一種超大型組合h型截面鋼柱及其製作方法
2023-04-26 11:06:06
一種超大型組合h型截面鋼柱及其製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超大型組合H型截面鋼柱，包括兩塊工字鋼和連接腹板；所述兩塊工字鋼分別安裝在所述連接腹板兩側，安裝後的截面呈H型；所述連接腹板的上端面與兩側工字鋼形成凹形結構，沿凹形結構設有加勁板、在加勁板上設有加強杆；同時本發明還提供了鋼柱的製作方法。本發明所述的鋼柱及其製作方法，在保證了柱承重力的同時，最大限度的簡化了柱的結構，節約了原材料，節省成本，製作過程簡單且能保證安裝精度，增加了有效的建築使用面積，同時減少結構自重，減小結構地震反應。
【專利說明】一種超大型組合H型截面鋼柱及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼結構和鋼結構的製作方法，具體涉及一種超大型組合H型截面鋼柱及其製作方法。
【背景技術】
[0002]武漢綠地中心位於武昌濱江商務區核心區域，與漢口百年外灘隔江相望，地理位置十分優越，是武漢新一輪城市發展的重點區域。武漢綠地中心由一幢主塔樓、一幢辦公輔樓、一幢公寓樓及裙樓組成，其中主塔樓地下室6層，地上125層，地上建築面積32.3萬平方米，總建築高度為606米。是一座集辦公、會展、酒店、觀光娛樂、商業等為一體的綜合大樓，建成後將成為武漢超高層地標性建築。
[0003]塔樓框架採用適合商用超高層建築的結構體系:巨型框架一核心筒一伸臂桁架結構體系。該體系由三個部分組成:內置鋼骨柱和鋼板的鋼筋混凝土核心筒、外框型鋼混凝土柱和樓層鋼梁形成巨型框架，相應樓層部位設置環帶桁架、伸臂桁架加強外框與內筒的連接。地下鋼結構主要由12根鋼骨巨柱、樓層鋼梁、核心筒鋼骨柱鋼板剪力牆三大部分組成，
鋼骨巨柱包括組合H型截面和十字型截面；組合H型截面巨柱分段長度較長，分段外形尺寸較大，且重量較重，屬超長、超寬構件，對運輸影響較大。鋼骨巨柱分段結構相對簡單，與其連接的僅只有樓層鋼梁牛腿，故其內部僅局部有加勁肋。由於巨柱分段外形尺寸大，腹板高度高，結構易產生變形，因此需考慮結構的加強，防止倒運、吊裝過程中產生塑性變形。巨柱分段對外形尺寸精度要求較高，工廠加工製作時應進行嚴格控制。
【發明內容】
[0004]發明目的:為了解決施工過程中運輸不便、現場加工難度大，施工面要求高的問題，更便於質量控制、節約安裝成本，本發明提供一種超大型組合H型截面鋼柱及其製作方法。
[0005]技術方案:本發明所述的超大型組合H型截面鋼柱，包括兩塊工字鋼和連接腹板；所述兩塊工字鋼分別安裝在所述連接腹板兩側，安裝後的截面呈H型；所述連接腹板的上端面與兩側工字鋼形成凹形結構，沿凹形結構設有加勁板、在加勁板上設有加強杆。
[0006]所述工字鋼側面安裝有牛腿和栓釘。
[0007]所述超大型組合H型截面鋼柱尺寸為4050x2350x70x80mm，採用Q345GJC-Z25鋼板製成。
[0008]所述兩塊工字鋼呈不平行設置，相互之間的角度為1.5±0.2度。
[0009]所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，包括如下步驟:
(1)採用2000噸油壓機對工字鋼和連接腹板進行矯平，採用數控直條切割機或數控等離子切割機對牛腿、栓釘進行切割，切割時預留焊接收縮量和加工餘量，切割後進行填補、打磨、除潰和毛刺；
(2)在車間平臺上畫出相關的巨柱中心線、牛腿中心線、角度線、牛腿端面企口位置線，設置臥式胎架，臥式胎架分三行設置、中間胎架高、兩側胎架低；
(3)在臥式胎架的中間胎架上定位、安裝連接腹板，在臥式胎架的兩側胎架上依次定位、安裝工字鋼；
(4)對連接腹板與兩側工字鋼的連接處進行焊接；
(5)安裝加勁板和加強杆；
(6)劃控制線，對安裝好的構件進行矯正、檢測，對H型端面進行端銑；
(7)在工字鋼側面定位、安裝牛腿、並焊接，在工字鋼側面定位、安裝栓釘、並焊接；
(8)整體測量，驗收。
[0010]所述步驟(3)包括定位時將腹板中心線及外邊線對齊地面位置線，同時控制其端部與地面位置的吻合度。定位正確後與胎架點焊接牢固；零件局部平面度不超過2_，外形尺寸± Imm,裝配基準線±0.5mmο構件定位時，以一端為正作端進行加工製作，餘量放在另外一端。
