專利名稱：小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼結構節(jié)點制作方法，具體是一種小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法。
背景技術：
目前鋼結構節(jié)點常常采用如下方法進行選型和加工
①在傳統(tǒng)設計選型中，受當時切割、焊接及檢驗技術的限制，小角度全彎管的復雜節(jié)點往往采用鑄鋼節(jié)點，但此類鑄鋼節(jié)點不但造價高、自重大而且鑄造工藝復雜；
②此類相貫線傳統(tǒng)樣板多采用手工畫制在油氈或薄鐵皮上，畫制時間長、精度低； ③此類節(jié)點傳統(tǒng)放樣方法采用圓周等分素線法繪制相貫線，此方法一般適用于主、次直管相交的相貫節(jié)點，當主次管為彎管時，此種方法不適用；
④此類節(jié)點組裝的傳統(tǒng)方法采用一般的平面、立面、剖面來描述構件，但對于彎扭空間構件無法準確描述和繪制；
⑤現(xiàn)行規(guī)范只規(guī)定了主、次直管相交間軸線夾角Θ>15°的相貫節(jié)點焊接破口與焊接形式，當Θ <15°時，規(guī)范未能描述；
⑥現(xiàn)行的相貫焊縫的超聲波檢測技術同樣受限于主、次直管相交間軸線夾角Θ>15°，并且對此類焊縫進行缺陷定位精度不高，尤其是部分回波的干擾；
⑦此類節(jié)點在傳統(tǒng)方法加工后，對整體節(jié)點的檢測采用人工拉鋼尺進行空間測量，誤差大，不易操作.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述傳統(tǒng)做法存在的問題，從而提供一套操作方便、加工精確、經(jīng)濟合理、安全可靠的小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法。本發(fā)明解決所述問題采用的技術方案是
一種小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法，按如下步驟進行
a.用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪制相貫線，把主、次管通過AutoCAD建模后進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長剖切，剖切后得到次管相貫后的局部象限坐標系上的弧長，根據(jù)此弧長進行展開相貫線的過程，并根據(jù)主次管的實際管壁相交狀態(tài)修正焊接坡口后得到最終相貫線；
b.對薄鋼板進行數(shù)控切割后直接制成相貫線樣板；
c.次管切割前，根據(jù)不同的相貫分區(qū)位置劃分切割方向區(qū)域；
d.節(jié)點裝配利用計算機3D建模，在計算機內(nèi)將模型模擬主管放平至實際加工位置后繪制俯視面可視的主、支管的特征點的投影圖，并找出主、支管間特征點的空間相對尺寸，即各特征點相對定義原點的三維坐標；依照投影圖在拼裝平臺上繪制地樣，并以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板；立體組拼；
e.焊縫焊接用六分區(qū)法進行小角度長相貫焊縫全熔透焊縫焊接，對應區(qū)域用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端IOOmm范圍內(nèi)加設Φ4. Omm光面鋼絲做襯后進行堆焊；
f.超聲波焊縫無損檢測超聲波探傷前，利用AutoCAD建模后按焊縫坡口六分區(qū)模擬并剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇，探傷時始終保持探頭與焊縫垂直；g.3D數(shù)字化仿真測量攝取被測構件的三位坐標和表面點云，再通過測量系統(tǒng)的后處理功能計算出被測構件精確的實際模型，并與理論模型擬合后，獲取擬合偏差和對比公差的分析數(shù)據(jù)，通過偏差分析的整體節(jié)點3D數(shù)字化仿真測量技術，快速實現(xiàn)鋼結構構件的質量控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其突出的效果是不但可替代傳統(tǒng)的鑄鋼節(jié)點，大大降低施工成本，減輕結構自重，而且大大提高了此類節(jié)點加工效率和精度，并擬補規(guī)范上對于主、次直管相交間軸線夾角Θ < 15°的相貫節(jié)點的空白，對此類節(jié)點加工提供了一套全新的制作技術。


