋与第一顶板401进行焊接，完成第一加劲板4的制作；
(7)将第一加劲板放置在两块找型立板102上，按压或轻锤的方法将两根第一经向主肋402分别与两块找型立板102扣合，按照设计要求的曲率半径找型，完成第一加劲壳6的成型；
(8)将第一加劲壳6与内环梁2、外环梁3焊接固定；采用冷焊或氩弧焊将各加劲肋与隔扇的平面顶板进行焊接；
(9)抬起内环梁2、外环梁3以及与其连接的将第一加劲壳6，将支撑立架旋转一扇加劲壳的角度；
(10)加工第二加劲板5，重复步骤(7)、(8)和(9)进行第二加劲壳7的找型和焊接固定；采用冷焊或氩弧焊将各加劲肋与隔扇的平面顶板进行焊接；各扇的加劲肋均在平面顶板上准确定位后焊接形成加劲板；第二加劲板5无经向主肋一侧的第二顶板501将在找型后与第一加劲壳6相交处的第一经向主肋402的顶部与第一顶板401塞焊连接。
(11)在找型立板102上边缘，将第二加劲壳7的第二顶板501与第一经向主肋402在相交处进行焊接；
(12)将连接成整体的两扇加劲壳旋转一扇的角度，重复步骤(10)和(11)完成肋环形加劲浅球壳整体的找型和连接，完成后将支撑立架1移除。
所述支撑立架1包括一个内立筒101、两块找型立板102和一块边环板103；找型立板102竖直围绕设置于内立筒101外缘，找型立板102一端与内立筒101外缘固定连接，找型立板102另一端底部与边环板103平面固定。内立筒101与内环梁2的横截面几何尺寸相同，找型立板102与内环梁2的连接板202在相交处竖向耦合，找型立板102与外环梁3的连接板302在相交处竖向耦合；支撑立架1的边环板103与外环梁3的外环板301在相交处环向耦合。
两块找型立板102的两端部的上部分别设置有槽口，两端的槽口分别与内环梁连接板202和外环梁连接板302耦合；靠近槽口内立筒101下部与内立筒101上平面一致；找型立板102上表面的曲率半径与加劲壳8的经向主肋的曲率半径一致。
本方案使用支撑立架，配合经过改造后的加劲浅球壳，只需要在球壳上的内环梁2、外环梁3的位置加上对应的连接板，使得连接板与支撑立架上的槽和部件互相匹配，可以基于支撑立架快速进行加劲浅球壳模型的构造，构造快速，且节约了材料成本、人力成本，大大提高了生产效率，本方案具有造价低、精度高和加工制作方便等优点，适用于肋环形加劲浅球壳缩尺模型的制作，也可推广至实际工程的建造，具有广阔的应用前景。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。