[0011]所述步驟(4)的焊接包括:採用電加熱板對焊縫兩側進行預熱，嚴格按電加熱數字溫控箱和測溫筆進行監控，預熱後採用埋弧焊接，點焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，待焊至坡口深度一半時翻身進行清根再焊接連接腹板下端面與兩側工字鋼的連接處，同樣焊至一半坡口深度後翻身焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，依此通過不斷翻身對稱焊接，控制焊接變形，焊後探傷檢測；焊縫處50mm範圍以內的鐵鏽、油汙等應進行打磨清理乾淨，直至露出金屬光澤後才能進行拼裝；在專用工字鋼自動組裝機或者專用組裝平臺上組裝成H型構件，工字鋼和連接腹板中心線必須對齊；工字鋼拼裝定位焊所採用的焊接材料須與正式焊縫的要求相同，定位焊的焊腳不應大於設計焊縫的得大於8mm，定位焊縫長度宜為500mnT600mm，定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣，否則必須清除後重新焊接。
[0012]所述步驟(6)包括:對構件整體進行檢查測量，特別是鋼柱上下兩端的截面尺寸以及連接腹板與工字鋼的垂直度、直線度，必須由專職檢查人員進行全面測量檢查，同時對主要焊縫進行超聲波探傷，滿足要求後採用鋼針劃線的方法劃出上下端面的端銑加工位置線，並用洋衝印進行標記，作為端銑時的檢查基準，然後進行H型構件端面端銑。
[0013]所述步驟(7)包括:牛腿定位時必須按平臺上的基準定位線進行定位，採用線錘，利用鋼尺、經緯儀配合定位，定位焊應牢固，防止碰撞產生偏差，按巨柱豎向正放安裝牛腿，牛腿焊接採用CO2氣體保護焊進行焊接，焊接順序採用先焊連接腹板豎向角焊縫，後焊工字鋼的平角焊；焊接前根據工藝要求，對於需要預熱焊接的部位採用陶瓷電加熱板進行預熱，並用測溫筆測量預熱溫度；焊接過程中應及時對焊接部位進行層間溫度的控制。
[0014]所述步驟(8)包括:需採用全站儀和地面定位線方法進行綜合測量，以確保其精度；構件焊接矯正後公差要求:鋼柱高度:± 1mm、鋼柱寬度；±2mm、腹板中心偏移:± 1mm、翼緣板垂直度；± 2mm、柱身彎曲矢度:L/1000mm。且不大於10mm，腹板局部平整度:2mm。
[0015]有益效果:本發明所述的超大型組合H型截面鋼柱及其製作方法具有如下優點:
1、本發明結構設計新穎、在保證了柱承重力的同時，最大限度的簡化了柱的結構，節約了原材料，節省成本，增加了有效的建築使用面積，同時減少結構自重，減小結構地震反應，提聞支撐效果。
[0016]2、本發明所述的製作方法，解決了工廠化生產的問題，大大加快了製作的進度，縮短了工期，同時合理的設計減少了焊接的難度及工作量，方便施工，減少施工措施費用，並節省工期。
[0017]3、本發明中整體合理的組裝順序、焊接順序和焊接方法，進一步保證了製作出的巨柱的質量；減小分段加工過程中的焊接變形，同時保證大尺度鋼柱的外形精度；嚴格控制安裝過程中精度以及總體尺寸等，保證現場安裝的方便快捷以及安裝質量，同時為減少拼裝工作量。
[0018]4、本發明為典型的超高層建築結構，所提供的超大型組合H型截面鋼柱的結構及其製作方法可以推廣到其他高層建築結構的建造，並為交叉施工提供便捷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為超大型組合H型截面鋼柱的結構示意圖。
[0020]圖2為步驟(2)的示意圖。
[0021]圖3為步驟(4)的示意圖。
[0022]圖4為步驟(5)的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過附圖對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護範圍不局限於實施例。
[0024]實施例1:如圖1所示的一種超大型組合H型截面鋼柱，包括兩塊工字鋼2和連接腹板I ;兩塊工字鋼2分別安裝在連接腹板I兩側，安裝後的截面呈H型；連接腹板I的上端面與兩側工字鋼2形成凹形結構，沿凹形結構設有加勁板3、在加勁板3上設有加強杆4 ；工字鋼2側面安裝有牛腿5和栓釘6 ;兩塊工字鋼2呈不平行設置，相互之間的角度為1.5。超大型組合H型截面鋼柱採用Q345GJC-Z25鋼板製成，尺寸為4050x2350x70x80mm。