圖I是步驟I所述相貫構件平面圖。
圖2是步驟I所述相貫線等分截面剖面圖。圖3是圖2中1-1放大圖。圖4是步驟I所述相貫線展開圖。圖5是步驟3所述相貫接頭焊縫分區(qū)主視圖。圖6是步驟3所述相貫接頭焊縫分區(qū)側視圖。圖7是步驟3所述相貫接頭焊縫分區(qū)俯視圖。圖8是圖7中所示的A區(qū)焊縫示意圖。圖9是圖7中所示的BI區(qū)焊縫示意圖。圖10是圖7中所示的B2區(qū)焊縫示意圖。圖11是圖7中所示的Cl區(qū)焊縫示意圖。圖12是圖7中所示的C2區(qū)焊縫示意圖。圖13是圖7中所示的D區(qū)焊縫示意圖。圖14是步驟3所述典型截面中的3-3截面示意圖。圖15是步驟3所述典型截面中的9-9截面示意圖。圖16是步驟3所述典型截面中的15-15截面示意圖。圖17是步驟3所述典型截面中的21-21截面示意圖。圖18是步驟3所述典型截面中的27-27截面示意圖。圖19是步驟3所述典型截面中的33-33截面示意圖。
具體實施例方式 以下結合附圖及實施例詳述本發(fā)明。參見附圖，本實施例所述的小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法，按如下步驟進行
I.采用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長(極坐標)微分剖切截面放樣法繪制相貫線。如圖I所示，把主管和次管通過AutoCAD建模后進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長(@50mm弧長)剖切，剖切后得到圖2所示的相貫線等分截面剖面(I. 6m相貫線等分截面/@50mm中1-1至33-33剖面);圖3是圖2中1_1剖面節(jié)點放大圖，圖中A為主管截面、B為次管截面，D為次管相貫后在局部C象限坐標系上的弧長，根據(jù)此弧長進行如圖
4(相貫線展開)所示El相貫線的過程，并根據(jù)主次管的實際管壁相交狀態(tài)修正焊接坡口后最終得到E2相貫線；2.利用數(shù)控切割機編程技術和結合等離子切割，對薄鋼板(O.3mm厚鋼板)進行數(shù)控切割后直接制成相貫線樣板，既保證相貫線樣板的精度又提高了樣板的制作速度；
3.小角度全彎管長相貫線的切割采用先冷彎成型再切割的加工順序。次管切割前，根據(jù)樣板拓上的相貫線不同的相貫分區(qū)位置劃分切割方向區(qū)域(見圖5-圖13)，以便在切割時利用導向裝置準確進行焊縫的坡口切割。沿樣相貫線@300/50 (每間隔300mm切割后留50mm再切割300mm循環(huán))斷續(xù)切割,待切開防止自然冷卻后陸續(xù)隔開相連的50mm,以減少直接切開并受熱后的應力變形。全部切割后，對局部變形的部位采用瓜瓣型火焰加熱法矯正；
4.本發(fā)明中此類節(jié)點的裝配，首先，利用計算機3D建模技術建模，在計算機內(nèi)將模型模擬主管放平至實際加工位置后繪制俯視面可視的主、支管的特征點(定義原點、端點、拱點、曲率突變點和截面象限點等)的投影圖，并找出主、支管間特征點的空間相對尺寸，即各特征點相對定義原點的三維坐標。再依照投影圖在拼裝平臺上上繪制地樣，并以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板。最后，利用可調(diào)節(jié)胎具、特征點間距、空間角度控制等方 法進行精確定位的立體組拼；
5.長相貫焊縫全熔透焊縫采用六分區(qū)法進行焊接(如圖7中所示A、BI、B2、Cl、C2、D區(qū))，對應區(qū)域采用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端IOOmm范圍內(nèi)加設Φ4. Omm光面鋼絲(如圖13，D區(qū)焊縫中繪制所示)做襯后進行堆焊；
