一种网壳单元块及其制造方法技术领域
本发明涉及一种网壳单元块及其制造方法，具体涉及一种大型建筑用钢结构网壳结构单元块及其制造方法。
背景技术
在超大型公共建筑的主出入口设计中，为满足建筑外形效果及无柱大空间的使用要求，往往采用“拱桁架与空间多曲面方管网壳的组合屋盖”体系，屋盖边界拱桁架支撑在混凝土结构（基座）之上，中间各榀桁架支撑在（代替柱子的）钢拱之上。桁架榀间距在15m以内。网壳杆件采用热轧标准方管，杆件汇集处采用一段短钢管焊接交汇。此类结构造型轻巧新颖、内部空间通畅。其中拱桁架既为屋盖的组成部分也为网壳部分的支撑受力结构，整个结构系统受力路线简单、清晰明了，具有良好的安全性与稳定性。
此种组合屋盖每个节点的空间坐标均不相同，目前主要采用高空散装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法等施工方法，在施工的经济性与施工工期上均不太理想。
发明内容
为克服现有技术的不足及存在的问题，本发明提供一种网壳单元块及其制造方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种网壳单元块，包括节点管和网壳杆件，所述节点管为一段圆形钢管，所述网壳杆件为钢管，所述节点管的圆柱面上通过焊接连接若干根网壳杆件，所述网壳杆件通过节点管连成网状结构。
所述节点管两端内壁距钢管口3-8cm处设有与节点管轴线垂直的密封钢板。
所述网状结构包括横向和纵向的网壳杆件。
所述网状结构包括连接网状结构中网壳杆件和节点管连接组成的四边形的对角线的网壳杆件。
一种网壳单元块的制造方法，在所述方法中包括：
焊接支撑架，所述焊接支撑架包括底板、立杆、横杆、斜杆，所述底板与立杆垂直连接，所述立杆垂直设于底板的中部，所述横杆与底板距离为500～800mm，横杆与立杆连接处距离立杆顶部距离D为0～80mm，所述斜杆的中点与立杆的顶点连接，所述斜杆与立杆呈75～90度夹角，所述斜杆与立杆的连接点处与立杆顶部平齐；
所述方法的步骤包括：
a).根据网壳单元块模型中的节点管的坐标，将节点管底部边缘上相互间隔90度的三点坐标值记录；
b).将节点管底部边缘相互间隔90度的三点坐标值通过经纬仪引至焊接支撑架的横杆和斜杆顶部边线上，并在横杆和斜杆的相应位置上做好标记；
c).将网壳单元块的所有节点管按照横杆和斜杆上的标记在焊接支撑架上定位摆放，将网壳单元块的所有网壳杆件按照其与节点管的连接关系在地上摆样；
d).根据网壳杆件的摆样直接将两节点管之间的网壳杆件与节点管焊接；
e).网壳单元块内网壳杆件焊接顺序为自中间节点管开始向四周节点管扩散焊接；
f).网壳单元块拼装完成后复核每个节点管的坐标值，并利用经纬仪检验垂直度，测量网壳单元块的各外形尺寸。
本发明提供的一种网壳单元块及其制造方法，应用于大型钢结构建筑的屋盖、顶棚，施工时，在现场空地上同时进行多个网壳单元块及分段桁架的拼装，拼装完成检查并与设计图纸相符后进行验收。拼装完成后进行吊装，然后按照先吊装先焊接的方式在高空拼装网壳单元块，大大减少了高空拼装的工作量，在确保工程质量及施工安全的前提下了提高工作效率，能够显著缩短工期。
附图说明
图1为本发明一种网壳单元块结构示意图。
图2为本发明一种网壳单元块节点管处局部结构示意图。
图3为本发明一种网壳单元块的节点管置于焊接支撑架上时的俯视结构示意图。
图4为本发明一种网壳单元块的节点管置于焊接支撑架上时的主视结构示意图。
图5为本发明一种网壳单元块的节点管置于焊接支撑架上时的右视结构示意图。
图中标号所示为：10-立杆，11-横杆，12-斜杆，14-底板，20-焊接部，21-横杆标记点，22-第一斜杆标记点,23-第二斜杆标记点，30-节点管，31-单元块安装控制点，32-网壳杆件，40-网壳单元块。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，一种网壳单元块，包括节点管30和网壳杆件32，节点管30为一段圆形钢管，网壳杆件32为钢管，节点管30的圆柱面上通过焊接连接若干根网壳杆件32，网壳杆件32通过节点管30连成网状结构40。节点管30两端内壁距钢管口3-8cm处设有与节点管30轴线垂直的密封钢板。网状结构40包括横向和纵向的网壳杆件32。网状结构40包括连接网状结构40中网壳杆件32和节点管30连接组成的四边形的对角线的网壳杆件32。
如图3、图4、图5所示，一种网壳单元块的制造方法，在方法中包括：
焊接支撑架，焊接支撑架包括底板14、立杆10、横杆11、斜杆12，立杆10垂直设于底板14的中部，横杆11与立杆10垂直连接，横杆11与底板14距离为500～800mm，横杆11与立杆10连接处距离立杆10顶部距离D为0～80mm，斜杆12与立杆10呈75～90度夹角，斜杆12的中点与立杆10的顶点连接，斜杆12与立杆10的连接点处与立杆10顶部平齐；
