CN103225347B - 超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点及其制作方法 - Google Patents

超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点,在桁架节点区段内将巨型钢柱划分成上中下三个水平分段,上下分段分别带上环形桁架上弦牛腿和下弦牛腿,中分段内伸臂桁架连接板,中分段外带伸臂桁架牛腿和环形桁架中部牛腿。将大型超厚板节点分为单独的部分进行加工,然后在施工现场进行组装,大大提高了施工速度,缩短了工期,并能够有效降低加工难度。本发明所述的制作方法,解决了工厂化生产的问题,大大加快了制作的进度,缩短了工期,同时合理的分段设计减少了焊接的难度及工作量。

Description

超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点及其制作方法。
背景技术
[0002] 广州东塔位于广州珠江新城,地面以上111层,结构高度518米,该工程沿塔楼高度共设置了 4道伸臂桁架和6道环形桁架,所有桁架均与塔楼外筒巨型钢柱进行连接,因此造成巨型钢柱与桁架连接区段的结构非常复杂,一方面在节点范围内,所有的桁架连接牛腿和楼层钢梁均要焊接在巨型柱上,而且伸臂桁架的大连接板直接斜向插入巨型钢柱内,给巨型钢柱的加工和安装分段划分带来了极大的困难。另外,由于桁架节点区的钢板厚度较厚,钢板厚度达到130_,节点区段内钢柱高度较高,造成巨型柱节点段重量超重,节点区重量达到约300余吨,同时,节点区外形尺寸超大,无论是宽度或高度都远远超过了运输极限,所以巨型柱节点段的加工制造技术工艺在本工程中非常重要。
[0003] 因此,需要一种超高层建筑钢结构空间多层多向交汇大型超厚板节点以解决上述问题。
发明内容
[0004] 发明目的:为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点。
[0005] 技术方案:为实现上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
[0006] 一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点,所述节点包括上分段、中分段、下分段、楼层钢梁牛腿、伸臂桁架连接板、环形桁架上弦牛腿、伸臂桁架牛腿、环形桁架下弦牛腿和环形桁架中部牛腿,所述上分段、中分段和下分段依次连接,所述环形桁架上弦牛腿设置在所述上分段上,所述环形桁架中部牛腿设置在所述中分段上,所述环形桁架下弦牛腿设置在所述下分段上,所述节点的两端均设置有所述楼层钢梁牛腿,所述中分段的一侧设置有所述伸臂桁架牛腿,所述伸臂桁架连接板设置在所述上分段、中分段和下分段的内部,所述下分段和中分段之间通过所述伸臂桁架连接板连接,所述上分段和中分段之间通过所述伸臂桁架连接板连接。
[0007] 更进一步的,所述上分段、中分段和下分段均为箱体柱。
[0008] 更进一步的,所述箱体柱包括钢柱、箱体腹板、箱体腹板分块、翼缘板、盖板,所述钢柱的横截面为矩形,所述箱体腹板包括所述箱体腹板分块,所述箱体柱的外侧设置有所述翼缘板,所述箱体柱的开口处设置有所述盖板。
[0009] 更进一步的,所述伸臂桁架连接板包括两块不同厚度的钢板。
[0010] 更进一步的,两块不同厚度的钢板的厚度分别为130mm和70mm。
[0011] 本发明还公开了一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点的制作方法,包括以下步骤:
[0012] I)、分别制作节点的上分段、中分段、下分段、伸臂桁架连接板、楼层钢梁牛腿、环形桁架上弦牛腿、伸臂桁架牛腿、环形桁架下弦牛腿和环形桁架中部牛腿;