[0025]上述超大型組合H型截面鋼柱通過如下方法製作而成:
(1)採用2000噸油壓機對工字鋼和連接腹板進行矯平，採用數控直條切割機或數控等離子切割機對牛腿、栓釘進行切割，切割時預留焊接收縮量和加工餘量，切割後進行填補、打磨、除潰和毛刺；
(2)在車間平臺上畫出相關的巨柱中心線、牛腿中心線、角度線、牛腿端面企口位置線，設置臥式胎架，臥式胎架分三行設置、中間胎架高、兩側胎架低，如圖2所示；
(3)在臥式胎架的中間胎架上定位、安裝連接腹板，在臥式胎架的兩側胎架上依次定位、安裝工字鋼；定位時將連接腹板中心線及外邊線對齊地面位置線，同時控制其端部與地面位置的吻合度。定位正確後與胎架點焊接牢固；零件局部平面度不超過2mm，外形尺寸±lmm,裝配基準線±0.5mm。構件定位時，以一端為正作端進行加工製作,餘量放在另外一端;
(4)對連接腹板與兩側工字鋼的連接處7進行焊接，如圖3所示；採用電加熱板對焊縫兩側進行預熱，嚴格按電加熱數字溫控箱和測溫筆進行監控，預熱後採用埋弧焊接，點焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，待焊至坡口深度一半時翻身進行清根再焊接連接腹板下端面與兩側工字鋼的連接處，同樣焊至一半坡口深度後翻身焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，依此通過不斷翻身對稱焊接，控制焊接變形，焊後探傷檢測；焊縫處50_範圍以內的鐵鏽、油汙等應進行打磨清理乾淨，直至露出金屬光澤後才能進行拼裝；在專用工字鋼自動組裝機或者專用組裝平臺上組裝成H型構件，工字鋼和連接腹板中心線必須對齊；工字鋼拼裝定位焊所採用的焊接材料須與正式焊縫的要求相同，定位焊的焊腳不應大於設計焊縫的2/3，且不得大於8mm，定位焊縫長度宜為500mnT600mm，定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣，否則必須清除後重新焊接。
[0026](5)安裝加勁板3和加強杆4，如圖4所示；
(6)劃控制線，對安裝好的構件進行矯正、檢測，對H型端面進行端銑；對構件整體進行檢查測量，特別是鋼柱上下兩端的截面尺寸以及連接腹板與工字鋼的垂直度、直線度，必須由專職檢查人員進行全面測量檢查，同時對主要焊縫進行超聲波探傷，滿足要求後採用鋼針劃線的方法劃出上下端面的端銑加工位置線，並用洋衝印進行標記，作為端銑時的檢查基準，然後進行H型構件端面端銑；
(7)在工字鋼側面定位、安裝牛腿、並焊接，在工字鋼側面定位、安裝栓釘、並焊接；牛腿定位時必須按平臺上的基準定位線進行定位，採用線錘，利用鋼尺、經緯儀配合定位，定位焊應牢固，防止碰撞產生偏差，按巨柱豎向正放安裝牛腿，牛腿焊接採用CO2氣體保護焊進行焊接，焊接順序採用先焊連接腹板豎向角焊縫，後焊工字鋼的平角焊；焊接前根據工藝要求，對於需要預熱焊接的部位採用陶瓷電加熱板進行預熱，並用測溫筆測量預熱溫度；焊接過程中應及時對焊接部位進行層間溫度的控制；
(8)整體測量，驗收；需採用全站儀和地面定位線方法進行綜合測量，以確保其精度；構件焊接矯正後公差要求:鋼柱高度:± 1mm、鋼柱寬度；±2mm、腹板中心偏移:±lmm、翼緣板垂直度；±2mm、柱身彎曲矢度:L/1000mm，且不大於10臟，腹板局部平整度:2mm。
[0027]如上所述，儘管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋為對本發明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和範圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。
【權利要求】
1.一種超大型組合H型截面鋼柱，其特徵在於:包括兩塊工字鋼和連接腹板；所述兩塊工字鋼分別安裝在所述連接腹板兩側，安裝後的截面呈H型；所述連接腹板的上端面與兩側工字鋼形成凹形結構，沿凹形結構設有加勁板、在加勁板上設有加強杆。
2.根據權利要求1所述的超大型組合H型截面鋼柱，其特徵在於:所述工字鋼側面安裝有牛腿和栓釘。
