[发明专利]一种基于BIM技术的弯扭构件成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢结构双曲面弯扭构件施工质量控制方法，尤其涉及一种基于BIM技术的弯扭构件成型方法，属于建筑技术领域。

背景技术

现阶段钢结构弯扭构件的深化设计及加工制作比较复杂，总体造价很高，但由于其特殊的视觉观赏效果，越来越多的被应用于具有非规则曲面的大型钢结构建筑中。但是，目前国内大型钢结构制造厂对弯扭构件制作的施工经验并不成熟，也没有开发出任何完整的适用于生产弯扭构件的设备，而现行国家规范、标准及规程对弯扭构件质量控制均无相关规定，因此对于弯扭构件的制作和安装，质量精度控制是最大的难题。

现有钢结构弯扭构件加工中，主要的加工方式有以下两种：

1、当结构使用构件采用钢管时，因为其本身截面是圆形，因此不需要扭转，只需要单向或多向弯曲即可成为空间曲线，此时构件弯曲一般可以采用拉弯或煨弯。煨弯时采用加热方式，将构件温度升高到较高温度，再进行拉弯或压弯，达到设计所需弧度。该方法主要适用于截面较小的构件，较大构件所需温度难以达到。拉弯对于大小构件均可，但其需要从构件两段施加拉力，对于较长构件需要较大的场地。

2、对于矩形截面，目前弯扭构件主要加工方法为，先将构件四个面对应的钢板分别进行弯扭，然后组装焊接成整体。该方法主要适用于矩形截面且较大的构件，各组成面钢板弯扭控制主要是四个边的线形，控制要求较高，且因各板变形难以精确控制，因此组装时会存在较大误差。

以上方法仅适用于圆管截面和组合箱形截面，而很多工程涉及的弯扭构件截面为型钢矩形截面，显然此法不适用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于BIM技术的弯扭构件成型方法，本发明特别适合于矩形截面构件的加工，且加工快速、精度较高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样来实现的：

一种基于BIM技术的弯扭构件成型方法，步骤如下，

（1）建立弯扭构件弯扭后BIM模型，将BIM模型导入钢结构-空间结构设计软件3D3S，以弯扭构件所应用的建筑场馆中心点±0.000标高处作为测量控制点建立世界坐标系生成弯扭构件相对测量控制点的绝对坐标，作为现场安装的控制点坐标；

（2）选取构件的三个最低点确定一个平面，即XOY平面；以O点为坐标原点，计算坐标转换，将弯扭构件绝对坐标系坐标值转换为以XOY为平面的相对坐标系；选取构件上的若干控制点生成单个弯扭构件的相对坐标，作为弯扭构件加工控制点坐标；

（3）先对待加工构件进行顶弯成型，待加工构件为矩形截面；顶弯成型时，待加工构件两端限位，从中部对待加工构件其中一个控制点进行顶推，使构件变弯；

顶推时，实际推进行程按如下方式确定：根据该加工控制点坐标，利用BIM模型计算出构件该控制点需要顶进的理论行程，然后根据理论行程并结合构件变形回弹确定实际推进行程，由动力装置对构件按实际推进行程进行超顶，以保证构件最终成型满足设计要求；

（4）前一个控制点顶推到位后，移动构件使构件下一个需要顶推的控制点对准动力装置的施力部位，同时对构件限位，对构件限位的限位机构位置固定，使构件在不同控制点顶推时构件上不同部位与限位机构作用；按步骤（3）的方法对该下一个控制点进行顶推，直到所有的控制点都顶推到位，从而使构件顶弯到位；

（5）对顶弯到位的构件进行扭转加工，扭转加工时，将构件通过间隔均匀的三处卡座限位，中间卡座上的卡口与构件对应卡接位置形状大小匹配使之不能横向晃动，两端卡座上的卡口大于构件对应卡接位置大小以便于扭转时产生活动余量；然后将靠近两端卡座处的构件分别用扭转力臂一端上的卡槽卡住，然后将扭转力臂另一端通过钢丝接卷扬机，通过卷扬机和扭转力臂对构件施加相反方向的扭转力，使构件产生扭转；扭转角度根据BIM模型计算出的控制点相对坐标系坐标值确定，由于扭转力矩使构件进入弹塑性阶段，构件扭转变形后会有一定反弹，最终扭转角度应待构件反弹后确定；在前一个扭转完成后，移动构件使三处卡座对构件不同部位再进行限位，以通过扭转使构件上其它控制点扭转到位。

步骤3）的顶弯成型在顶弯装置上进行，顶弯成型装置包括加工平台，在加工平台上设有限位块、顶弯块和千斤顶支座；限位块为两块并固定安装在加工平台上，两限位块和顶弯块呈等腰三角形分布，顶弯块位于等腰三角形的顶点处；所述动力装置为千斤顶，千斤顶安装在千斤顶支座上，千斤顶的顶头与顶弯块背向限位块的那面连接在一起以推动顶弯块在加工平台上水平移动，顶弯块的移动方向垂直于两限位块的连线。