CN101018918A - 横梁末端焊接准备 - Google Patents

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Abstract

在结构工字梁末端和横梁－柱状物连接的末端部件之间焊接的准备，其中横梁凸缘材料未被移除以参与构建焊接槽。相反，在末端部件上建立焊接槽的空间，且此槽被制备成足够的全部长度以建立熔化焊料的引入和引出区域，此区域从凸缘的相对的横向末端横向向外延伸。可以在横梁凸缘和连接的末端部件之间获得整个部分焊接而无需使用任何引入板和引出板，而且也无需采用常规方法所用的支撑棒。

Description

横梁末端焊接准备
背景和发明概述
本发明(结构和方法)涉及在工字梁末端和连接横梁的末端部件之间的连接界面背景下的结构焊接准备，其用于在建筑框架结构中将横梁连接到柱状物上。
在钢建筑框架的构造中，诸如多层建筑的框架的构造中，工字梁的末端被紧固到柱状物侧面，这是在此横梁末端和合适邻接的横梁端部连接结构之间直接进行焊接连接的典型方式。在用于建立此焊接的准备中，还常见的是在工字梁的末端从凸缘的长的横向边缘移除材料以构筑容纳焊接材料的槽，用于当横梁末端与打算焊接连接的横梁端部结构配合紧密时。另外，通常增加引入板和引出板以延伸槽端部为了保证在整个凸缘宽度的全焊接部分。而且，惯例是增加支撑棒以有助于获得全-部分焊接，并避免熔化的焊料流过横梁末端的连接区域。
涉及使用附加板和支撑棒的实施方式建立了准备焊料的额外步骤，增加了建筑费用，并导致进一步的花费，其中这种板和棒最终必须被移除，如通过磨光的方式，以排除焊缝附近可能存在的应力增大区。
本发明以简单、有效和可实施的方式设法解决了这些问题。
本发明的优选的和最佳模式的实施方案和实施方式涉及细长的，焊接-材料-接收槽，其在横梁末端焊接到的横梁连接末端部件内，而不是在横梁末端的凸缘自身内。这些槽被定位以便直接面对，并与工字梁凸缘对准，以及该槽被制备成具有包括横向延伸过横梁凸缘的侧缘的相对的末端区域的长度。这些末端区域用作熔化焊料的引入和引出区域，且以这种方式做以便省去任何附加的引出等的板。
在本发明变化的形式中，所提及的槽末端区域以这样的方式形成，它们形成了用于熔化的焊料的带壁的、密封袋。
当下面的详细描述与附图结合起来理解时，本发明的结构和方法所提供和获得的这些和其它特征和优势将显而易见。
附图说明
图1是一部分建筑框架结构的简化的、不完整的等轴测视图，该结构包括通过连接横梁的末端部件四个细长的工字梁连接到的竖直柱状物，该末端部件通过连接界面被连接到所示的这些横梁末端，而连接界面包括根据本发明的方式进行的横梁末端的焊接准备。
图2是通常显示了图1中心部分的放大的细节部分。
图3是通常沿图2中的线3-3截取的截面图。
图4是进一步放大的、不完整的等轴测视图，显示了一个横梁的末端和一个连接的末端部件。
图5是由图4中通常以箭头5标示的方向截取的仍被进一步放大的、不完整的视图。
图6是图5中通常沿线6-6截取的不完整的截面图，以及其中结构的某些部分被隐去为了包含此图的完整尺寸。
图7和8分别是有点类似于图4和6的放大图，显示了本发明的变化形式。
发明的详细描述
在附图中从包括在图1-3中的开始，由10标示的是一部分多层建筑框架，其包括竖直中空的、正方形截面的柱状物，其中一个以12不完整地显示，水平互接的工字梁，其中四个以13、14、15、16不完整地显示，以及内部和外部力矩和重力载荷传递轴环结构组，如由18所示的，其作用是形成柱状物和横梁之间的结点连接。柱状物的长轴显示为12 a。横梁13、14、15、16的各长轴显示为13 a、14 a、15 a、16 a。
在各轴环结构组中，内轴环，如被以全焊的方式焊接连接到柱状物12的四个外表面上的内轴环18 a，并固定到其上，通过凹凸的、重力锁合匹配的下部结构(这里并未具体详述)的是外轴环，如外轴环18 b，其被角夹固定到相匹配的内轴环上并处于其周围。这些轴环结构的具体细节并不形成本发明的任何部分。但是与本发明相关的事实是外轴环18 b，或者说如果这里不采用轴环结构，其它一些采用通常平面的横梁端部末端部件的结点连接形式由四个通常是平面的部件组成。诸如这里被称为部件18 c，其形成了通过根据本发明的焊接准备焊接到工字梁末端的连接横梁的末端部件。这些焊接准备，其在图2和图3中被通常显示(仅仅示意性的)为黑色特征19的焊料填充(如图2和图3所示)。这些焊接连接所处的位置形成了这里被统称的连接界面。现在显而易见，这种连接横梁的末端部件的准确结构并不是实施本发明的关键，除了以下事实：(a)每一个这种部件显示了连接到工字梁末端的通常平面的横梁连接的侧表面(或延伸面)，如侧面18 d，以及(b)此侧面特征在于面向横梁的延伸面横跨这里被称为工字梁末端覆盖区(footprint)，其将被焊接到此部件(参见图3中通常由F标示的横梁覆盖区)。