[0013] 2)、在所述上分段上划出环形桁架上弦牛腿的安装位置线,在所述中分段上划出所述伸臂桁架牛腿和环形桁架中部牛腿的安装位置线,在所述下分段上划出所述环形桁架下弦牛腿和伸臂桁架牛腿的安装位置线,然后将所述上分段、中分段和下分段进行组装并利用所述伸臂桁架连接板进行固定连接;
[0014] 3)、按照步骤2)的安装位置线,将楼层钢梁牛腿、环形桁架上弦牛腿、伸臂桁架牛腿、环形桁架下弦牛腿和环形桁架中部牛腿安装在节点上。
[0015] 有益效果:与现有技术相比,本发明的超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点在桁架节点区段内将巨型钢柱划分成上中下三个水平分段,上下分段分别带上环形桁架上弦牛腿和下弦牛腿,中分段内伸臂桁架连接板,中分段外带伸臂桁架牛腿和环形桁架中部牛腿。将大型超厚板节点分为单独的部分进行加工,然后在施工现场进行组装,大大提高了施工速度,缩短了工期,并能够有效降低加工难度。本发明所述的制作方法,解决了工厂化生产的问题,大大加快了制作的进度,缩短了工期,同时合理的分段设计减少了焊接的难度及工作量。
附图说明
[0016] 图1为本发明的超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点的结构示意图;
[0017] 图2为本发明节点的上分段的结构示意图;
[0018] 图3为本发明节点的中分段的结构示意图;
[0019] 图4为本发明节点的下分段的结构示意图;
[0020] 图5为本发明的伸臂桁架连接板的结构示意图;
[0021] 图6为本发明的伸臂桁架牛腿的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0023] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所不,本发明的超闻层空间多层多向交汇大型超厚板节点,节点包括上分段11、中分段22、下分段33、楼层钢梁牛腿1、伸臂桁架连接板2、环形桁架上弦牛腿3、伸臂桁架牛腿4、环形桁架下弦牛腿5和环形桁架中部牛腿6。其中,上分段11、中分段22、下分段33、楼层钢梁牛腿1、伸臂桁架连接板2、环形桁架上弦牛腿3、伸臂桁架牛腿4、环形桁架下弦牛腿5和环形桁架中部牛腿6分别单独制作而成。上分段
11、中分段22和下分段33均为箱体柱,依次连接。箱体柱包括钢柱、箱体腹板、箱体腹板分块、翼缘板、盖板,钢柱的横截面为矩形,箱体腹板包括箱体腹板分块,箱体柱的外侧设置有翼缘板,箱体柱的开口处设置有盖板。
[0024] 环形桁架上弦牛腿3设置在上分段11上,环形桁架中部牛腿6设置在中分段22上,环形桁架下弦牛腿5设置在下分段33上。节点的两端均设置有楼层钢梁牛腿I。中分段22的一侧设置有伸臂桁架牛腿4,伸臂桁架连接板2设置在上分段11、中分段22和下分段33的内部,下分段33和中分段22之间通过伸臂桁架连接板2连接,上分段11和中分段22之间通过伸臂桁架连接板2连接。伸臂桁架连接板2包括两块不同厚度的钢板。本发明中,两块不同厚度的钢板的厚度分别为130mm和70_。
[0025] 本发明还公开了一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点的制作方法,包括以下步骤:
[0026] I)、分别制作节点的上分段11、中分段22、下分段33、伸臂桁架连接板2、楼层钢梁牛腿1、环形桁架上弦牛腿3、伸臂桁架牛腿4、环形桁架下弦牛腿5和环形桁架中部牛腿6 ;
[0027] 2)、在上分段11上划出环形桁架上弦牛腿3的安装位置线,在中分段22上划出伸臂桁架牛腿4和环形桁架中部牛腿6的安装位置线,在下分段33上划出环形桁架下弦牛腿5和伸臂桁架牛腿4的安装位置线,然后将上分段11、中分段22和下分段33进行组装并利用伸臂桁架连接板2进行固定连接;
