CN103669588B - 钢骨构造物制造方法 - Google Patents

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內田昌克
岩乡俊二
岩乡速雄
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艾克利维特股份有限公司
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Abstract

本发明提供一种钢骨构造物制造方法。以往,建筑钢骨柱梁接合部将方形钢管柱按照建筑物层切断而以穿通隔板方式组装,复杂且花费较多制造工时数,引起隔板外周部的劣化和变形,即使不将柱按层切断,在4面箱形钢管(4面盒)柱与隔板之间也通过电渣焊接而不得不有许多焊接量,以超大输入热能进行隔板与柱的焊接,容易发生柱的裂缝及劣化。在本发明中,不将方形钢管柱按照各层切断,而将内隔板端部与方形钢管柱以小焊接量、低输入热能进行贯通孔焊接,进而,将H形钢梁以包括贯通孔焊接部在内的多层堆积的一个焊接部焊接接合,由此解决了这些问题。

Description

钢骨构造物制造方法
技术领域
[0001] 本发明设及在建筑钢骨构造物的板厚25mmW上、直径400W上的柱的柱梁接合部 中、将把内隔板的周边端部切为直角的内隔板(W下称作平滑内隔板)与梁通过柱贯通孔用 焊接直接连结的方法。
背景技术
[0002] 在W往的技术中,在建筑钢骨构造物的柱梁接合部中,接合部如图1所示,通过在 由薄钢板形成的隔板1与较短的方形钢管2之间实施焊接6而形成殺子体、将该殺子体与H形 钢梁凸缘4焊接接合7、再将该殺子体与方形钢管柱5焊接接合而构成的情况较多。在该W往 的技术中,如图2所示,殺子体的方形钢管2与隔板1的焊接6W及殺子体的隔板1与H形钢凸 缘4的焊接7使用背垫板10通过单侧焊接来实施。在该隔板1与梁凸缘4的W往焊接方法中, 进行凸缘4的接合预定端部的坡口加工后,进行背垫板10的制造及背垫板安装的点固焊接 8,实施正式焊接7。此外,隔板1与方形钢管2或5的焊接也在进行方形钢管2或5的接合预定 端部的坡口加工后,进行背垫板10的制造及背垫板安装的点固焊接8,实施隔板1与方形钢 管2或5的正式焊接6。
[0003] 在柱表面板是超过25mm的厚板的柱梁接合部中,如图4的柱横剖视图所示,经常使 用通过电渣焊接将柱5A与隔板IA焊接接合的方法。在现状中,该方法是最有效率的。在柱的 壁厚大约是25mmW下的情况下,在日本经常使用漉社或压制的方形钢管,电渣焊接法通常 不使用,使用二氧化碳气体电弧焊接法。
[0004] 如在公开特许公报08-158476中那样,公开了一种进行内隔板与梁的接合的方法, 其特征在于,在方形钢管柱上开设螺栓贯通孔,在H钢构造接头部内部安装内隔板,对该内 隔板加工阴螺纹,在该阴螺纹中,通过安装在梁端部上的端板的螺栓孔而装入高强度螺栓, 在端板侧梓紧螺母而将梁固定接合。
[000引此外,公开了在柱面或角部上设置缝隙、将隔板或金属件插入到柱内的方法。
[0006] 专利文献1:公开特许公报08-158476
[0007] 专利文献2:公开特许公报07-229243 [000引专利文献3:公开特许公报2002-146921
[0009] 专利文献4:公开特许公报平3-228938
[0010] 专利文献5:公开特许公报2007-002658
[0011] 专利文献6:公开特许公报平4-289348
[0012] 专利文献7:公开特许公报2005-264710
[0013] 在W往的建筑钢骨柱梁接合部中,几乎都用图1所示的殺子体制造,如图1及图2所 示,隔板1、方形钢管2、背垫板10、引弧板等部件较多,焊接6绕方形钢管2的周围一圈,焊接 量较多。因此,有下述问题:花费零件制造成本,并且在殺子体制造后从方形钢管柱伸出的 隔板容易弯折,发生所谓的伞形弯折现象,在隔板1与梁凸缘4之间容易发生看错。如果运样 隔板从柱伸出,则需要将建筑物外壁制作在该隔板之外,建设上相互配合变差,并且居住空 间变狭小。此外,有隔板的使用材料增加等的问题。此外,将背垫板10安装到方形钢管2的端 部内周上并进行点固焊接8花费工夫和成本。此外,由于将方形钢管2与隔板1的焊接6遍及 整周进行,所W焊接量较多,所W不仅焊接残余应力变大,而且如果使用背垫板10,则在与 部件4、5之间出现缺口而发生应力集中,成为使强度变弱的结果。
