K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法技术

K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面。胎架由中置构件（2）、悬臂构件（3）、底座（4）和中置圆盘（5）四部分组成，中置构件（2）为上部结构，悬臂构件（3）为悬挑结构，通过中置圆盘（5）和中置构件（2）相互连接，在悬臂构件的端部焊接定位圆环（6），用于确定K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点的空间位置；底座（4）为下部结构，中置圆盘（5）为上部结构，用于连接中置构件（2）和悬臂构件（3），同时用于K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点空间位置的确定。施工方法的步骤为：①空间定位、②预拼装过程、③焊接过程、④胎架拆除过程。

Construction Method and Frame of Scale Model of K6 Single-Layer Spherical Reticulated Shell

The construction method of the scale model of K6 single-layer spherical reticulated shell structure is introduced. The structure of K6 single-layer spherical reticulated shell is divided into six symmetrical fan-shaped surfaces by six longitudinal bars. The frame is composed of four parts: the middle component (2), the cantilever component (3), the base (4) and the middle disc (5). The middle component (2) is the upper structure and the cantilever component (3) is the cantilever structure. Through the connection of the middle disc (5) and the middle component (2), the positioning ring (6) is welded at the end of the cantilever component to determine the scale model of K6 single-layer spherical reticulated shell structure. The base (4) is the lower structure and the middle disc (5) is the upper structure, which is used to connect the middle component (2) and the cantilever component (3), and to determine the spatial position of the nodes of the scaled model of K6 single-layer spherical reticulated shell structure. The steps of construction method are: 1) spatial positioning, 2) pre-assembly process, 3) welding process and 4) frame removal process.

