CN107386461A - 钢桁架多向交接箱型节点焊接模架及节点组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架及节点组装方法，包括下部基座和上部约束体，所述下部基座包括竖向设置的支撑管，所述支撑管上部端头部的管壁上沿管壁厚度方向设置有若干贯穿管壁且开口向上的开口槽；所述上部约束体包括约束管，所述约束管下部端头部的外壁上沿周向固定有若干垂直于外壁的卡板且上部端头部的外壁上沿周向设置有若干垂直于外壁的约束板，所述上部约束体下部端头部可拆卸地与支撑管上部端头部连接，所述若干卡板与若干开口槽一一对应并相适配。采用本模架对多向交接箱型节点组装时通过上部约束体对节点的上、下折弯整板进行支撑并定位，制作精度高，简化了工序，提高了施工效率，施工人员容易掌握。

Description

钢桁架多向交接箱型节点焊接模架及节点组装方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架及节点组装方法。

背景技术

随着我国钢结构建筑的蓬勃发展，钢桁架的应用越来越广泛，钢桁架具有透光面积大，占用空间小等优点，可以满足高档酒店及购物中心对于空间、跨度及采光的需求。钢桁架多由杆件组成，而杆件多为直线矩形钢管，因钢桁架往往整体具有一定的弧度，其弧度通过折线来实现，即通过节点过渡为折线的方式实现。

钢桁架的节点通常采用多向交接箱型节点，而多向交接箱型节点通常具有交汇部和连接部，由于多向交接箱型节点连接方向是多向的，每一连接方向都具有一个连接部，各个相邻的连接部夹角顶点之间的连线构成中心折弯线，中心折弯线之内的部分为多向交接箱型节点的交汇部（各个相邻的连接部夹角顶点为交汇部的各个顶点），多个连接部与交汇部固定并构成一个节点整体。目前多向交接箱型节点常用四向交接箱型节点及六向交接箱型节点两种，多向交接箱型节点分为主箱和次箱，为空间弯扭结构，其结构由下至上为下折弯整板→腹板（主箱腹板和次箱腹板）、加筋板、封板→上折弯整板。如图1所示的六向交接箱型节点（具有六个连接部）和图2所示的四向交接箱型节点（具有四个连接部），均包括下折弯整板31、上折弯整板32、主箱腹板33、次箱腹板34、主箱封板35、次箱封板36和加筋板37；其中主箱腹板33、次箱腹板34和加筋板37高度相等，主箱腹板33、次箱腹板34和加筋板37均设置在下折弯整板31与上折弯整板32之间并起支撑作用，主箱腹板33为两块平行且通长的整板，次箱腹板34固定在主箱腹板33的两侧，加筋板37固定在两主箱腹板33之间，主箱封板35与次箱封板36将多向交接箱型节点各个连接部的端头封闭。目前多向交接箱型节点的上、下折弯整板实行整板下料，专业折弯机加工弧度，确保桁架结构的平滑过渡。但是由于和节点连接的杆件属于空间弯扭结构，截面小，在制作精度上，对节点接头的角度、长度以及平面弯曲弧度提出了较高的要求，目前施工交接箱型焊接节点还有诸多困难，如制作精度低，工序复杂，施工效率低，施工人员不容易掌握。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架及节点组装方法，本模架采用本组装方法组装钢桁架多向交接箱型节点时通过上部约束体对多向交接箱型节点的上、下折弯整板进行支撑并定位，制作精度高，简化了工序，提高了施工效率，施工人员容易掌握。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：包括下部基座和上部约束体，所述下部基座包括竖向设置的支撑管，所述支撑管上部端头部的管壁上沿管壁厚度方向设置有若干开口向上且贯穿管壁的开口槽；所述上部约束体包括约束管，所述约束管下部端头部的外壁上沿周向固定有若干垂直于外壁的卡板；所述上部约束体下部端头部可拆卸地与支撑管上部端头部连接，所述约束管的外径与支撑管的内径相适配，所述卡板与开口槽一一对应并相适配；所述约束管上部端头部的外壁上沿周向设置有若干垂直于外壁的约束板，所述约束板由水平的第一部和竖直的第二部构成并呈L形，所述第一部与约束管上部端头部的外壁固定且第一部上端超出约束管上端，所述第二部固定在第一部上侧，第二部宽度小于第一部宽度使第一部上侧在近约束管侧构成台阶，约束板的数量与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部的数量相同；所有相邻的两约束板的第二部之间的间距与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部宽度一一匹配，以使所有连接部能够卡放于对应的两约束板第二部之间的间隙中。

