CN103184766A - 一种大型钢结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种大型钢结构，属于建筑领域，它包括立柱、横梁，立柱之间通过横梁和连接梁连接，其特征是立柱和横梁为箱形结构，连接梁包括横连接梁和斜连接梁；连接梁为焊接H型钢；所述箱形结构由正面板、后面板、上面板、下面板和隔板组成；正面板、后面板、上面板和下面板焊接构成四面体，隔板设置在四面体的内腔；所述连接梁由上翼缘板、下翼缘板和腹板组成，上翼缘板与下翼缘板之间通过腹板焊接。本发明使钢结构制造精度和质量得到可靠保证，自动化程度高，实行工厂化制造和流水作业，提高了劳动效率，降低工人劳动强度，实现了工厂化制造，现场安装。

Description

一种大型钢结构及其制作方法

技术领域

本发明属于建筑领域，具体涉及一种大型钢结构的制作方法。 

背景技术

近年来，许多大型工业装置、大型建筑、高层建筑设计采用钢结构。钢结构建筑向大型化、高层化发展。采用传统的钢结构制造装备和方法，制造精度无法满足质量要求，出现高强螺栓孔尺寸超标，达不到标准要求，安装质量无法保证。随着国内钢结构制造专用新装备的推出，钢结构生产线开始推广应用。 

发明内容

本发明的目的是为了适应当前建筑领域的需求，制造出高精度大型钢结构，使制造质量得到保证，实现在工厂内制造，现场安装，梁、柱安装精准。 

本发明的技术方案是：本发明所述的大型钢结构包括立柱、横梁，立柱之间通过横梁和连接梁连接。 

立柱和横梁为箱形结构，水平设置的为横梁，竖直设置的为立柱；连接梁包括横连接梁和斜连接梁；连接梁为焊接H型钢。 

所述箱形结构由正面板、后面板、上面板、下面板和隔板组成；正面板、后面板、上面板和下面板焊接构成四面体，隔板设置在四面体的内腔； 

所述连接梁由上翼缘板、下翼缘板和腹板组成，上翼缘板与下翼缘板之间通过腹板焊接。

本发明的钢结构制作工艺流程包括：下料——组装——焊接——钻孔，其中钻孔在钢结构制造过程中穿插进行。 

组装包括立柱组装、横梁组装和连接梁组装，其中立柱组装步骤是： 

（1）、隔板和下面板的组装： 

先进行隔板四边铣边，然后进行坡口加工；在下面板上划出安装线，按线组装隔板，使隔板与下面板成直角点焊牢固，完成隔板和下面板的组装；

    （2）、正面板和后面板的组装： 

正面板、后面板和隔板及下面板的组装，在正面板、后面板上划出隔板定位线，按线与隔板组装，隔板和下面板、正面板、后面板组装间隙≤0.5mm；组装点焊过程中，用箱型柱组对胎具把两侧壁板夹牢，对各部位尺寸进行复合；

（3）、上面板的组装

    安装上面板时要保证平直度，定位后要点焊牢固，然后将上面板与正面板和后面板的连接缝施焊。

所述箱型柱组对胎具包括顶紧装置、滑轨、工字梁，两根工字梁上等距离设置若干滑轨，若干滑轨平行设置在两根工字梁上，每个滑轨的两端各设置一套顶紧装置；顶紧装置由顶丝、轴套、轴耳、滑动支撑、固定支撑和摇臂组成，顶丝穿过固定支撑的轴耳并与滑动支撑固定在一起，固定支撑固定在工字梁上；轴耳设置轴套；滑动支撑设置在滑轨上，滑动支撑可以在滑轨上滑移。 

    所述连接梁的上翼缘板、下翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不小于200mm，端面、焊缝端面均打磨平整，翼缘板拼接长度不小于2倍板宽；腹板拼接宽度不小于300mm、长度不小于600mm；上翼缘板、下翼缘板采用45度斜接破口对焊，腹板采用直破口对焊，均为全熔透焊缝。 

