可调节钢构件弧形起拱装置及起拱方法与流程

本发明涉及一种钢结构制作、机械设备，具体的说是可调节钢构件弧形起拱装置及起拱方法。

背景技术：

在钢结构制作行业中，起拱的构件形式以箱型和h型为主。目前对钢构件起拱一般采取以下两种方式，其中第二种方式使用的相对较多。

第一种起拱方式：在构件主体组装成形后到构件的全部组件焊接完成工序，在合适的时间用烤火的方式不断改变构件的形状以达到起拱效果。烤火冷却后检查起拱大小并对不满足要求的继续烤火，不断反复控制起拱大小。在制作完成交工前再检查起拱大小并对不满足要求的进行校正，直至合格。

第二种起拱方式：首先，在构件主体的零部件下料时将平行于起拱方向的面板（通常为腹板，后文以腹板代称）按起拱大小切割出相应的弧度。其次，对于h型构件则用用组立机将垂直于起拱方向的面板（通常为翼缘板，后文以翼缘板代称）与腹板割出的弧度贴合；对于箱型构件则用烤火的方式不断改变将翼缘板改变形状使其弧弯，再与腹板割出的弧度贴合。然后，焊接固定形状。最后，在制作完成交工前检查起拱大小并对不满足要求的进行校正，直至合格。

钢结构起拱现有技术主要通过多点烤火的方式实现设计要求的起拱值，使用该方法作业无法保证设计要求的精度、误差较大，过程靠人工使用烤枪，效率低，浪费人力及物力且烤火过程中都是明火，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种可调节钢构件弧形起拱装置及起拱方法，按钢构件起拱值，通过装置起拱成型并精确控制钢构件起拱大小。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一点，设置至少一个固定不动的底座。可采取锚固在地面上或加设固定在其他固定位置等方式设置。

第二点，制作胎架。胎架放置在第一点中的底座上，胎架能移动调节位置。胎架与第一点中的底座进行连接，通过某种连接让胎架至少在某一个方向不可移动。

第三点，在第二点的胎架上分别设置顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件。四个部件的功能分别是：顶升部件可以在某一方向根据起拱大小活动且能自由停止；限位部件可以根据构件的尺寸活动，且能自由停止限位构件；防挡部件用来保证安全或防止意外等情况，可根据需要在合适位置设置；测量部件用来测量顶升部件的相关活动距离，以此来计算起拱大小，可根据需要在合适位置设置；

第四点，将前三点所述的所有组件组合连接起来，根据构件的操作需要进行使用。另外根据需要在相关组件受力薄弱位置设置加强板。

第五点，根据以上四点所述组合型形成一个装置，以上所述四点无严格的先后顺序。

一种可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：它包括底座、胎架、连接件、顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件。

胎架设于底座上并能移动调节位置，胎架和底座通过连接件固定位置；胎架上分别设有限位部件限制钢构件位置、设有防挡部件以保证安全或防止意外、设有顶升部件和测量部件，顶升部件用于使钢构件起拱，根据起拱大小可活动且能自由停止，测量部件测量顶升部件的活动距离计算起拱大小。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：还包括加强板，根据需要在受力薄弱处设置加强板。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述底座可使胎架移动调节,可通过底座实现胎架移动：底座包括一块平板，平板上竖直设两块侧板，侧板上横向设有若干长孔，通过该长孔实现胎架的可移动调节。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述连接件为一种连接构造，通过连接使胎架至少在某一方向不可移动。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述连接件为卡板，采用卡板将长孔和胎架底部长孔卡住，使胎架不能在卡板的垂直方向移动。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述连接件为销轴。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述顶升部件包括一块与胎架固定的平板、位于平板上部的测量盘、穿过测量盘和平板的螺杆以及设于平板底部旋拧在螺杆上的螺母。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置，其特征在于：所述限位部件包括主限位板、位于主限位板两侧的加强板、位于主限位板内侧的可调节活动结构，该可调节活动结构通过螺栓调节高低来限定钢构件位置。

所述的可调节钢构件弧形起拱装置的起拱方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，在构件主体的零部件下料时将腹板按起拱大小切割出相应的弧度；

第二步，正向起拱及组装；

根据钢构件的下翼缘长度和实际需要在合适位置停放设有顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件的胎架；