本模架通过上部约束体的约束板的第一部对下弯折整板进行支撑，通过上部约束体的约束板的第二部对腹板和上弯折整板进行定位，操作过程中无需其他辅助定位措施，便可达到设计要求的精度和准确度，保证了多向交接箱型节点的制造质量；采用本模架对钢桁架多向交接箱型节点组装时操作简单，定位更加精准，制作质量更高，施工人员容易掌握，提高施工效率；本模架下部基座和上部约束体通过卡板连接，一个下部基座可以对接多种类型的上部约束体，可以组装不同类型的多向交接箱型节点。

进一步地，本发明所述下部基座还包括腹板水平设置的第一H型钢、第二H型钢和第三H型钢，所述第二H型钢和第三H型钢对称固定在第一H型钢中部的两侧并与第一H型钢构成十字形，所述支撑管的下端与第一H型钢腹板中心固定。

进一步地，本发明所述支撑管侧壁与第一H型钢、第二H型钢和第三H型钢构成的十字形四个方向之间分别设置有加强结构的斜撑，所述斜撑的上端与支撑管侧壁固定且下端与对应侧H型钢的腹板固定。

进一步地，本发明所述斜撑采用角钢。

进一步地，本发明所述约束板为六块并沿约束管的上部周向均布。

进一步地，本发明所述约束板为四块。

进一步地，本发明所述卡板为四块并沿约束管的下部周向均布。

第二方面，一种钢桁架多向交接箱型节点组装方法，采用上述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架进行组装，包括以下步骤：

步骤1，按照设计要求下料构成钢桁架多向交接箱型节点的各部分；包括下折弯整板、上折弯整板、主箱腹板、次箱腹板、组装主箱封板、次箱封板和加筋板；

步骤2，将下折弯整板放在焊接模架上部约束体上，其中下折弯整板中部放置在约束板第一部上方，下折弯整板与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间；其中约束板第一部对下折弯整板起竖向支撑作用，约束板第二部对下折弯整板起侧向约束定位作用；

步骤3，在下折弯整板上组装主箱腹板，其中主箱腹板垂直于下折弯整板且底部与下折弯整板边缘对齐，主箱腹板侧面紧靠对应的两块约束板第一部；

步骤4，组装次箱腹板，次箱腹板垂直于下折弯整板且底部与下折弯整板边缘对齐，次箱腹板的一端与主箱腹板抵接且抵接端附近的一侧面紧靠对应的一块约束板第一部；

步骤5，组装加筋板，组装加筋板时参照次箱腹板，确保加筋板与对应的次箱腹板位于同一平面内；

步骤6，组装主箱封板和次箱封板；

步骤7，在主箱腹板、次箱腹板、加筋板、主箱封板和次箱封板上放置并组装上折弯整板，上折弯整板与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间。

进一步地，本发明设计钢桁架多向交接箱型节点焊接模架中的上部约束体时，先采用BIM技术进行1:1放样精确建立多向箱型节点的三维模型，生成多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸，再根据多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸设计上部约束体，包括以下步骤：

步骤a，根据下折弯整板中心折弯线的定位点：A、B、C、D、E、F……可知中心折弯线对角线的长度L，根据对角线的长度L确定约束管的半径R，其中R＜L/2；

步骤b，以约束管圆心与待组装的钢桁架多向交接箱型节点下折弯整板中心模拟重合的情况下，通过中心折弯线的对角线与约束管的交点，确定约束板的安装位置a、b、c、d、e、f……，每个约束板的安装位置处均设置一块约束板，同时相邻的两约束板第二部间距与对应的钢桁架多向交接箱型节点连接部相匹配；

步骤c，根据上折弯整板的厚度、主箱腹板/次箱腹板的高度和下折弯整板的厚度确定约束板第二部的高度，所述约束板第二部的高度大于上折弯整板的厚度、主箱腹板/次箱腹板的高度和下折弯整板的厚度之和。