[0028] 3)、按照步骤2的安装位置线,将楼层钢梁牛腿1、环形桁架上弦牛腿3、伸臂桁架牛腿4、环形桁架下弦牛腿5和环形桁架中部牛腿6安装在节点上。
[0029] 由于整个复杂节点分三段制作组装,三段个制作完成后,进行组装构成超高层建筑钢结构空间多层多向交汇大型超厚板复杂节点,上分段11、中分段22和下分段33中中分段22最为繁琐,故对中分段22展开详细论述,上分段11、下分段33制作技术基本遵循中分段22的流程和要点,触类旁通。
[0030] 中分段22为箱体柱,其上设置有伸臂桁架连接板2、伸臂桁架牛腿4和环形桁架中部牛腿6,各部分的制作工艺如下:
[0031] A:箱体柱的制作工艺
[0032] (I)箱体总装胎架的设置
[0033] 在重型平台上划出钢柱的中心线、分段位置线及两端企口位置线,然后进行胎架模板的设置,胎架设置后必须对模板上口进行检查,其上口水平度误差不得大于0.5mm,胎架检查合格后方可使用。
[0034] (2)箱体腹板分块的组装定位
[0035] 胎架设置检查合格后,将腹板焊好的板单元分块吊上胎架进行定位,定对平台上的中心线和分段位置线、以及四角水平度,与胎架定位固定。
[0036] (3)箱体腹板单元分块间的组装定位
[0037] 按相同的组装定位方法,将另一块腹板单元分块进行组装定位,保证腹板单元分块间的组装间隙、分段位置线和四角水平度,然后与胎架定位固定。
[0038] (4)箱体中间腹板分块的组装
[0039] 腹板单元定位后,组装中间腹板单元分块,与腹板单元进行定位,定对腹板的垂直度以及组装间隙、分段位置线等,并用斜撑进行固定牢固。
[0040] (5)箱体中间腹板两侧腹板分块的组装
[0041] 箱体中间腹板分块组装后,安装箱体中间两侧腹板,与中间竖向腹板及翼缘板进行定位固定,定对分段位置、组装间隙等。
[0042] (6)箱体外侧翼缘板分块的组装
[0043] 中间腹板分块组装后,即进行组装外侧翼缘板单元分块,与中间腹板的组装定位要求相同,并用斜撑进行固定。
[0044] (7)箱体盖板
[0045] 最后进行盖板,按腹板单元的组装要求进行定位安装,为保证盖板单元与箱体内腹板的组装间隙,可采用压重箱配合定位,定对分段位置、水平度等。
[0046] (8)分段拆开加强及焊接
[0047] 分段间对合标记标注后,即将箱体分段拆开进行焊接,对于较小的箱体,由于拆开后呈开口状,箱体的刚度较弱,需进行加强,加强采用在开口处增设支撑的方法以保证箱体在焊接过程中产生变形,分段拆开及加强。
[0048] (9)箱型分段的焊接方法和焊接顺序
[0049] 箱型柱整体组装完成后,经检测合格,拆开即可进行箱体的焊接,焊前先进行预热,焊接采用手工0)2气保护焊打底焊,内部焊接采用双数焊工进行对称焊接,对于较长的焊缝,采用分段退焊法进行焊接;外部焊接采用埋弧自动焊接,焊接先焊竖向角焊缝,后焊平角焊缝,焊后探伤检测。
[0050] (10)钢柱二端面机械加工和坡口切割
[0051] 钢柱焊接探伤后,将钢柱分段移至端面机加工平台,在平台上定好钢柱分段的中心线和水平度,进行钢柱端面的端铣加工,端铣后进行下部与柱底板的焊接坡口切割。
[0052] (11)分段间的对合标记
[0053] 箱体矫正端面加工结束后,将分段重新在胎架上进行组装定位,在分段处用洋冲打上对合标记,作为分段端部加工以及现场安装的基准线。
[0054] 伸臂桁架连接板的制造工艺
[0055] 伸臂桁架连接板组合件主要由二块通过不同厚度的厚板对接而成,节点板外形尺寸较大且厚度较厚,中间连接段最大厚度为130mm,单块连接板重量达到28.5吨,整个部件达到60吨,周边采用缀板连接,且双面均布满栓钉。
[0056] 制造工艺如下。