一种网壳单元块的制造方法，步骤包括：
a).根据网壳单元块模型中的节点管30的坐标，将节点管30底部边缘上相互间隔90度的三点坐标值记录；
b).将节点管30底部边缘相互间隔90度的三点坐标值通过经纬仪引至焊接支撑架的横杆11和斜杆12顶部边线上，并在横杆11和斜杆12的相应位置上做好标记，分别标记为21-横杆标记点、22-第一斜杆标记点、23-第二斜杆标记点；
c).将网壳单元块的所有节点管30按照横杆11和斜杆12上的标记在焊接支撑架上定位摆放，将网壳单元块的所有网壳杆件32按照其与节点管30的连接关系在地上摆样；
d).根据网壳杆件32的摆样直接将两节点管30之间的网壳杆件32与节点管30焊接；
e).网壳单元块内网壳杆件32焊接顺序为自中间节点管30开始向四周节点管30扩散焊接；
f).网壳单元块拼装完成后复核每个节点管30的坐标值，并利用经纬仪检验垂直度，测量网壳单元块的各外形尺寸。
本发明提供的一种网壳单元块，主要应用于大型钢结构建筑棚顶结构，实际安装中，网壳单元块40需结合现场吊机的吊装工况以及吊装稳定性进行考虑，首先按照安装图进行分块编号，网壳单元块40与相邻的网壳单元块40之间的连接杆件采用采用散件吊装，高空拼焊的方式。
本发明的一种网壳单元块，节点管30为一段圆形钢管，节点管30两端内壁距钢管口3-8cm处设有与节点管30轴线垂直的密封钢板。节点管30的结构设计保证了节点管30结构的强度，同时方便节点管30在焊接支撑架上定位。
网壳杆件32为钢管，优选地，网壳杆件32为方形截面钢管，在建筑物顶棚中起到对顶棚板的支撑。
网状结构40包括横向和纵向的网壳杆件32。所述网状结构（40）包括连接网状结构40中网壳杆件32和节点管30连接组成的四边形的对角线的网壳杆件32。这种网状结构40利用三角形结构的稳定性，保证了网壳单元块整体的结构稳定性。
本发明涉及的焊接支撑架为钢制支撑架，底板14为钢制板，立杆10、横杆11、斜杆12为角钢制成，立杆10、横杆11、斜杆12的连接处通过焊接制成，焊接支撑架的钢结构板需按要求保证焊接支撑架的强度。横杆11与立杆10顶部距离D为0～80mm，斜杆12与立杆10呈75～90度夹角，这种结构满足节点管30在焊接中摆放位置的轴线不总是垂直于地面的实际需要。
本发明提供的一种网壳单元块的制造方法，网壳单元块的焊接方法为：
a).根据网壳单元块模型中的节点管30的坐标，将节点管30底部边缘上相互间隔90度的三点坐标值记录。
b).将节点管30底部边缘相互间隔90度的三点坐标值通过经纬仪引至焊接支撑架的横杆11和斜杆12顶部边线上，并在横杆11和斜杆12的相应位置上做好标记。
c).将网壳单元块的所有节点管30按照横杆11和斜杆12上的标记在焊接支撑架上定位摆放，将网壳单元块的所有网壳杆件32按照其与节点管30的连接关系在地上摆样；操作时，任选取节点管30下边缘上的三点坐标值，利用经纬仪将其引至焊接支撑架顶端，做好十字标记，节点管30直接放置在十字标记上即可，因节点管30为一段圆形短钢管，所以放置方向无要求，即可完成节点管30的定位。
d).根据网壳杆件32的摆样直接将两节点管30之间的网壳杆件32与节点管30焊接；在节点管30与网壳杆件32焊接时采用四面围焊，上方焊缝及两侧焊缝采用俯焊，下方焊缝最后采用仰焊焊接。为避免网壳杆件32向一侧变形，焊接时要先同时对称焊接竖向侧立缝，再同时对称焊接上焊缝，最后同时完成下方焊缝。
e).网壳单元块内网壳杆件32焊接顺序为自中间节点管30开始向四周节点管30扩散焊接。这种焊接顺序方便施工。
f).网壳单元块拼装完成后复核每个节点管30的坐标值，并利用经纬仪检验垂直度，测量网壳单元块的各外形尺寸。与设计图纸相符后进行验收。在实际操作中需要保证网壳单元块的焊接质量检查，还需要特别检查单元块安装控制点31的位置，单元块安装控制点31确定了网壳单元块的安装方位。
本发明提供的一种网壳单元块，应用于大型钢结构建筑的屋盖、顶棚，施工时，在现场空地上同时进行多个网壳单元块及分段桁架的拼装，拼装完成即进行吊装，网壳单元块之间的散件同步跟上高空散装，大大减少了高空拼装的工作量，在确保工程质量及施工安全的前提下了提高工作效率，能够显著缩短工期。本发明同时提供了一种网壳单元块的制造方法，在施工时，先将已编好杆件号的网壳杆件均散件运输至施工现场，按照深化图纸划分的单元分块尺寸放地样，搭设拼装胎架，再进行网壳单元拼组装，脱胎、网壳单元块吊装。可根据实际场地的大小同时进行数个网壳单元块的地面拼装。以提高效率，加快施工进度。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，在不脱离本发明构思的前提下，只是对本发明作出直接的置换或等同的替换，均属于本发明的保护范围之内。