一種雙亞字形巨型柱及其製作方法
2023-05-15 00:16:06
專利名稱：一種雙亞字形巨型柱及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型鋼柱，具體是一種雙亞字形巨型柱及其製作方法。
背景技術：
上海中心大廈地下室結構工程，分為主樓地下室和裙房地下室部分。其中主樓地下室工程外圍由8根巨型柱和4根角柱組成井字形框架，中間為鋼柱和鋼牆板組成的長寬各30米的剪力牆，巨型柱和剪力牆之間有牆板柱和雙層鋼牆板組成，各構件之間鋼接成一個穩定的整體。本工程設計新穎，造型奇特、結構複雜、特別是各重要節點處理難度相當大；經綜合研究、分析本工程的結構形式，其主要難點、特點如下。(1)工程使用鋼板厚度大、強度等級高，地下室鋼柱使用的鋼板主要以30mm、 50mm、55mm為主，柱底板厚度則達到160mm。鋼材等級以Q345GJC級為主體、此外局部為 Q390GJC級，鋼板厚度厚強度高。(2)結構複雜，焊接殘餘應力大，變形也大，本工程使用鋼材均為厚板、超厚板，焊接時填充焊材熔敷金屬量大，焊接時間長，熱輸入總量高，因此結構焊後應力和變形大；構件施焊時焊縫拘束度高、焊接殘餘應力大；加之本工程結構複雜，各單體結構均屬「複合型」 構件，焊接應力方向不一致，縱、橫、上、下立體交叉，互相影響極易造成構件綜合性變形。(3)焊縫裂紋的發生可能性大；本工程由於板厚焊接時拘束度大，且節點複雜，焊接殘餘應力大，焊縫單面施焊熔敷金屬量大，施焊作業時間長，工藝複雜。因此在焊接施焊過程中，稍有不慎易產生熱裂紋與冷裂紋。(4)層狀撕裂傾向性大；從焊接理論與焊接實踐中證實，層狀撕裂缺陷最易產生在鋼板厚度方向的「十字角接和T形角接」接頭上。此類接頭在本工程中應用較多，加上其它因素，該層狀撕裂傾向性將增大。(5)大量的高強度螺栓孔精度控制困難；巨型柱上的牆板連接件焊接變形大，幾何尺寸難以控制。綜上所述，如何克服上述困難完成上海中心大廈地下室鋼結構的製作，最重要的是設計、製作出一種合理的巨型柱。
發明內容
發明目的為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種設計合理、結構堅固的雙亞字形巨型柱，同時還提供了這種雙亞字形巨型柱的製作方法。技術方案為了實現以上目的，本發明所述的一種雙亞字形巨型柱，它包括H形構件、隔板、連接板和柱底板；所述隔板位於H形構件之間；所述連接板位於H形構件的側面；所述柱底板位於H形構件一端。為了進一步加強雙亞字形巨型柱的牢固度，該雙亞字形巨型柱還包括橫向加筋板和/或水平加筋板；所述水平加筋板位於H形構件之間，所述橫向加筋板垂直固定於柱底板同時垂直於H形構件側邊。本發明中為了加強雙亞字形巨型柱的承重能力，所述H形構件為三個或三個以上。本發明還公開了上述雙亞字形巨型柱的製作方法，該方法的具體步驟如下
(a)選取鋼板，按照圖紙尺寸將鋼板加工H形構件、隔板、連接板和柱底板；
(b)在地面劃出定位基準線；
(c)製作雙亞字形巨型柱的組裝胎架；
(d)底部H形構件的定位組裝將H形鋼吊上組裝胎架定位組裝；定位時根據地面定位基準線，定位H形構件的四角水平度、H形構件兩側翼板的水平度和垂直度，然後在H形構件上駁出中心線，並打上洋衝點，同時根據此中心線劃出H形構件上隔板的安裝位置線；
(e)定位組裝下側二道水平的隔板；隔板定位合格後點焊固定，並用斜撐將其與H形構件加強固定；
(f )中間H形構件的定位組裝；安裝中間H形構件時，中間的H形構件的定位與第一根相同，定位時H形構件與下側中間加勁腹板間的組裝間隙通過在H形構件上壓上重箱來定位，同時保持H形構件與下方H形構件的垂直度和端部平面度；
(g)將定位後的中間H形構件與下方H形構件焊接
(h)焊接完成後重新定位；定位後在中間H形構件上劃出隔板的安裝位置線和中心線；