3.根據權利要求1所述的超大型組合H型截面鋼柱，其特徵在於:所述兩塊工字鋼呈不平行設置，相互之間的角度為1.5±0.2度。
4.根據權利要求1所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)採用2000噸油壓機對工字鋼和連接腹板進行矯平，採用數控直條切割機或數控等離子切割機對牛腿、栓釘進行切割，切割時預留焊接收縮量和加工餘量，切割後進行填補、打磨、除潰和毛刺； (2)在車間平臺上畫出相關的巨柱中心線、牛腿中心線、角度線、牛腿端面企口位置線，設置臥式胎架，臥式胎架分三行設置、中間胎架高、兩側胎架低； (3)在臥式胎架的中間胎架上定位、安裝連接腹板，在臥式胎架的兩側胎架上依次定位、安裝工字鋼； (4)對連接腹板與兩側工字鋼的連接處進行焊接； (5)安裝加勁板和加強杆； (6)劃控制線，對安裝好的構件進行矯正、檢測，對H型端面進行端銑； (7)在工字鋼側面定位、焊接安裝牛腿，在工字鋼側面定位、焊接安裝栓釘； (8)整體測量，驗收。
5.根據權利要求4所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於:所述步驟(3)包括:定位時將連接腹板中心線及外邊線對齊地面位置線，同時控制其端部與地面位置的吻合度；定位正確後與胎架點焊接牢固，局部平面度不超過2mm、外形尺寸±lmm、裝配基準線±0.5_。
6.根據權利要求4所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於:所述步驟(4)的焊接包括:採用電加熱板對焊縫兩側進行預熱，嚴格按電加熱數字溫控箱和測溫筆進行監控，預熱後採用埋弧焊接，點焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，待焊至坡口深度一半時翻身進行清根再焊接連接腹板下端面與兩側工字鋼的連接處，同樣焊至一半坡口深度後翻身焊連接腹板上端面與兩側工字鋼的連接處，依此通過不斷翻身對稱焊接，控制焊接變形，焊後探傷檢測；焊縫處50mm範圍以內的鐵鏽、油汙等應進行打磨清理乾淨，直至露出金屬光澤後才能進行拼裝；在專用工字鋼自動組裝機或者專用組裝平臺上組裝成H型構件，工字鋼和連接腹板中心線必須對齊；定位焊的焊腳不應大於設計焊縫不得大於8mm，定位焊縫長度宜為500mnT600mm，定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣，否則必須清除後重新焊接。
7.根據權利要求4所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於:所述步驟(6)包括:對構件整體進行檢查測量，特別是鋼柱上下兩端的截面尺寸以及連接腹板與工字鋼的垂直度、直線度，必須由專職檢查人員進行全面測量檢查，同時對主要焊縫進行超聲波探傷，滿足要求後採用鋼針劃線的方法劃出上下端面的端銑加工位置線，並用洋衝印進行標記，作為端銑時的檢查基準，然後進行H型構件端面端銑。
8.根據權利要求4所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於:所述步驟(7)包括:牛腿定位時必須按平臺上的基準定位線進行定位，採用線錘，利用鋼尺、經緯儀配合定位，定位焊應牢固，防止碰撞產生偏差，按鋼柱豎向正放安裝牛腿，牛腿焊接採用CO2氣體保護焊進行焊接，焊接順序採用先焊連接腹板豎向角焊縫，後焊工字鋼的平角焊；焊接前根據工藝要求，對於需要預熱焊接的部位採用陶瓷電加熱板進行預熱，並用測溫筆測量預熱溫度；焊接過程中應及時對焊接部位進行層間溫度的控制。
9.根據權利要求4所述超大型組合H型截面鋼柱的製作方法，其特徵在於:所述步驟(8)包括:需採用全站儀和地面定位線方法進行綜合測量，以確保其精度；焊接矯正後公差要求:鋼柱高度:± 1mm、鋼柱寬度；±2mm、連接腹板中心偏移:± 1mm、工字鋼垂直度；±2mm、柱身彎曲矢度:L/1000mm,且不大於1mm,連接腹板局部平整度:2mm。
【文檔編號】E04C3/32GK104196166SQ201410441603
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】李翠光, 付鵬, 李勇軍, 徐文秀, 範濤 申請人:江蘇滬寧鋼機股份有限公司