将下翼缘板放上胎架，根据设计起拱值将限位部件调至合适位置，让其能在下翼缘起拱时进行限位；

利用钢板的弹性和延展性能，用起重设备提拉下翼缘中间部位，使得下翼缘板形成拱形并且拱度大于等于设计起拱值，接着把限位部件处对应的顶升部件上升，顶住下翼缘板，配合限位部件进行限位并保证安全；

然后根据限位部件处对应顶升部件的上升距离，上升下翼缘中间部位对应的顶升部件到满足起拱大小的位置，再松开起重设备使下翼缘板回弹，压着顶升部件固定；

之后在下翼缘上贴合组装切割出相应弧度的腹板并焊接定型；

第三步，反向起拱及组装。

首先将胎架上定型的下翼缘板和腹板取下。再根据上翼缘长度和实际需要在合适位置停放设有相应顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件的胎架。

把上翼缘板放上胎架。在上翼缘板中间部位调整限位部件将上翼缘板进行固定。

利用钢板的弹性和延展性能，用起重设备分别提拉上翼缘两端，使得上翼缘板形成反拱形并且拱度大于等于设计起拱值。接着上升相应位置的顶升部件到满足起拱大小的位置，再松开起重设备使上翼缘板回弹，压着顶升部件固定。

之后接着在上翼缘上贴合组装第二步中定型的下翼缘板和腹板，然后焊接定型。为了控制后续除主体外的其余零部件焊接应力对起拱大小的影响，可接着在胎架上将其余零部件全部焊接完成再松开顶升部件和限位部件，让构件恢复自由状态。

根据以上三步所述即对构件完成起拱，以上所述三步无严格的先后顺序。依上所述，同理既可以先进行正向起拱再反向起拱，也可先进行反向起拱再正向起拱。

本发明的有益效果是：

安全系数高；可控性强，作业精度有保障；省时省工，降本增效；本发明所阐述的设备可拆卸、移动、重复使用、可用于不同板厚不同尺寸钢构件的起拱作业，适用范围广，实用性强。

1.钢结构制作基本需设胎架，本装置不起拱时完全可作胎架使用，相对普通胎架其更实用可靠。能顶升限位调整构件位置并固定，能防止重心不稳的构件倾倒伤人，提高生产安全且实用方便。

2.目前常用起拱方式，起拱过程不能严格进行起拱大小监控和测量调整。该装置实施起拱，过程中随时能方便的监测起拱大小并及时进行调整。

3.浓缩工序，省时省工，降本增效，降低其他工序对起拱大小的影响，起拱过程可测可控，提高起拱精度。

第一个目前采取烤火的起拱方式。由于是利用热胀冷缩原理不断调整构件的形状以达到起拱的目的。构件的变形程度不易监测，实现设计起拱值需要不断反复的烤火和校正。烤火起拱通常需要三四小时甚至一两天的时间才能完成，极其耗费气体和工时人力。

第二个目前采取的切割出腹板起拱弧度的起拱方式起拱h型构件。h型构件通过组立机将翼缘板与腹板进行强制贴合，此处仅仅是腹板有起拱弧度，而翼缘板没有，这样施工下来贴合不紧密是普遍存在的。而且钢结构施工中，组立工序是单独的，组立完成并不会刻意调整起拱大小。再加上后面的工序施工，构件的其他零部件焊接应力影响，会很大程度的改变起拱大小。所以在后面工序完成后交工前检查起拱大小时，常常不满足要求而又反复的烤火校正，直至合格。

第三个目前采取的切割出腹板起拱弧度的起拱方式起拱箱型构件。箱型构件的翼缘板需要通过烤火实现变形来贴合腹板。同样极其耗费气体和工时人力。后面工序施工的焊接应力等仍会很大程度的影响起拱大小。交工检查仍在很多时候需反复烤火校正，直至合格。

通过该装置进行起拱，不论是h型构件还是箱型构件，起拱定型时均能将上下翼缘板定型出起拱弧度，完美贴合切割出起拱弧度的腹板上下两个弧边，使起拱大小得到精确保证。另外构件主材起拱定型后仍可继续固定在装置上，将装置用作胎架继续完成后面工序施工。而且用装置固定着构件进行后面的工序施工，能有效降低后面工序焊接应力等对起拱大小的影响，更精确的控制起拱大小，工序施工完成后无需再因起拱大小而进行反复校正。如此，将组立工序和后续工序并缩则可持续施工而不受场地空间和工序转换时间的限制。省时省工，降本增效。

