专利名称：一种空间曲面螺旋箱型构件的制作方法
技术领域：
本发明属于钢结构制作施工技术领域，特别提供了一种空间曲面螺旋箱型构件制作方法，适用于各种空间多边形结构的制作。
背景技术：
民族剧院为鄂尔多斯市市级重点文化中心，区域性汇演中心、地区性文化产业基地，是第十一届亚洲文化艺术节活动场所之一。为展现内蒙古自治区、鄂尔多斯市丰富的少数民旅文化为主体，突出体现鄂尔多斯开放、创新、科学发展的精神面貌。本工程外观呈两个圆帽形，其设计理念之原型分别来自内蒙古男人和女人的民族帽。整体造型为两个带弧扭的矩形管斜交编织而成的钢圆帽筒，由大圆(剧院)、小圆(音乐厅)及中间连接体三个部分组成，建筑面积37800m2。由于空间曲面螺旋箱型构件制作施工技术没有先例可寻，我公司自行开发出一种空间曲面螺旋箱型构件制作方法，开创了空间曲面螺旋箱型构件制作的先河，在处理异形钢结构构件组装中经济效益明显，提高了钢结构行业的技术水平，促进了钢结构行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间曲面螺旋箱型构件的制作方法。此方法可为各种空间曲面螺旋多边形钢结构造型提供技术指导。本发明所采用的技术方案是1、采用建立实体模型的建模软件XSTEEL软件和绘制施工详图的绘图软件CAD绘图软件，结合建立空间立体结构模型，根据结构模型提取出单件空间曲面螺旋箱型构件的三维空间坐标(X，Y，Z)，给出单根杆件的组装胎具图；2、将空间模型导入绘图软件，采用近似原理，对取出的每件构件空间模型进行描点，再利用绘图软件将模型展开放样，得到箱型构件每个面钢板下料详图。3、根据单根杆件的组装胎具图，利用全站仪等精密测量工具按照三维坐标搭设专用胎具，此胎具弧度与箱型构件弧度一致且仅适用该弧度的箱型构件制作。4、箱型构件壁板下料采用数控切割机，钢板下料后利用卷板机进行压弧。5、单件构件在专用胎具上组装，保证各板与胎具上的控制点吻合后进行打底焊接，然后在龙门式埋弧焊机上进行埋弧盖面，焊接完成后将箱型构件重新放置在原专用胎具上检测，保证构件外形尺寸，然后进行整体预拼装。6、根据安装单元进行预拼装，保证构件整体连接精度。采用近似原理，对取出的每件构件空间模型进行描点，结合使用XSTEEL软件和 CAD软件，将空间螺旋构件转化成平面施工详图。本发明的有益效果是，实现了空间曲面螺旋箱型构件的制作，在处理空间异形钢结构构件制作、组装中效果明显，提高了钢结构行业的技术水平，促进了钢结构行业的发展。
图1鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件空间三维线形建模图。图2鄂尔多斯民族剧院工程XSTEEL软件空间模型图。图3鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件空间三维实体模型图。图4鄂尔多斯民族剧院工程CAD软件单件构件模型图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
采用以下步骤施工1、建模并确定杆件胎具空间位置坐标据一次设计图，利用CAD软件进行空间三维线性建模(图1)。将CAD上线性数据导入X-STEEL软件进行空间实体建模(图2)。根据实体模型提取出单件空间曲面螺旋箱型构件的三维空间坐标(X，Y，Z)，给出单根杆件的组装胎具坐标点。2、下料详图深化将空间模型从X-STEEL软件中再次导入到绘图软件CAD中(图3)，实现将XSTEEL 中的实体模型转换到CAD中。对取出的单件构件空间模型(图4)进行描点，分别对各个面描点所得出的多段线进行空间投影，通过展开放样，得到箱型构件每个面钢板下料详图。钢梁下料为弧形，在下料详图中每隔Im标出矢高，以便下料后的尺寸检查。3、专用胎具搭设由于每件箱型构件的空间坐标都不相同，每件杆件都需搭设专用胎具。胎具利用中厚板、工字钢等材料在坚实的地面上搭设。胎具控制点采用水准仪、经纬仪和全站仪进行测量控制，保证胎具控制点坐标与模型空间三维坐标一致。4、下料箱型构件壁板下料采用数控切割机，将展开的下料详图CAD程序输入数控切割机控制程序中，自动进行钢板下料。下料后根据图纸标识的弧线矢高，检查下料尺寸。钢板下料尺寸无误后，根据空间模型的弧度利用卷板机进行压弧，保证钢板弧度与胎具弧度相吻
O5、组装焊接单件构件在专用胎具上进行组装，组装时保证各板与胎具上的控制点吻合。组装流程为底板上胎一组装隔板、工艺隔板一组装两侧腹板一焊接一盖顶板。组装时，根据胎具上的控制点调整底板位置并固定。先组装工艺隔板，再组装两侧腹板成U型。U型成型后进行内测隔板的焊接，最后进行盖顶板组装尺寸合格后进行打底焊接，然后在龙门式埋弧焊机上进行埋弧盖面。焊接完成后进行将箱型构件重新放置在原专用胎具上检查，检查构件上的位置控制是否与胎具控制点重合，位置偏离的应进行矫正。6、预拼装单件构件制作完成后，按照安装单元进行整体预拼装。拼装时搭设整体胎具，检查对接口尺寸，检查尺寸合格后焊接安装定位板。
权利要求
1. 一种空间曲面螺旋箱型构件的制作方法，其特征在于，(1)采用建立实体模型的建模软件XSTEEL软件和绘制施工详图的绘图软件CAD绘图软件，结合建立空间立体结构模型，根据结构模型提取出单件空间曲面螺旋箱型构件的三维空间坐标(X，Y，Z)，给出单根杆件的组装胎具图；(2)将空间模型导入绘图软件，采用近似原理，对取出的每件构件空间模型进行描点， 再利用绘图软件将模型展开放样，得到箱型构件每个面钢板下料详图；(3)根据单根杆件的组装胎具图，利用全站仪精密测量工具按照三维坐标搭设专用胎具，此胎具弧度与箱型构件弧度一致且仅适用该弧度的箱型构件制作；(4)箱型构件壁板下料采用数控切割机，钢板下料后利用卷板机进行压弧；(5)单件构件在专用胎具上组装，保证各板与胎具上的控制点吻合后进行打底焊接，然后在龙门式埋弧焊机上进行埋弧盖面，焊接完成后将箱型构件重新放置在原专用胎具上检查，保证构件外形尺寸，然后进行整体预拼装；(6)根据安装单元进行预拼装，保证构件整体连接精度。
全文摘要
一种空间曲面螺旋箱型构件制作方法，属于钢结构制作施工技术领域。它是利用设计软件建立实体模型，根据空间坐标位置搭设专用胎具，将实体模型转化成施工详图，采用数控下料，再进行卷弧。在专用胎具上组装成型后进行焊接，焊接完成后将箱型构件重新放置在原专用胎具上检查，保证构件外形尺寸，最后进行预拼装以保证整体连接精度。优点在于，实现了空间曲面螺旋箱型构件的制作，在处理空间异形钢结构构件制作、组装中效果明显，提高了钢结构行业的技术水平，促进了钢结构行业的发展。
文档编号B23P15/00GK102205480SQ20101060817
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘永东, 战学文, 王克文, 郭中华, 阮新伟 申请人:北京首钢建设集团有限公司