相比现有技术，本发明的有益效果主要体现在：

1、本模架通过上部约束体的约束板的第一部对下弯折整板进行支撑，通过上部约束体的约束板的第二部对腹板和上弯折整板进行定位，操作过程中无需其他辅助定位措施，便可达到设计要求的精度和准确度，保证了交接箱型节点的制造质量；采用本模架对钢桁架多向交接箱型节点组装时操作简单，定位更加精准，制作质量更高，施工人员容易掌握，提高施工效率；

2、本模架下部基座和上部约束体通过十字形的卡板连接，一个下部基座可以对接多种类型的上部约束体，可以组装不同类型的多向交接箱型节点；

3、该模架制作材料简单，无需单独购买，采用工程废料制作，制作成本低，实现资源的再利用，达到节能环保的目的。

附图说明

图1为钢桁架六向交接箱型节点结构示意图；

图2为钢桁架四向交接箱型节点结构示意图；

图3为本发明实施例一的钢桁架六向交接箱型焊接模架结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明实施例二的钢桁架四向交接箱型焊接模架上部约束体俯视图；

图6为本发明实施例一的钢桁架六向交接箱型焊接模架组装六向交接箱型节点时上部结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明实施例二的钢桁架四向交接箱型焊接模架组装四向交接箱型节点时上部结构示意图；

图9为图8的俯视图。

附图中：1-下部基座；2-上部约束体；3-多向交接箱型节点；4-中心折弯线；

11-支撑管；12-第一H型钢；13-第二H型钢；14-第三H型钢；15-斜撑；21-约束管；22-卡板；23-约束板；31-下折弯整板；32-上折弯整板；33-主箱腹板；34-次箱腹板；35-主箱封板；36-次箱封板；37-加筋板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图3和图4所示，本实施例的一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，包括下部基座1和上部约束体2，所述下部基座1包括竖向设置的支撑管11，所述支撑管11上部端头部的管壁上沿管壁厚度方向设置有若干开口向上且贯穿管壁的开口槽；所述上部约束体2包括约束管21，所述约束管21下部端头部的外壁上沿周向固定有若干垂直于外壁的卡板22；所述上部约束体2下部端头部可拆卸地与支撑管11上部端头部连接，所述约束管21的外径与支撑管11的内径相适配，所述卡板22与开口槽一一对应并相适配；所述约束管21上部端头部的外壁上沿周向设置有若干垂直于外壁的约束板23，所述约束板23由水平的第一部和竖直的第二部构成并呈L形，所述第一部与约束管上部端头部的外壁固定且第一部上端超出约束管21上端，所述第二部固定在第一部上侧，第二部宽度小于第一部宽度使第一部上侧在近约束管21侧构成台阶，约束板23的数量与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部的数量相同；所有相邻的两约束板23的第二部之间的间距与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部宽度一一匹配，以使所有连接部能够卡放于对应的两约束板23第二部之间的间隙中。具体地，本实施例中第一部和第二部均为矩形，根据实际需要也可以设计成其他形状，只要不影响安装及使用即可。

如图3和图4所示，本模架通过上部约束体2的约束板23的第一部对下弯折整板31进行支撑，通过上部约束体2的约束板23的第二部对腹板和上弯折整板32进行定位，操作过程中无需其他辅助定位措施，便可达到设计要求的精度和准确度，保证了交接箱型节点的制造质量。采用本模架对钢桁架多向交接箱型节点组装时操作简单，定位更加精准，制作质量更高，施工人员容易掌握，提高施工效率；本模架下部基座1和上部约束体2通过十字形的卡板22连接，一个下部基座1可以对接多种类型的上部约束体2，可以组装不同类型的多向交接箱型节点3。该模架制作材料简单，无需单独购买，采用工程废料制作，制作成本低，实现资源的再利用，达到节能环保的目的。

上部约束体2的约束板23数量和钢桁架多向交接箱型节点的向数相等且相匹配，如如图6和图7所示，实施例一中，焊接钢桁架六向交接箱型节点时，上部约束体2的约束板23数量为六块并沿约束管21的上部周向均布；如图8和图9所示，实施例二中，焊接钢桁架四向交接箱型节点时，上部约束体2的约束板23数量为四块。

