[发明专利]一种复杂环形网格筒柱及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于一种钢结构，具体为一种由弯扭钢管和直钢管构成的复杂环形网格筒柱。

背景技术

无锡大剧院矗立于蠡湖南岸，建筑总面积为7万多平方米。从整体设计外形上看，大剧院由几片巨大的叶子状建筑构成；每片树叶之间互不连接；单片“树叶”总体上可以分为三大部分，一是底部的复杂环形网格筒柱，二是中部的肩部桁架、三是顶部的屋面桁架。

“叶片”底部的复杂环形网格筒柱主要是由弯扭钢管交叉环绕编织而成的不规则腰圆钢管柱，其横截面为不规则的腰圆形，这些复杂环形网格筒柱要求截面宽度7-9米，厚度3-4米，筒柱高度为23-26米；采用何种结构设计才能呈现出设计中的造型，同时这种复杂环形网格筒柱由于高度高，体积大，重量中，如何实现工厂化生产也是施工的难题。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种复杂环形网格筒柱及其制作方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的一种复杂环形网格筒柱，包括：通长主管、相贯主管、直撑、斜撑；所述复杂环形网格筒柱正面的通长主管和背面的通长主管关于中心线对称；正面和背面相对称的两条通长主管在筒柱侧面相交；相贯主管固定于同一面相邻两根通长主管之间；筒柱正面和背面由通长主管和相贯主管相交构成的节点相对应；所述直撑固定于筒柱正面和背面相对节点之间；所述斜撑固定于筒柱正面和背面非对应节点之间。

本发明还公开了一种复杂环形网格筒柱的制作方法，该制作方法的具体步骤如下：

（1）在计算机中根据预先设定的控制点坐标，建立复杂环形网格筒柱三维样条曲线的线框模型；

（2）而后对三维样条曲线线框模型进行优化设计：将各根样条曲线转换为由各个不同曲率半径组合而成的空间曲线；再根据优化后的空间曲线进行三维模型的建模；

（3）将复杂环形网格筒柱三维模型分解出：通长主管、相贯主管、直撑和斜撑；然后将分解出的通长主管、相贯主管扩展为具体尺寸的弯扭管件；直撑和斜撑扩展为直管；

（4）将经过优化设计的复杂环形网格筒柱在计算机中根据吊装机械的起吊能力进行吊装分段的划分；将筒柱划分的个分段重量均在吊装机械的起吊能力之内；吊装分段划分时以双向交叉的通长主管中的一个方向为准进行划分，划分后，分段间均为通长主管与相贯主管、直撑、斜撑间的焊接，有利于现场的吊装；

（5）在计算机中采用工装钢管模拟用于安装复杂环形网格筒柱的柱脚，将工装钢管的间距与大小与柱脚的间距大小设置一致；将工装钢管扩展为具体尺寸的直管；然后将工装钢管和复杂环形网格筒柱作为一个整体在胎架上制作；

（6）按照尺寸要求生产出构成复杂环形网格筒柱的弯扭管件和直管；同时生产出构成工装钢管的直管；

（7）将复杂环形网格筒柱和工装钢管组合后的正面投影按1：1比例作为地面样线划在地上；在地面样线上制作组装胎架；

（8）将工装钢管吊装上组装胎架并定位；

（9）将复杂环形网格筒柱背面的通长主管吊装上组装胎架定位；

（10）将复杂环形网格筒柱背面的相贯主管吊装上组装胎架定位于相邻通长主管之间；

（11）将复杂环形网格筒柱侧面的通长主管吊装上组装胎架定位；

（12）将复杂环形网格筒柱侧面的相贯主管吊装上组装胎架定位于相邻通长主管之间；

（13）在通长主管和相贯主管相交构成的节点处定位直撑；

（14）将复杂环形网格筒柱正面的通长主管吊装上组装胎架定位；

（15）将复杂环形网格筒柱正面的相贯主管吊装上组装胎架定位于相邻通长主管之间；使复杂环形网格筒柱正面通长主管和相贯主管与复杂环形网格筒柱背面的通长主管和相贯主管关于中心线对称，即：使复杂环形网格筒柱正面通长主管和相贯主管与复杂环形网格筒柱背面的通长主管和相贯主管投影重叠；正面通长主管和相贯主管形成的节点与背面通长主管和相贯主管形成的节点关于中心线对称并一一对应；同时调整直撑，使直撑固定于复杂环形网格筒柱正面和背面对称节点之间；

（16）将斜撑吊装上胎架，斜撑连接正面节点以及与正面节点对称的背面节点相邻的节点；

（17）按照步骤（4）中划分的吊装分段按分段进行焊接，将每一分段的通长主管、相贯主管、直撑和斜撑焊接固定在一起；

（19）将焊接好的吊装分段吊下；运往现场；然后在现场重新将各吊装分段吊装上组装胎架定位合拢焊接成复杂环形网格筒柱；完成整个复杂环形网格筒柱的制作。