[0057] (I)平台划线
[0058] 按连接板的外形尺寸和相对中心位置线,在平台上划出连接板的外轮廓线、中心线等,然后划出胎架位置线。
[0059] (2)组装胎架设置
[0060] 根据平台上的胎架位置线,设立胎架模板,胎架设置后其上表面水平度误差不得大于0.5_,胎架设置后应提交验收。
[0061] (3)不同厚度钢板的对接拼板
[0062] 先将中间130mm最板吊上胎架,然后把70mm板与之组装对接拼板,最后与二端35mm板进行对接拼板,连接板拼板后进行探伤和矫正。
[0063] (4)栓钉组装焊接
[0064] 连接板拼板对接后,在连接板上划出栓钉的安装位置线,用专用碰焊机进行栓钉的焊接。
[0065] (5)连接板间局部构件组装焊接
[0066] 栓钉组装后,将连接板重新与胎架进行定位,组装与伸臂桁架连接端口处的部分构件,同时在连接板的中部设置部分临时支撑角钢,以便增加连接板组装后的刚度,使运输和吊装时不易产生变形。
[0067] (6) 二块连接板的组装
[0068] 将另外一块连接板进行组装,定对相对位置和二个方向的中心线,同时线装二块连接板间的周边缀板,然后进行焊接。
[0069]:伸臂桁架牛腿的制造工艺
[0070] 伸臂桁架牛腿为伸臂桁架与巨形钢柱连接处组合构件,与插入巨柱内的连接板相连,由于牛腿节点钢板厚度厚达130_、外形尺寸较大,重量较重达近40吨,因此将其单独作为一个分段进行制造,加工工艺见后述。
[0071] (I)牛腿节点胎架调置及腹板定位
[0072] 在平台上划出节点的外形轮廓线和相关中心线,设立胎架模板,保证胎架的水平度,然后将其中一块节点的腹板与胎架进定位。
[0073] (2)节点内加劲肋的组装焊接
[0074] 腹板定位后,即进行划线安装牛腿内部的加劲肋,加劲肋安装后即与腹板先行焊接,焊后进行局部矫正。
[0075] (3)另一块腹板的封板组装焊接
[0076] 箱体内部焊接后,将另一块腹板进行组装,定对相对位置和四角水平度,特别是二侧连接端面的垂直度、开挡尺寸等,组装后即进行焊接。
[0077] (4)牛腿中间箱体腹板的组装焊接
[0078] 节点整体焊接后,进行局部矫正,然后重新与胎架定位,组装节点中间与伸臂桁架连接的箱体腹板,组装时必须控制好箱体的开挡尺寸和端面垂直度等相对位置,然后进行焊接。
[0079] (5)节点的对合标记
[0080] 伸臂桁架牛腿节点整体组装焊接后,为便于现场安装,应将相关的安装标记驳至节点腹板上,将所有的牛腿中心线、对接处的对合位置线等用洋冲印驳至节点的腹板上。
[0081] 柱分段与环形桁架牛腿的组装方案
[0082] (I)组装胎架和巨柱的定位
[0083] 巨柱与环形桁架的组装采用立式组装的方法,即将巨型柱分段正置于胎架上进行组装,在平台上划出钢柱的十字中心线、环形桁架牛腿的投影中心线、端面企口线等,然后设立胎架,胎架必须保证水平,然后将巨柱分段吊上胎架进行定位,定对中心线和垂直度等,然后在箱体壁板上划出牛腿的安装位置线。
[0084] (2)环形桁架牛腿的组装焊接
[0085] 巨柱定位后,将环形桁架的牛腿吊上胎架与巨柱进行定位组装,定对相对位置以及平台上的中心线等,定位后提交检查并焊接,对于节点超宽处,留一侧的牛腿不焊,到现场进行组装。
[0086] (3)楼面钢梁牛腿安装划线
[0087] 根据箱体中心线和端面基准线在箱体壁板上划出楼层位置线和相关基准线,同时应划出吊马位置线并提交验收。
[0088] (4)楼面钢梁牛腿组装焊接
[0089] 根据箱体壁板上楼层钢梁的安装位置线,进行箱体上楼层钢梁牛腿和吊马的组装,定对牛腿的水平度、垂直度、眼孔尺寸等相对位置,然后用CO2气保护焊进行焊接。
[0090] E:其它扼要说明