【技术实现步骤摘要】
K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法
本专利技术属于网壳结构建筑技术，具体涉及单层球面网壳结构缩尺模型的搭建技术。
技术介绍
K6型单层球面网壳结构是凯威特（Kiewitt）型单层球面网壳结构的简称，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面。空间网壳结构因其受力的合理性、造型的多样性以及它大跨度的特点，可以最大限度的满足业主的功能性要求，因此成为了未来结构的主要发展形势之一。近十几年来，在许多的大型公共设施中采用了空间网壳的结构型式，结构型式丰富多样，跨度也逐年增加。在网壳结构蓬勃发展的大背景下，结构体型越来越大，结构型式越来越多，因此对网壳结构的安全性和稳定性也有了更高的要求。在网壳结构的使用过程中可能遇到各种各样的偶然荷载，例如地震、碰撞、火灾等，这些都可能引起结构的局部失去稳定性，进而导致结构的整体失稳破会。建筑结构的失稳破坏往往导致严重的人员伤亡和财产损失，并产生极大的社会影响，已成为危害社会公共安全的重要因素，因而针对网壳结构的失稳倒塌分析与设计已成为了当前研究的热点问题。目前，关于单层球面网壳结构稳定性的研究方法主要是理论推导和试验验证相结合的方法，因此在实验室中能否高效率和高精度的建立单层球面网壳结构的缩尺模型就变得非常关键，而当前关于单层球面网壳结构缩尺模型的建立，通常有施工过程复杂，节点空间定位精度较低，施工过程耗时多的问题。因此一种可提高节点空间定位精度且能方便施工、经济合理的单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法是工程界所迫切需要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法。本专利技术是K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法，K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架，由中置构件2、悬臂构件3、底座4和中置圆盘5四部分组成；所述K6型单层球面网壳结构是凯威特型单层球面网壳结构的简称，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面；中置构件2为上部结构，用于为K6型单层球面网壳结构缩尺模型提供支撑；悬臂构件3为悬挑结构，通过中置圆盘5和中置构件2相互连接，在悬臂构件的端部焊接定位圆环6，用于确定K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点的空间位置；底座4为下部结构，用于保证K6型单层球面网壳结构缩尺模型的稳定性；中置圆盘5为上部结构，用于连接中置构件2和悬臂构件3，同时用于K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点空间位置的确定。本专利技术的K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架的施工方法，其步骤为：（1）空间定位：①按照每一环分层布置，每一环通过一可上下移动并锁止的圆盘5与中置构件2连接，圆盘5通过机械调节手柄12上下移动，上部钢管10、下部钢管11沿高度标有刻度；②横向悬臂构件3采用空心工字钢制作，一端通过节点与中置圆盘5连接，另一端与定位圆环6焊接，圆环6开孔M20并套丝；（2）预拼装过程：①将全部球节点1按点位放置在定位圆环6上并通过下置定位螺栓13固定在圆环6上，同时用杆件进行预拼装，拼装顺序宜从顶点开始，到外环结束；②将每一环的一部分球节点1放松约束，保证杆件能穿孔到位，待预拼装完成后，再用全站仪加移动标靶校核，减小误差；（3）焊接过程：①完成扫点定位后，用CO2气体保护焊按照顶点向下的顺序，依次完成各球节点1的焊接工作，期间应注意保持各点位置不变；②逐一检查全部焊点，避免缺焊、漏焊与焊脚不合适的缺陷；③焊接工作完成后，按照顶点向下的顺序依次放松各球节点1下部定位螺栓13，以释放一部分应力；④用全站仪配合扫点，确定模型结构的最终点位；（4）胎架拆除过程：①放松全部定位螺栓13，并按照从下向上的顺序通过放松每一环的中置圆盘5，让胎架逐级与球节点1脱离；②在此过程中密切观察，查找网壳结构缩尺模型薄弱点；③对网壳结构模型的薄弱点进行检查、加固处理；④将胎架拆除并移出场地。本专利技术的有益效果是：在建模过程中使用本专利技术，能够大幅度的提高施工的效率，减少施工过程的耗时；在建模过程中本专利技术能够充当临时支撑；在建模过程中由于本专利技术采用了高精度的节点定位方法，因此在节点的空间定位精度上能取得很好的效果。总之，本专利技术能够在满足经济合理的条件下，大幅度的提高单层球面网壳结构缩尺模型的施工效率，提高单层球面网壳结构缩尺模型节点空间定位的精度。附图说明图1是K6型单层球面网壳结构俯视图，图2是K6型单层球面网壳结构搭建胎架正立面图，图3是K6型单层球面网壳结构搭建胎架第一层悬臂构件俯视图，图4是胎架第一层悬臂杆件正立面图，图5是截面1-1的剖视图，图6是截面2-2的剖视图，图7是截面3-3的剖视图，图8是截面4-4的剖视图，图9是截面5-5的剖视图，图10是中置圆盘Ⅰ型的结构图，图11是中置圆盘Ⅰ型的结构图，图12是定位圆环6的结构图，图13是下置定位螺栓的结构图，图14是球节点固定的结构图，图15是K6型单层球面网壳结构搭建胎架第二层悬臂构件俯视图，图16是胎架第二层悬臂杆件正立面图，图17是K6型单层球面网壳结构搭建胎架第三层悬臂构件俯视图，图18是胎架第三层悬臂杆件正立面图，图19是中置圆盘Ⅱ型的结构图，图20是中置圆盘Ⅱ型的结构图，图21是K6型单层球面网壳结构搭建胎架第四层悬臂构件俯视图，图22是胎架第四层悬臂杆件正立面图，图23是K6型单层球面网壳结构搭建胎架支撑部分正立面图，图24是上部中置钢管10的结构图，图25是下部中置钢管11的结构图。附图标记及对应名称为：球节点1、中置构件2、悬臂构件3、底座4、中置圆盘5、定位圆环6、顶部圆柱体7、中置圆盘Ⅰ型8、中置圆盘Ⅱ型9、上部中置钢管10、下部中置钢管11、机械调节手柄12、定位螺栓13。具体实施方式如图1~图3所示，本专利技术是K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架及施工方法，由中置构件2、悬臂构件3、底座4和中置圆盘5四部分组成；所述K6型单层球面网壳结构是凯威特型单层球面网壳结构的简称，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面；中置构件2为上部结构，用于为K6型单层球面网壳结构缩尺模型提供支撑；悬臂构件3为悬挑结构，通过中置圆盘5和中置构件2相互连接，在悬臂构件的端部焊接定位圆环6，用于确定K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点的空间位置；底座4为下部结构，用于保证K6型单层球面网壳结构缩尺模型的稳定性；中置圆盘5为上部结构，用于连接中置构件2和悬臂构件3，同时用于K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点空间位置的确定。如图1、图2、图19、图23所示，所述的中置构件2包括：中置的上部钢管10、下部钢管11，上部钢管10、下部钢管11为中空的变截面钢管，上部钢管10直径为下部钢管11直径的一半且管壁厚度不应小于4mm，同时管壁外侧附有沿高度方向至上而下的刻度，刻度单位是cm，钢管顶部封闭并在顶部中心处焊接一个短实心圆柱体7，用来连接和固定顶部球节点1；机械调节装置，采用齿轮调节机械原理，以往复扳动手柄12，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，使升降套筒起升或下降。如图1~图3所示，所述的悬臂构件3为中空工字钢管，通过中置圆盘5和中置构件2相连，悬臂构件3依据臂长和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架，其特征在于，由中置构件（2）、悬臂构件（3）、底座（4）和中置圆盘（5）四部分组成；所述K6型单层球面网壳结构是凯威特型单层球面网壳结构的简称，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面；中置构件（2）为上部结构，用于为K6型单层球面网壳结构缩尺模型提供支撑；悬臂构件（3）为悬挑结构，通过中置圆盘（5）和中置构件（2）相互连接，在悬臂构件的端部焊接定位圆环（6），用于确定K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点的空间位置；底座（4）为下部结构，用于保证K6型单层球面网壳结构缩尺模型的稳定性；中置圆盘（5）为上部结构，用于连接中置构件（2）和悬臂构件（3），同时用于K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点空间位置的确定。