本发明使钢结构制造精度和质量得到可靠保证，自动化程度高，实行工厂化制造和流水作业，提高了劳动效率，降低工人劳动强度，实现了工厂化制造，现场安装。 

附图说明

图1是本发明大型钢结构实施例的结构图。 

图2是本发明实施例中立柱或横梁的结构图。 

图3是图2的右视图。 

图4是图2中A-A向视图。 

图5是图2中B-B向视图。 

图6是图2中C-C向视图。 

图7是图2中D-D向视图。 

图8是图2中E-E向视图。 

图9是图2中F-F向视图。 

图10是图2中G-G向视图。 

图11是本发明实施例中双牛脚的结构图。

图12是本发明实施例中单牛脚的结构图。 

图13是本发明实施例一中连接节点的结构图（连接板与连接梁连接节点）。 

图14是本发明实施例一中长连接板的结构图。 

图15是本发明实施例一中方连接板的结构图。 

图16是本发明实施例一中连接节点的结构图（立柱与横梁和连接斜梁的连接节点）。 

图17是本发明实施例一中连接节点的结构图（立柱与连接横梁的连接节点）。 

图18是本发明立柱或横梁箱型柱组对胎具的组对结构图。 

图19是本发明中顶紧装置的结构图。 

图中，1、立柱，2、横连接梁，3、斜连接梁，5、双牛腿，6、螺栓孔，7、上翼缘板，8、腹板，9、连接板，10、焊接柱，11、下翼缘板，12、单牛腿，13、顶紧装置，14、隔板，15、底板，16、前面板，17、顶丝，18、平台， 19、 滑动支撑，20、轴耳，21、摇臂， 22、固定支撑，23、工字梁，24、滑轨。 

具体实施方式

实施例：本实施例为内蒙古博大实地5080化肥工程制造的尿素框架钢结构, 主体高度为33.8m，局部高度为59.1m，平面尺寸为46.4m×23.5m，六榀三跨，总重1700t。 

立柱为箱形柱，箱形柱规格有800×650×36×36（即箱型柱截面长800、宽650、面板厚度36 ，下述的规格含义相同）、800×650×30×30、650×650×28×28、500×500×28×28，横梁有1400×730×30×36、1400×600×30×36，以及连接梁焊接H型钢，材质为Q235C和 Q345，因立柱较长采用分三段制作。 

图1所示，大型钢结构包括立柱1、横梁2，立柱1之间通过横梁2和连接梁连接。 

立柱1为箱形结构，横连接梁2和斜连接梁3均为H型钢。 

立柱1为箱形结构,它由正面板、后面板、上面板、下面板和隔板组成；正面板、后面板、上面板和下面板焊接构成四面体，隔板设置在四面体的内腔； 

连接梁由上翼缘板7、下翼缘板11和腹板8组成，上翼缘板7与下翼缘板11之间通过腹板8焊接；

立柱1与连接梁通过连接板9和焊接柱10连接。

连接梁包括横连接梁2和斜连接梁3。 

立柱1与牛腿焊接在一起。 

立柱1预制长度为 10.5米 ～ 14.5米。 

本发明的钢结构制作工艺流程包括下料——组装——焊接——钻孔。原料采用钢板、型钢、钢管。 

下料——下料采用先进的数控切割机、带锯床、剪板机及半自动切割机进行，把板材下料成板条、筋板；型钢锯切分段。 

1、腹板、上、下翼缘板下料采用数控自动切割或半自动气割,其他可用剪板机。 

2、切割前，钢材表面沿切割线宽度50mm~80mm范围内的铁锈、油污应清除。切割后清除切口表面的毛刺、飞溅物。 

3、根据图纸，采用自动切割机下料，并对下料后的板条进行检查。下料时，板条的长度方向应加放每米0.5mm的焊接收缩余量。 

箱型立柱下料采用数控火焰切割机进行柱板切割，焊接余量为0.5mm/m。坡口为K型坡口，下料完成后进行调直校正，将其直线度控制在3mm以内。为保证柱身板拼装准确，需制备组装胎膜。组装顺序为：首先以下面板为基准，然后放出隔板与下面板的装配线组装隔板，组装左、右板进行U型组立，最后组装上面板，组装完成后进行焊接。 