如图3和图4所示，下部基座1还包括腹板水平设置的第一H型钢12、第二H型钢13和第三H型钢14，所述第二H型钢13和第三H型钢14对称固定在第一H型钢12中部的两侧并与第一H型12钢构成十字形，所述支撑管11的下端与第一H型钢12腹板中心固定。支撑管11侧壁与第一H型钢12、第二H型钢13和第三H型钢14构成的十字形四个方向之间分别设置有加强结构的斜撑15，所述斜撑15的上端与支撑管11侧壁固定且下端与对应侧H型钢的腹板固定。具体地，本实施例中斜撑15采用角钢，实际应用中斜撑15也可以采用其他型钢，只要结构稳固，不影响其它构件使用即可。

如图1和图2、图6至图9所示，本发明提供了一种钢桁架多向交接箱型节点组装方法，包括以下步骤：

步骤1，按照设计要求下料构成钢桁架多向交接箱型节点的各部分；包括下折弯整板31、上折弯整板32、主箱腹板33、次箱腹板34、组装主箱封板35、次箱封板36和加筋板37；

步骤2，将下折弯整板31放在焊接模架上部约束体2上，其中下折弯整板31中部放置在约束板第一部上方，下折弯整板31与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间；其中约束板第一部对下折弯整板31起竖向支撑作用，约束板第二部对下折弯整板31起侧向约束定位作用；

步骤3，在下折弯整板31上组装主箱腹板33，其中主箱腹板33垂直于下折弯整板31且底部与下折弯整板31边缘对齐，主箱腹板33侧面紧靠对应的两块约束板第一部即可精准定位；

步骤4，组装次箱腹板34，次箱腹板34垂直于下折弯整板31且底部与下折弯整板31边缘对齐，次箱腹板34的一端与主箱腹板33抵接且抵接端附近的一侧面紧靠对应的一块约束板第一部；

步骤5，组装加筋板37，组装加筋板37时参照次箱腹板34，确保加筋板37与对应的次箱腹板34位于同一平面内；

步骤6，组装主箱封板35和次箱封板36；

步骤7，在主箱腹板33、次箱腹板34、加筋板37、主箱封板35和次箱封板36上放置并组装上折弯整板32，上折弯整板32与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间。

如图1和图2、图6至图9所示，设计钢桁架多向交接箱型节点焊接模架中的上部约束体2时，先采用BIM技术进行1:1放样精确建立多向箱型节点的三维模型，生成多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸，再根据多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸设计上部约束体2，包括以下步骤：

步骤a，根据下折弯整板中心折弯线4的定位点：A、B、C、D、E、F……可知中心折弯线4对角线的长度L，根据对角线的长度L确定约束管21的半径R，其中R＜L/2；

步骤b，以约束管圆心与待组装的钢桁架多向交接箱型节点下折弯整板中心模拟重合的情况下，通过中心折弯线4的对角线与约束管的交点，通过中心折弯线4的对角线与约束管21的交点，确定约束板23的安装位置a、b、c、d、e、f……，每个约束板23的安装位置处均设置一块约束板23，确保约束板23垂直于约束管21，同时相邻的两约束板第二部间距与对应的钢桁架多向交接箱型节点连接部相匹配；

步骤c，根据上折弯整板32的厚度、主箱腹板33/次箱腹板34的高度和下折弯整板31的厚度确定约束板第二部的高度，所述约束板第二部的高度大于上折弯整板32的厚度、主箱腹板33/次箱腹板34的高度和下折弯整板31的厚度之和。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：包括下部基座和上部约束体，所述下部基座包括竖向设置的支撑管，所述支撑管上部端头部的管壁上沿管壁厚度方向设置有若干开口向上且贯穿管壁的开口槽；所述上部约束体包括约束管，所述约束管下部端头部的外壁上沿周向固定有若干垂直于外壁的卡板；所述上部约束体下部端头部可拆卸地与支撑管上部端头部连接，所述约束管的外径与支撑管的内径相适配，所述卡板与开口槽一一对应并相适配；所述约束管上部端头部的外壁上沿周向设置有若干垂直于外壁的约束板，所述约束板由水平的第一部和竖直的第二部构成并呈L形，所述第一部与约束管上部端头部的外壁固定且第一部上端超出约束管上端，所述第二部固定在第一部上侧，第二部宽度小于第一部宽度使第一部上侧在近约束管侧构成台阶，约束板的数量与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部的数量相同；所有相邻的两约束板的第二部之间的间距与待焊接的钢桁架多向交接箱型节点上的连接部宽度一一匹配，以使所有连接部能够卡放于对应的两约束板第二部之间的间隙中。