现在本发明提议的焊接准备(19)将特别仅参考横梁13和在附图中被标签的单末端部件18 c来详细描述。这里提供了用于各工字梁的两种这样的焊接准备和连接方式，这些准备和连接方式中的两种，用于横梁的上部和下部的被详细显示在图2-6中。根据本发明进行的焊接准备的非常特别的一个优选的和最佳模式(实施方案)的形式显示在这些图中。为了说明和描述的简便，横梁13和末端部件18 c在图4中显示的方位和它们在图1和图2中显示的方位不一样。
特别注意图4-6，这里在工字梁13和具有连接横梁的侧表面或延伸面18 d的末端部件18 c之间有两种以19显示的焊接准备(带焊接点)。横梁13的整个末端表面或延伸面是平面的且处于基本上垂直于横梁长轴13 a的共平面22(参见图5和6)。没有移除凸缘材料。
所示的横梁末端13焊接到的末端部件18 c上合适形成的是上部和下部焊接材料接收槽24、26。可以看到，这些槽面对面地设置在邻近横梁13上的凸缘的末端。优选地，这些槽24、26具有L2(特别参见图4)，其大于横梁凸缘的所定义的，共同的横向尺寸L3(还参见图4)。此重要的结果是槽24、26占据槽24内分开的末端区域24a、24b，其横向延伸超过横梁凸缘的侧缘。根据本发明，这些区域的功能是作为引入和引出区域或地带或口袋，用于沿着槽24、26的其它部分容纳如以28显示的熔化焊料(现在硬化了)。应该注意到这些末端区域的存在并不要求任何附加的引入板和引出板，这些末端区域使得沿着横梁凸缘的整个横向尺寸形成整体强度，整个凸缘宽度的焊接。区域24a、24 b的提供确保了与开始或结束焊接过程相关的焊接整体中的可能变化存在于直接沿着凸缘宽度的临界区的外面和外部。另外，这些提供的引入和引出槽区域并不要求任何焊接后的处理以排除可能的应力增大区。
各槽24、26沿着其各自的末端区域，如末端区域24 a、24 b形成了根据本发明进行的一种焊接准备的形式。
未显示在附图中，又未形成本发明部件的是额外的焊缝，其将腹板13 b的相对的垂直侧面连接到焊接准备区之间的垂直区域内的表面延伸面18 d。在图6中以29显示的是合适的角焊缝，其被合适地建立在通常显示的区域内。
目前为止，这里描述的构筑本发明结构的本发明的实施可以描述为包括下述步骤：
(a)准备横梁末端以使它的两个凸缘位于垂直于横梁长轴的基本上共有的平面；
(b)准备末端部件的横梁连接的侧表面，其带有与横梁凸缘相面对的上部和下部细长的焊接材料接收槽；
(c)以彼此相对地方式合适地定位准备好的横梁末端和准备好的末端部件；以及
(d)用熔化的焊料填充槽来形成焊接连接，这样将横梁和末端部件连接。
可选择的附加步骤的更详细的描述包括建立所提到的槽以具有大于面对横梁凸缘的宽度，这样以提供熔化的焊接材料的引入和引出区域。
在焊接过程中，优选地，横梁末端和末端部件被定向以便利用重力完成焊接。一种是焊缝，这样优选首先形成于沿着一个横梁凸缘长度的焊接准备中，然后将结合的横梁和末端部件绕横梁长轴旋转180°以容纳沿着其它凸缘的长度形成的其它焊接准备中的焊接原料。
图7和8阐释了本发明的稍微改动的形式和实施方式。在本发明的此形式中，又一次以18 c标识的横梁连接末端部件可采用有些不同结构的一对带有槽，诸如槽30的上部和下部焊接准备来进行。这样，每个槽30(与槽24、26相比)的不同的、可替换的形状很清楚地显示在这两个图中。然而先前描述的在末端区域的位置，如末端区域24 a、24 b的槽24、26是有效的“开放式端部”，对于槽30内相对比的区域30 a、30 b，这并不是这样。区域30 a、30 b至少部分地被末端部件18 c上的两个分开的壁(参见30 c、30 d)界定为带壁腔体或口袋。这些壁被沿着基本上垂直于末端部件18 c的名义平面(nominal plane)18 e的线，如线32分开。
优选地，横梁中部腹板13 b的较短长度L1(参见图8)被隐去以提供腹板凹陷区13 c。此凹陷区提供了用于横梁凸缘的间隙以便利地延伸进焊接准备槽，并延伸过隔板，如槽30上的隔板30 e(参见图8)的上方。当然，在这种设置中，腹板13 b的末端延伸面与两个凸缘的末端延伸面并不共平面。
在本发明的变化中，工字梁凸缘不被移除以适应焊接。而且，不要求或不采用额外的引出板。
本发明的另一种形式，目前描述的其两种可用的变化涉及在横梁末端部件的表面上建立的细长的垂直通道，其在两个准备好的焊接准备槽(上和下)的相对端的开口之间延伸，并具有可适合横梁的中部腹板(类似腹板13 b)能自由插入的横向宽度。在这种形式中，横梁的整个末端处于共平面内，凸缘将会在两个槽内的区域上方延伸，该区域类似于刚提到的隔板30 e。
涉及本发明变化形式的一个附加的实施步骤是在具有分开的壁的各末端预先形成焊接准备槽，该壁界定了用于容纳开始和引出熔化焊料的带壁腔体。
因此，虽然本发明已经描述和阐释了优选的和最佳模式的执行方式和实施方式，但是应该理解可以进行其它变化和修改并不背离本发明的精神。