(i)最上層H形構件的定位組裝最上層的H形構件定位後，將最上部的H形構件與其下方的隔板焊接；
(j)將H形構件與隔板進行加固焊接，焊接後形成組合柱主體； (k)在組合柱主體兩端進行坡口切割；
(1)安裝柱底板預先在畫好定位線的柱底板上鑽制直徑20-22mm的小孔，然後用直徑 90mm的鑽頭鑽製成孔；再將柱底板定位在組合柱主體一端並焊接固定；在柱底板上打孔， 用於將本發明所述的雙亞字形巨型柱通過栓釘牢固的固定在地面上不移動；
(m)安裝連接板，並在H形構件、隔板和連接板上打上栓釘；在H形構件、隔板和連接板打上栓釘便於與工程中的其他部件連接固定。本發明中所述步驟(g)中，焊接按照如下步驟先焊接隔板和H形構件連接處的內側面，焊接時從上而下，並且焊至坡口深度一半；然後對隔板和H形構件連接處的外側面清根，清根深度為2/3 ；再將隔板和H形構件連接處焊滿。本發明中，對於裝有橫向加筋板和/或水平加筋板的雙亞字形巨型柱，在安裝步驟步驟(1)中，在安裝柱底板後，將橫向加筋板和/或水平加筋板安裝於柱底板和組合柱主體上。有益效果本發明與現有技術相比，優點是
1、本發明所述的雙亞字形巨型柱結構設計巧妙，具有很強的承重能力；
2、本發明所述的雙亞字形巨型柱的製作方法，通過調整焊接順序和焊接方式，使製作出的的雙亞字形巨型柱結構堅固，並且使雙亞字形巨型柱實現了工廠化生產，提高了生產效率。
圖1為本發明所述的雙亞字形巨型柱位於胎架上的結構示意圖； 圖2為本發明所述雙亞字形巨型柱中組合柱主體的結構示意圖3為本發明實施例中H形構件與下方H形構件焊接示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
實施例如圖1所示的一種雙亞字形巨型柱，它包括三根H形構件1、兩層隔板2、兩層連接板3、一塊柱底板4、十二塊橫向加筋板5、四塊水平加筋板6和若干栓釘。本實施例中， 三根H形構件疊加在一起，隔板位於相鄰兩根H形構件之間；兩層連接板位於H形構件的側面；所述柱底板位於H形構件一端；所述水平加筋板6位於相鄰兩個H形構件之間，所述橫向加筋板5垂直固定於柱底板4同時垂直於H形構件1側邊；橫向加筋板5 —端固定於柱底板4上，一端固定於H形構件或水平加筋板6表面。本實施例還公開了上述雙亞字形巨型柱的製作方法，具體步驟如下
(a)選取鋼板，按照圖紙尺寸將鋼板加工H形構件、隔板、連接板和柱底板；
(b)在地面劃出定位基準線；
(c)製作雙亞字形巨型柱的組裝胎架7(胎架如圖1所示)；
(d)底部H形構件的定位組裝將H形鋼吊上組裝胎架定位組裝；定位時根據地面定位基準線，定位H形構件的四角水平度、H形構件兩側翼板的水平度和垂直度，然後在H形構件上駁出中心線，並打上洋衝點，同時根據此中心線劃出H形構件上隔板的安裝位置線；
(e)定位組裝下側二道水平的隔板；隔板定位合格後點焊固定，並用斜撐將其與H形構件加強固定；
(f )中間H形構件的定位組裝；安裝中間H形構件時，中間的H形構件的定位與第一根相同，定位時H形構件與下側中間加勁腹板間的組裝間隙通過在H形構件上壓上重箱來定位，同時保持H形構件與下方H形構件的垂直度和端部平面度；
(g)將定位後的中間H形構件與下方H形構件焊接焊接按照如下步驟如圖3所示先焊序號①和②，焊至坡口深度一半；然後焊序號③和④處，焊至坡口深度一半，接著進行序號⑤和⑥處清根，清根深度達到板厚2/3 ；再對序號⑦和⑧處清根，清根深度達到板厚2/3， 最後焊滿序號①-⑧處(如圖3所示)；
(h)焊接完成後重新定位；定位後在中間H形構件上劃出隔板的安裝位置線和中心線；
(i)最上層H形構件的定位組裝最上層的H形構件定位後，將最上部的H形構件與其下方的隔板焊接；
(j)將H形構件與隔板進行加固焊接，焊接後形成組合柱主體； (k)在組合柱主體兩端進行坡口切割；