4.制作该装置的材料选取和各组件间连接方式限制不大，在钢结构制造行业，制造该装置很容易且无需过多成本。

该装置除限位部件和顶升部件的调节零件外，其余组件完全可以用钢板或型钢制成，制作方式简单方便。

钢板、型钢是钢结构企业所必备的原材料，完全可以利用余料制作该装置。从企业胎架需求的角度看，该装置不起拱时用作胎架，其制造不会明显增加企业的成本。

销轴、螺栓或千斤顶等材料钢结构施工工程中都是常用产品，材料就地可取。

该装置各组件间的连接完全可以用焊接方式实现，既可靠又安全。各零部件的开孔等对钢结构制造企业来说也是常规钢结构制造手段，没有阻碍。

5.该装置含部件的胎架可和底座分离，可反复拆卸或安装使用。不使用该装置时，可将胎架统一管理摆放以节省空间或用作他途。底座若不是采取地锚的形式固定，而是通过其他方式固定在其他设备上或其他位置，固定方式为可反复拆卸安装的，那底座也可拆卸。

6.对于有特殊要求，构件起拱明确不允许热弯的或者对起拱精度要求较高的。目前的做法需要将翼缘板用机械设备进行压弯或辊弧使其达到起拱弧度再与腹板组合。

而采用该设备进行起拱，则与用压弯或辊弧翼缘板辅助起拱原理类似，过程中严格精确控制则无需再进行烤火校正。

压弯或辊弧的设备较多钢结构制造企业并不具备，需要进行工序时还需对外招标后运输材料完成该工序再返回进行后面工序。不但耗时费力而且生产成本大幅增加。若采用该装置进行起拱，既满足了高精度和不能热弯的起拱要求，又省去了压弯或辊弧工序，节约了生产制造成本。

7.该装置可根据钢结构制造企业工程的构件类型及尺寸，进行设计调整装置的外观大小、相应组件的尺寸大小、制造装置的材料板厚、材料强度、连接部位的孔洞大小以及不同的连接方式，以此来改变装置适用构件范围，满足企业的生产制造需要。

通过设计，可让限位部件的活动范围涵盖所有构件垂直于起拱方向的尺寸，即翼缘板的宽度。可让限位部件调整限位起拱的组件活动范围，涵盖所有构件起拱方向的尺寸，及构件腹板方向的高度。因此，该装置适用的起拱构件类型和尺寸范围广，实用性强。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本申请拆分示意图。

图2为本申请组合示意图。

图3为顶升部件放大示意图。

图4为限位部件放大示意图。

图5为正向起拱及组装示意图。

图6为反向起拱及组装示意图。

图7为提拉限位顶升及测量示意。

具体实施方式

如图1-7所示：一种可调节钢构件弧形起拱装置，它包括底座1、胎架2、连接件3、顶升部件4、限位部件5、防挡部件6、测量部件7；

胎架设于底座上并能移动调节位置，胎架和底座通过连接件固定位置；胎架上分别设有限位部件限制钢构件位置、设有防挡部件以保证安全或防止意外、设有顶升部件和测量部件，顶升部件用于使钢构件起拱，根据起拱大小可活动且能自由停止，测量部件测量顶升部件的活动距离计算起拱大小。

进一步的，还包括加强板10，所述相关组件根据需要在受力薄弱处设置加强板。

进一步的，所述底座可使胎架移动调节。可通过这样一种底座实现胎架移动：一块平板，平板上竖直设两块侧板，侧板上横向设有若干长孔8，通过该长孔实现胎架的可移动调节。

进一步的，所述连接件为一种连接构造，通过连接使胎架至少在某一方向不可移动。可通过卡板或销轴等其他连接方式实现，采用卡板则将长孔和胎架底部长孔卡住，使胎架不能在卡板的垂直方向移动。