Claims (6)

1.一种将细长结构工字梁焊接到起初是分开的、通常是平面的中的横梁连接末端部件侧表面的方法，其中所述横梁连接末端部件的横梁连接侧表面是计划中的，所述工字梁和末端部件以一种方式彼此连接，从而所述末端部件横跨所述横梁的整个末端覆盖区，所述方法包括：
在准备所述主体横梁末端时，应确保所述横梁中的所述两个凸缘终止于所述相关联横梁的末端，所述凸缘末端延伸面处于基本相同的平面，且此平面被设置为基本上垂直于所述横梁的长轴；
准备所述末端部件的横梁连接的侧表面具有一对分开的、细长的槽，所述槽被布置为，当在所述横梁和部件被引入准备用于连接的合适的相对位置时，基本上直接面对所述凸缘延伸面，以及
在那些相对位置形成后，进行焊接连接，其焊接材料基本填充所述槽，从而在所述横梁和部件之间建立焊接连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述准备好的槽被建立成具有足够长度，在所述横梁末端和部件之间的所述相对位置被建立后，其使各槽的相对的末端区域横向延伸超过面向所述槽的所述凸缘的相对侧边缘，此区域形成了焊接的引入和引出区，以及所述焊接连接的形成过程包括焊接材料的填充和所述区域的利用。
3.根据权利要求1所述的方法，其中各槽内的所述引入和引出区域的形成是以这种方式实现的，即每个的末端至少部分被一对细长的，相对的，且分开的壁界定，其沿着通常与所述末端部件的所述平面垂直设置的线被分开。
4.一种焊接连接界面被置于细长的结构工字梁和基本上是平板形状的横梁连接末端部件的横梁连接侧表面之间，所述工字梁具有分开的凸缘和插入的中心腹板，所述横梁连接末端部件的侧表面的尺寸横跨所述横梁的整个末端覆盖区，以及其中所述主体横梁末端至少部分地由基本上全部共平面的、具有末端的细长凸缘界定，所述凸缘处于基本上垂至于所述横梁的长轴的平面，所述界面包括：
一对形成于所述末端部件中的分开的、细长的槽，该槽直接面对所述凸缘的所述末端，以及
焊接材料基本上填充所述槽并且结构上结合并连接所述横梁和所述末端部件。
5.根据权利要求4所述的界面，其中各所述凸缘具有分开的相对边缘，在所述边缘之间具有确定的横向尺寸，以及所述相关联的对面的槽具有分开的末端区域，其横向延伸超过所述边缘。
6.根据权利要求5所述的界面，其中各所述末端区域至少部分地被一对细长的、分开的和相对的壁界定，其沿着通常与所述末端部件的所述平面垂直设置的线被分开。
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