组装——包括立柱组装、横梁组装和连接梁组装，立柱由上面板、下面板、左面板、右面板和隔板组成,隔板四边进行铣边后，与四块面板组装，组成箱型结构并进行点焊。 

1、隔板和下面板的组装： 

先进行隔板四边铣边，然后进行坡口加工。   

   隔板和下面板的组装：依据图纸在下面板上划出安装线，按线组装隔板。使其与下面板成直角，组装间距满足图纸及施工规范要求后点焊牢固，完成隔板和下面板的组装。

    2、组装两侧面板 

左、右面板和隔板及下面板的组装，在左、右面板上划出隔板定位线，按线与隔板组装，组装时须设临时支撑隔板。隔板和下面板、左、右面板组装间隙≤0.5mm。组装点焊过程中，用箱型柱组对胎具（图18所示），把两侧的前、后面板夹牢，对各部位尺寸进行复合，减少组对焊接过程中箱型柱的变形。

所述箱型柱组对胎具包括顶紧装置13、滑轨24、工字梁23，两根工字梁23上等距离设置若干滑轨24，若干滑轨24平行设置在两根工字梁23上，每个滑轨24的两端各设置一套顶紧装置13。 

图19所示，顶紧装置13由顶丝17、轴套、轴耳20、滑动支撑19、固定支撑22和摇臂21组成，顶丝17穿过固定支撑22的轴耳20并与滑动支撑19固定在一起，固定支撑22固定在工字梁23上。 

轴耳20设置轴套。 

滑动支撑设置在滑轨上。滑动支撑可以在滑轨上滑移。 

    3、上面板的组装 

安装上面板时要保证平直度，定位后要点焊牢固。上面板组对完成后，箱型立柱四条纵缝必须两条同时施焊，以免发生扭曲。

   横连接梁或斜连接梁由上、下翼缘板和腹板组成，三块板通过组立机进行组装，并进行点焊。 

箱型立柱、牛腿及零部件制作完成后进行柱的组装焊接。为了保证箱型立柱制造质量和精度，立柱体和牛腿在厂内进行预组装，搭设预组装平台，在平台上摆放柱体、牛腿和对应的梁，把梁的标高、方位和柱的间距按图纸尺寸进行组装，定位后进行柱体和牛腿焊接，最后焊接焊接柱。 

牛腿由钢板组焊而成，把下好料的钢板按图进行组装焊接成H型。 

牛腿与连接梁通过高强螺和连接板进行连接。 

柱头端面铣和梁端锁口 

箱型立柱顶部采用端面铣床加工。横梁两端利用锁口机进行腹板和上、下翼缘坡口加工。箱型立柱的上端面采用端面铣床铣平。四边铣去的量为2mm，表面粗糙度小于6.3μm。

箱型柱组焊：箱型立柱与牛腿组焊，先进行预组装后再焊接。然后焊接柱和下面板。 

箱型立柱的四道焊缝，采用CO2半自动气体保护焊打底，埋弧焊焊接。隔板焊缝采用CO2半自动气体保护焊及电渣焊。连接梁焊缝采用船形埋弧自动焊，其他部分焊缝采用CO2半自动气体保护焊。栓钉焊接采用螺柱焊。 