进一步的，所述连接件也可以为销轴。

进一步的，所述顶升部件包括一块与胎架固定的平板11、位于平板上部的测量盘12、穿过测量盘和平板的螺杆以及设于平板底部旋拧在螺杆上的螺母13，测量盘通过焊接或胶水等方式固定在螺杆上，配合测量部件测出螺杆的活动距离。

进一步的，所述限位部件包括主限位板14、位于主限位板两侧的加强板15、位于主限位板内侧的可调节活动结构16，该可调节活动结构通过螺栓调节高低来限定钢构件位置，限位部件设于胎架上的限位长孔9内。

具体的本申请装置安装步骤：

如图1-4所示：设置至少一个固定不动的底座1。可采取锚固在地面上或加设固定在其他固定位置等方式设置。

制作胎架2。胎架2放置在第一点中的底座1上，胎架能移动调节位置。胎架2与第一点中的底座1进行连接，通过连接让胎架2至少在某一个方向不可移动。

第三点，在第二点的胎架2上分别设置顶升部件4、限位部件5、防挡部件6、测量部件7。四个部件的功能分别是：顶升部件4在某一方向根据起拱大小可活动且能自由停止；限位部件5可以根据构件的尺寸活动，且能自由停止限位构件；防挡部件6用来保证安全或防止意外等情况；测量部件7用来测量顶升部件的相关活动距离，以此来计算起拱大小；

第四点，将前三点所述的所有组件组合连接起来，根据构件的操作需要进行使用。另外根据需要在相关组件受力薄弱位置设置加强板8。

第五点，根据以上四点所述即形成该起拱装置，以上所述四点无严格的先后顺序。

一种可调节钢构件弧形起拱装置的起拱方法，包括如下步骤：

第一步，在构件主体的零部件下料时将腹板按起拱大小切割出相应的弧度；

第二步，正向起拱及组装；

根据钢构件的下翼缘长度和实际需要在合适位置停放设有顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件的胎架；

将下翼缘板放上胎架，根据设计起拱值将限位部件调至合适位置，让其能在下翼缘起拱时进行限位；

利用钢板的弹性和延展性能，用起重设备提拉下翼缘中间部位，使得下翼缘板形成拱形并且拱度大于等于设计起拱值，接着把限位部件处对应的顶升部件上升，顶住下翼缘板，配合限位部件进行限位并保证安全；

然后根据限位部件处对应顶升部件的上升距离，上升下翼缘中间部位对应的顶升部件到满足起拱大小的位置，再松开起重设备使下翼缘板回弹，压着顶升部件固定；

之后在下翼缘上贴合组装切割出相应弧度的腹板并焊接定型；

第三步，反向起拱及组装。

首先将胎架上定型的下翼缘板和腹板取下。再根据上翼缘长度和实际需要在合适位置停放设有相应顶升部件、限位部件、防挡部件、测量部件的胎架。

把上翼缘板放上胎架。在上翼缘板中间部位调整限位部件将上翼缘板进行固定。

利用钢板的弹性和延展性能，用起重设备分别提拉上翼缘两端，使得上翼缘板形成反拱形并且拱度大于等于设计起拱值。接着上升相应位置的顶升部件到满足起拱大小的位置，再松开起重设备使上翼缘板回弹，压着顶升部件固定。

之后接着在上翼缘上贴合组装第二步中定型的下翼缘板和腹板，然后焊接定型。为了控制后续除主体外的其余零部件焊接应力对起拱大小的影响，可接着在胎架上将其余零部件全部焊接完成再松开顶升部件和限位部件，让构件恢复自由状态。

反向起拱的大小确认及测量与正向起拱同理，反向起拱采用中间部位限位固定，两端顶升固定即可。

根据以上三步所述即对构件完成起拱，以上所述三步无严格的先后顺序。依上所述，同理既可以先进行正向起拱再反向起拱，也可先进行反向起拱再正向起拱。

如附图5和附图6所示意，以设置了相应部件的三个胎架、三个底座、设置了简单加强板的装置对h型构件实施起拱，以此来进行阐述说明。图中h型构件以上翼缘板h1、下翼缘板h2、割出起拱弧的腹板h3表示，h1、h2、h3组合即为h型构件。

对于利用此装置来实施箱型构件起拱，需要在用限位部件限制的翼缘上相应位置设置凸形，凸出的部分用来给限位部件实施限制，以便完成起拱。