2.根据权利要求1所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述下部基座还包括腹板水平设置的第一H型钢、第二H型钢和第三H型钢，所述第二H型钢和第三H型钢对称固定在第一H型钢中部的两侧并与第一H型钢构成十字形，所述支撑管的下端与第一H型钢腹板中心固定。

3.根据权利要求2所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述支撑管侧壁与第一H型钢、第二H型钢和第三H型钢构成的十字形四个方向之间分别设置有加强结构的斜撑，所述斜撑的上端与支撑管侧壁固定且下端与对应侧H型钢的腹板固定。

4.根据权利要求3所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述斜撑采用角钢。

5.根据权利要求1所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述约束板为六块并沿约束管的上部周向均布。

6.根据权利要求1所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述约束板为四块。

7.根据权利要求1所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架，其特征在于：所述卡板为四块并沿约束管的下部周向均布。

8.一种钢桁架多向交接箱型节点组装方法，其特征在于：采用权利要求1~7任意一项所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架进行组装，包括以下步骤：

步骤1，按照设计要求下料构成钢桁架多向交接箱型节点的各部分；

步骤2，将下折弯整板放在焊接模架上部约束体上，其中下折弯整板中部放置在约束板第一部上方，下折弯整板与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间；其中约束板第一部对下折弯整板起竖向支撑作用，约束板第二部对下折弯整板起侧向约束定位作用；

步骤3，在下折弯整板上组装主箱腹板，其中主箱腹板垂直于下折弯整板且底部与下折弯整板边缘对齐，主箱腹板侧面紧靠对应的两块约束板第一部；

步骤4，组装次箱腹板，次箱腹板垂直于下折弯整板且底部与下折弯整板边缘对齐，次箱腹板的一端与主箱腹板抵接且抵接端附近的一侧面紧靠对应的一块约束板第一部；

步骤5，组装加筋板，组装加筋板时参照次箱腹板，确保加筋板与对应的次箱腹板位于同一平面内；

步骤6，组装主箱封板和次箱封板；

步骤7，在主箱腹板、次箱腹板、加筋板、主箱封板和次箱封板上放置并组装上折弯整板，上折弯整板与连接部对应的部分分别卡放在对应的相邻的两约束板第二部之间。

9.根据权利要求8所述的钢桁架多向交接箱型节点组装方法，其特征在于：设计权利要求1~7任意一项所述的钢桁架多向交接箱型节点焊接模架中的上部约束体时，先采用BIM技术进行1:1放样精确建立多向交接箱型节点的三维模型，生成多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸，再根据多向交接箱型节点的局部坐标和三维定位尺寸设计上部约束体，包括以下步骤：

步骤a，根据下折弯整板中心折弯线的定位点：A、B、C、D、E、F……可知中心折弯线对角线的长度L，根据对角线的长度L确定约束管的半径R，其中R＜L/2；

步骤b，以约束管圆心与待组装的钢桁架多向交接箱型节点下折弯整板中心模拟重合的情况下，通过中心折弯线的对角线与约束管的交点，确定约束板的安装位置a、b、c、d、e、f……，每个约束板的安装位置处均设置一块约束板，同时相邻的两约束板第二部间距与对应的钢桁架多向交接箱型节点连接部相匹配；

步骤c，根据上折弯整板的厚度、主箱腹板/次箱腹板的高度和下折弯整板的厚度确定约束板第二部的高度，所述约束板第二部的高度大于上折弯整板的厚度、主箱腹板/次箱腹板的高度和下折弯整板的厚度之和。