箱型柱焊接完成后进行调直矫正后进行端头切割。箱型柱涂装严格按标准除锈、刷油，箱柱柱制作完成后由专职质检人员进行检验、编号。 

对要求全焊透焊缝进行100%超声波探伤，经超声波检测要求达到全熔透。 

连接梁组装时，先进行钢板对接拼接，拼接后组装，用组立机装配成H型钢并电焊，采用埋弧自动焊进行焊接。上、下翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm，避免焊缝交叉和焊缝缺陷集中。端板、肋板等构件，不允许拼接，所有构件端面、焊缝端面均应打磨平整，保证外观质量。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm长度不应小于600mm。上、下翼缘板采用45度斜接破口对焊，腹板采用直破口对焊，均为全熔透焊缝，梁的拼接位置约在1/3梁长处。一根构件仅允许有一个工厂拼接点。 

2.4.6连接焊缝采用双面角焊缝时的焊缝外观质量标准应符合二级。 

2.4.7上、下翼缘的焊接变形通过液压矫正机矫正。 

钻孔——采用三维钻对连接梁的上、下翼缘板和腹板钻孔，连接梁三个板上的孔同时进行钻孔。 

焊接要求：焊接材料的选用 

1、 CO2气保焊焊接用焊材：

     焊丝ER50-6符合标准《碳钢焊丝》GB8110：

 2、埋弧焊焊丝和焊剂：

     焊丝应符合国标《熔化焊丝钢丝》GB/T14957-1994；焊剂应符合国标《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999的规定。

     Q235钢的焊丝焊剂型号为F4A0-H08A 

     Q345钢的焊丝焊剂型号为F5024-H08MnA

3、熔嘴电渣焊所用焊丝Q235钢：H08MnA；Q345钢：H08MnMoA。

Claims (4)

1.一种大型钢结构，包括立柱、横梁，立柱之间通过横梁和连接梁连接，其特征是立柱和横梁为箱形结构，连接梁包括横连接梁和斜连接梁；连接梁为焊接H型钢；所述箱形结构由正面板、后面板、上面板、下面板和隔板组成；正面板、后面板、上面板和下面板焊接构成四面体，隔板设置在四面体的内腔；所述连接梁由上翼缘板、下翼缘板和腹板组成，上翼缘板与下翼缘板之间通过腹板焊接。

2.根据权利要求1所述的一种大型钢结构，其特征是它的制作方法包括下料——组装——焊接——钻孔工艺环节，其中钻孔在钢结构制造过程中穿插进行；组装包括立柱组装、横梁组装和连接梁组装，其中立柱组装步骤是：

（1）、隔板和下面板的组装： 

先进行隔板四边铣边，然后进行坡口加工；在下面板上划出安装线，按线组装隔板，使隔板与下面板成直角点焊牢固，完成隔板和下面板的组装；

    （2）、正面板和后面板的组装： 

正面板、后面板和隔板及下面板的组装，在正面板、后面板上划出隔板定位线，按线与隔板组装，隔板和下面板、正面板、后面板组装间隙≤0.5mm；组装点焊过程中，用箱型柱组对胎具把两侧壁板夹牢，对各部位尺寸进行复合；

（3）、上面板的组装

    安装上面板时要保证平直度，定位后要点焊牢固，然后将上面板与正面板和后面板的连接缝施焊。

3.根据权利要求2所述的一种大型钢结构，其特征是所述箱型柱组对胎具包括顶紧装置、滑轨、工字梁，两根工字梁上等距离设置若干滑轨，若干滑轨平行设置在两根工字梁上，每个滑轨的两端各设置一套顶紧装置；顶紧装置由顶丝、轴套、轴耳、滑动支撑、固定支撑和摇臂组成，顶丝穿过固定支撑的轴耳并与滑动支撑固定在一起，固定支撑固定在工字梁上；轴耳设置轴套；滑动支撑设置在滑轨上，滑动支撑可以在滑轨上滑移。

4.根据权利要求1所述的一种大型钢结构，其特征是所述连接梁的上翼缘板、下翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不小于200mm，端面、焊缝端面均打磨平整，翼缘板拼接长度不小于2倍板宽；腹板拼接宽度不小于300mm、长度不小于600mm；上翼缘板、下翼缘板采用45度斜接坡口对焊，腹板采用直坡口对焊，均为全熔透焊缝。

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