6.在超聲波探傷前，利用AutoCAD建模后按焊縫坡口六分區(qū)模擬并剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇(如圖14-圖19典型截面中的3-3、9-9、15-15、21-21、27-27、33-33六個典型截面示意)，進而探傷時始終保持探頭(如圖14-圖19，探頭Tl和T2)始終能與焊縫(如圖14-圖19，焊縫a-f)保持垂直(超聲波束應垂直于焊縫)，進行小角度相貫焊縫無損檢測；
7.利用拍攝、掃描和傳感片等精密測量設備，攝取被測構件的三位坐標和表面點云，再通過測量系統(tǒng)的后處理功能計算出被測構件精確的實際模型，并與理論模型通過系統(tǒng)或手動最佳擬合后，獲取擬合偏差和對比公差等分析數(shù)據(jù)，通過偏差分析的整體節(jié)點3D數(shù)字化仿真測量技術快速實現(xiàn)質量控制。
權利要求
1.一種小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法，其特征在于，按如下步驟進行 a.用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪制相貫線，把主、次管通過AutoCAD建模后進行布爾運算，在次管相貫處沿彎曲圓周進行等弧長剖切，剖切后得到次管相貫后的局部象限坐標系上的弧長，根據(jù)此弧長進行展開相貫線的過程，并根據(jù)主次管的實際管壁相交狀態(tài)修正焊接坡口后得到最終相貫線； b.對薄鋼板進行數(shù)控切割后直接制成相貫線樣板； c.次管切割前，根據(jù)不同的相貫分區(qū)位置劃分切割方向區(qū)域； d.節(jié)點裝配利用計算機3D建模，在計算機內(nèi)將模型模擬主管放平至實際加工位置后繪制俯視面可視的主、支管的特征點的投影圖，并找出主、支管間特征點的空間相對尺寸，即各特征點相對定義原點的三維坐標；依照投影圖在拼裝平臺上繪制地樣，并以地樣外輪廓每隔300 500mm放置定位板；立體組拼； e.焊縫焊接用六分區(qū)法進行小角度長相貫焊縫全熔透焊縫焊接，對應區(qū)域用匹配的坡口形式，并且在跟部尖端IOOmm范圍內(nèi)加設￠4. Omm光面鋼絲做襯后進行堆焊； f.超聲波焊縫無損檢測超聲波探傷前，利用AutoCAD建模后按焊縫坡口六分區(qū)模擬并剖切截面作圖法進行缺陷定位和探頭選擇，探傷時始終保持探頭與焊縫垂直； g.3D數(shù)字化仿真測量攝取被測構件的三位坐標和表面點云，再通過測量系統(tǒng)的后處理功能計算出被測構件精確的實際模型，并與理論模型擬合后，獲取擬合偏差和對比公差的分析數(shù)據(jù)，通過偏差分析的整體節(jié)點3D數(shù)字化仿真測量技術，快速實現(xiàn)鋼結構構件的質量控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼結構節(jié)點制作方法，具體是一種小角度全彎管長相貫節(jié)點制作方法。其步驟包括用AutoCAD建模，沿彎管彎曲圓周等弧長微分剖切截面放樣法繪制相貫線；用薄鋼板數(shù)控切割制成相貫線樣板；根據(jù)不同的相貫分區(qū)位置劃分切割方向區(qū)域；利用計算機3D建模，依照投影圖在拼裝平臺上繪制地樣，放置定位板，立體組拼進行節(jié)點裝配；用六分區(qū)法進行全熔透焊縫焊接；超聲波焊縫無損檢測；利用3D數(shù)字化仿真測量控制構件質量。本發(fā)明可替代傳統(tǒng)的鑄鋼節(jié)點，大大降低施工成本，減輕結構自重，而且提高了此類節(jié)點加工效率和精度，并擬補規(guī)范上對于主、次直管相交間軸線夾角θ＜15°的相貫節(jié)點的加工制作空白。
文檔編號E04G21/00GK102661046SQ20121017484
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者劉瑞強 申請人:中國二十二冶集團有限公司