[0091] 按照以上的流程要点,分别制作上分段11、中分段22和下分段33,制作完成后最后进行上分段11、中分段22和下分段33的整体组装焊接,形成一种超高层建筑钢结构空间多层多向交汇大型超厚板复杂节点。节点分三段各自进行制作,最后组装焊接形成构件,部分牛腿还需要现场进行焊接。
[0092] 与现有技术相比,本发明的超高层建筑钢结构空间多层多向交汇大型超厚板节点在桁架节点区段内将巨型钢柱划分成上中下三个水平分段,上下分段分别带上环形桁架上弦牛腿和下弦牛腿,中分段内伸臂桁架连接板,中分段外带伸臂桁架牛腿和环形桁架中部牛腿。将大型超厚板节点分为单独的部分进行加工,然后在施工现场进行组装,大大提高了施工速度,缩短了工期,并能够有效降低加工难度。本发明的制作方法,解决了工厂化生产的问题,大大加快了制作的进度,缩短了工期,同时合理的分段设计减少了焊接的难度及工作量。

Claims (4)

1.一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点,其特征在于,所述节点包括上分段(11)、中分段(22)、下分段(33)、楼层钢梁牛腿(I)、伸臂桁架连接板(2)、环形桁架上弦牛腿(3)、伸臂桁架牛腿(4)、环形桁架下弦牛腿(5)和环形桁架中部牛腿(6),所述上分段(11)、中分段(22)和下分段(33)依次连接,所述环形桁架上弦牛腿(3)设置在所述上分段(11)上,所述环形桁架中部牛腿(6)设置在所述中分段(22)上,所述环形桁架下弦牛腿(5)设置在所述下分段(33)上,所述节点的两端均设置有所述楼层钢梁牛腿(I),所述中分段(22)的一侧设置有所述伸臂桁架牛腿(4),所述伸臂桁架连接板(2)设置在所述上分段(11)、中分段(22)和下分段(33)的内部,所述下分段(33)和中分段(22)之间通过所述伸臂桁架连接板(2)连接,所述上分段(11)和中分段(22)之间通过所述伸臂桁架连接板(2)连接,所述上分段(11)、中分段(22)和下分段(33)均为箱体柱,所述伸臂桁架连接板(2)包括两块不同厚度的钢板。
2.如权利要求1所述的超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点,其特征在于,所述箱体柱包括钢柱、箱体腹板、箱体腹板分块、翼缘板、盖板,所述钢柱的横截面为矩形,所述箱体腹板包括所述箱体腹板分块,所述箱体柱的外侧设置有所述翼缘板,所述箱体柱的开口处设置有所述盖板。
3.如权利要求1所述的超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点,其特征在于,两块不同厚度的钢板的厚度分别为130mm和70mm。
4.一种超高层空间多层多向交汇大型超厚板节点的制作方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)、分别制作节点的上分段(11)、中分段(22)、下分段(33)、伸臂桁架连接板(2)、楼层钢梁牛腿(I)、环形桁架上弦牛腿(3)、伸臂桁架牛腿(4)、环形桁架下弦牛腿(5)和环形桁架中部牛腿(6); 2)、在所述上分段(11)上划出楼层钢梁牛腿(I)和环形桁架上弦牛腿(3)的安装位置线,在所述中分段(22)上划出所述伸臂桁架牛腿(4)和环形桁架中部牛腿(6)的安装位置线,在所述下分段(33)上划出所述楼层钢梁牛腿(I)、环形桁架下弦牛腿(5)和伸臂桁架牛腿(4)的安装位置线,然后将所述上分段(11)、中分段(22)和下分段(33)进行组装并利用所述伸臂桁架连接板(2)进行固定连接; 3)、按照步骤2)的安装位置线,将楼层钢梁牛腿(I)、环形桁架上弦牛腿(3)、伸臂桁架牛腿(4)、环形桁架下弦牛腿(5)和环形桁架中部牛腿(6)安装在节点上。
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