(1)安裝柱底板預先在畫好定位線的柱底板上鑽制直徑20mm的小孔，然後用直徑 90mm的鑽頭鑽製成孔；再將柱底板定位在組合柱主體一端並焊接固定；在安裝柱底板後， 將橫向加筋板和水平加筋板安裝於柱底板和組合柱主體上；(m)安裝連接板，並在H形構件、隔板和連接板上打上栓釘。
權利要求
1.一種雙亞字形巨型柱，其特徵在於它包括H形構件(1)、隔板(2)、連接板(3)和柱底板(4);所述隔板(2)位於H形構件(1)之間；所述連接板(3)位於H形構件(1)的側面； 所述柱底板(4)位於H形構件(1) 一端。
2.根據權利要求1所述的一種雙亞字形巨型柱，其特徵在於該雙亞字形巨型柱還包括橫向加筋板(5)和/或水平加筋板(6);所述水平加筋板(6)位於H形構件(1)之間， 所述橫向加筋板(5)垂直固定於柱底板(4)同時垂直於H形構件(1)側邊。
3.根據權利要求1所述的一種雙亞字形巨型柱，其特徵在於所述H形構件(1)為三個或三個以上。
4.根據權利要求1所述的一種雙亞字形巨型柱的製作方法，其特徵在於該方法的具體步驟如下(a)選取鋼板，按照圖紙尺寸將鋼板加工H形構件、隔板、連接板和柱底板；(b)在地面劃出定位基準線；(c)製作雙亞字形巨型柱的組裝胎架；(d)底部H形構件的定位組裝將H形鋼吊上組裝胎架定位組裝；定位時根據地面定位基準線，定位H形構件的四角水平度、H形構件兩側翼板的水平度和垂直度，然後在H形構件上駁出中心線，並打上洋衝點，同時根據此中心線劃出H形構件上隔板的安裝位置線；(e)定位組裝下側二道水平的隔板；隔板定位合格後點焊固定，並用斜撐將其與H形構件加強固定；(f )中間H形構件的定位組裝；安裝中間H形構件時，中間的H形構件的定位與第一根相同，定位時H形構件與下側中間加勁腹板間的組裝間隙通過在H形構件上壓上重箱來定位，同時保持H形構件與下方H形構件的垂直度和端部平面度；(g)將定位後的中間H形構件與下方H形構件焊接(h)焊接完成後重新定位；定位後在中間H形構件上劃出隔板的安裝位置線和中心線；(i)最上層H形構件的定位組裝最上層的H形構件定位後，將最上部的H形構件與其下方的隔板焊接；(j)將H形構件與隔板進行加固焊接，焊接後形成組合柱主體；(k)在組合柱主體兩端進行坡口切割；(1)安裝柱底板預先在畫好定位線的柱底板上鑽制直徑20-22mm的小孔，然後用直徑 90mm的鑽頭鑽製成孔；再將柱底板定位在組合柱主體一端並焊接固定；(m)安裝連接板，並在H形構件、隔板和連接板上打上栓釘。
5.根據權利要求4所述的一種雙亞字形巨型柱的製作方法，其特徵在於所述步驟(g) 中，焊接按照如下步驟先焊接隔板和H形構件連接處的內側面，焊接時從上而下，並且焊至坡口深度一半；然後對隔板和H形構件連接處的外側面清根，清根深度為2/3 ；再將隔板和H形構件連接處焊滿。
6.根據權利要求4所述的一種雙亞字形巨型柱的製作方法，其特徵在於所述步驟(1) 中，在安裝柱底板後，將橫向加筋板和/或水平加筋板安裝於柱底板和組合柱主體上。
全文摘要
本發明公開了一種雙亞字形巨型柱，它包括H形構件、隔板、連接板和柱底板；所述隔板位於H形構件之間；所述連接板位於H形構件的頂端；所述柱底板位於H形構件一側。本發明還公開了上述雙亞字形巨型柱的製作方法。本發明所述雙亞字形巨型柱結構設計巧妙，具有很強的承重能力；本發明所述方法，通過調整焊接順序和焊接方式，使製作出的雙亞字形巨型柱結構堅固，並且使雙亞字形巨型柱實現了工廠化生產，提高了生產效率。
文檔編號E04C3/32GK102182276SQ20111009611
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者盧利傑, 孫祥彬, 龐志彬, 張菊花, 錢志忠, 顧曉付 申請人:江蘇滬寧鋼機股份有限公司