【技术特征摘要】
1.K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架，其特征在于，由中置构件（2）、悬臂构件（3）、底座（4）和中置圆盘（5）四部分组成；所述K6型单层球面网壳结构是凯威特型单层球面网壳结构的简称，K6型单层球面网壳结构是指由6根通长的经向杆把球面分为6个对称的扇形曲面；中置构件（2）为上部结构，用于为K6型单层球面网壳结构缩尺模型提供支撑；悬臂构件（3）为悬挑结构，通过中置圆盘（5）和中置构件（2）相互连接，在悬臂构件的端部焊接定位圆环（6），用于确定K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点的空间位置；底座（4）为下部结构，用于保证K6型单层球面网壳结构缩尺模型的稳定性；中置圆盘（5）为上部结构，用于连接中置构件（2）和悬臂构件（3），同时用于K6型单层球面网壳结构缩尺模型节点空间位置的确定。2.权利要求1所述的K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架，其特征在于，所述的中置构件（2）包括：中置的上部钢管（10）、下部钢管（11），上部钢管（10）、下部钢管（11）为中空的变截面钢管，上部钢管（10）直径为下部钢管（11）直径的一半且管壁厚度不应小于4mm，同时管壁外侧附有沿高度方向至上而下的刻度，刻度单位是cm，钢管顶部封闭并在顶部中心处焊接一个短实心圆柱体（7），用来连接和固定顶部球节点（1）；机械调节装置，采用齿轮调节机械原理，以往复扳动手柄（12），拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，使升降套筒起升或下降。3.权利要求1所述的K6型单层球面网壳结构缩尺模型的搭建胎架，其特征在于，所述的悬臂构件（3）为中空工字钢管，通过中置圆盘（5）和中置构件（2）相连，悬臂构件（3）依据臂长和管壁厚度分为两组四个型号，即型号Ⅰ、型号Ⅱ和型号Ⅲ、型号Ⅳ，其中：型号Ⅰ和Ⅱ管壁厚度相等且壁厚不应小于2.5mm，型号Ⅲ和Ⅳ管壁厚度相等且壁厚不应小于3.5mm，同时在悬臂构件端部焊接定位圆环（6）。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锟，葛文星，冉永红，南宁，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62