[0014] 此外,如图2所示,W往使用弧形缺口 11,但由于存在隔板1,所W该弧形缺口加工 花费工夫。即使将弧形缺口 11省略,也由于隔板1的板厚比梁凸缘4的板厚大,所W有梁凸缘 4的坡口加工较困难的方面。
[0015] 进而,一般而言钢材焊接热影响部有容易脆化的性质,W往,在两个焊接部接近的 情况下,为了不使两焊接部带来的热影响部重叠而进一步促进脆化,通常将两焊接部远离 W使该热影响部不重叠。特别是,如果两焊接部带来的焊接热影响重叠的部分露出到外面 上,则在该部分中应力集中发挥作用,而有问题。如图2所示,如果柱5与隔板1的焊接部6接 近于梁4与隔板1的焊接部7而在外面上产生夹在两焊接部间的共通的焊接热影响部,则有 该热影响部比单一的热影响部容易脆化的现象。因为运样的现象,发生柱梁接合部的脆性 破坏强度、疲劳强度及塑性变形性能下降的问题。
[0016] W往,建筑钢骨的组装在工厂中将殺子体与短尺寸梁安装而制造面板区,在该面 板区上通过焊接连接柱,通常制造为建筑物的3层的量的长度,在建设现场中使带有面板区 的柱直立后将短尺寸梁间用长尺寸梁通过螺栓接合连结来进行。该W往的施工方法中,带 有梁的柱中,虽说梁为1米左右的短尺寸,但由于有与柱正交而向2~4方向伸出的情况,所 W从工厂向现场运送的效率较差,有在建设现场中的梁彼此的使用许多螺栓的接合中花费 比焊接更多的工时数和费用的问题。
[0017] 另一方面,图3所示的内隔板方式的柱梁接合部需要将处于从方形钢管柱的端部 远离的位置的内隔板IA在内部不能良好地看到的状态下焊接接合到方形钢管内面上,此情 况下内面的焊接施工变难,并且难W使方形钢管柱5的外侧的H形钢梁凸缘与高度位置匹 配,存在难W从梁凸缘向内隔板传递应力、柱梁接合部的强度容易下降的问题。当然,在该 内隔板方式中,由于将该内隔板焊接到方形钢管内面上,所W需要将方形钢管在内隔板的 附近切断。进而,需要该切断后的对接焊接,它们的工时数需要较多。
[0018] 此外,W往采用进行由隔板和方形钢管的短管制造殺子体的小组装工序、然后在 该殺子体上安装H形钢梁的中组装、和在殺子体上安装有H形钢梁的结构上安装方形钢管柱 的大组装的方法。在该W往方法中,方形钢管柱需要按各层切断而焊接接合,有复杂而制造 工时数花费较多的问题。
[0019] 此外,在公开特许公报08-158476中,由于螺栓孔使方形钢管柱贯通,所W方形钢 管的强度下降,为了将该强度下降补偿,需要使用壁厚相当大的方形钢管柱。方形钢管柱需 要按各层切断而焊接接合。此外,在本方法中,需要相当大的端板。
[0020] 在公开特许公报07-229243中,叙述了将内隔板通过电渣焊接法接合到4面箱型钢 管柱上的方法及在柱上设置柱轴方向的缝隙而将该缝隙与内隔板在纵向上焊接的方法。它 们都使用收存在钢管柱内部的内隔板,在电渣焊接法中,即使使用背垫板,也使内隔板从柱 内面及背垫板较大地后退。该内隔板其端部被切为直角。在该电渣焊接中,在500~1000 KJ/ cm的大输入热能下进行,柱及隔板的初性、延展性容易大幅下降,而且夹在梁凸缘与隔板间 的柱钢管板受到板厚方向的焊接残余应力及来自构造的应力而容易发生层状撕裂(裂缝), 所W有问题。
[0021] 在公开特许公报2002-146921中,公开了在钢管柱的4面上设置细长的四边形的缝 隙、将内隔板端部与缝隙焊接而一体化、形成截面为T字形的焊接部的方法。在此情况下,内 隔板的外周部被切为直角。在此情况下,有在四边形的缝隙端部容易发生焊接缺陷的问题。 此外,由于没有缝隙的截面积的指定,所W有对于来自梁的力不能确保缝隙部处的安全性 的问题。此外,在柱内壁与内隔板之间没有间隙的记述,有不能稳定地得到缝隙底部的焊接 融入的问题。
[0022] 在公开特许公报平3-228938中,记载有在方形钢管柱的角部上设置横缝隙、使用 背垫板使水平加强板的边缘端部焊接固接到横缝隙内的方法。从该构造看,如申请文件的 图2所示,水平加强板不得不分割,柱内部是空桐,有不能由水平加强板充分承接住来自梁 轴方向的剪切力的缺点。此外,有难W将背垫板向密闭的较长的柱内安装的问题。
[0023] 在公开特许公报2007-002658中,公开了在方形钢管柱面上设置遍及整周的横缝 隙即沟槽、在该沟槽的内侧即方形钢管柱内部设置内隔板的方法。该方法由于方形钢管柱 与内隔板的焊接遍及整周,所W柱壁厚(板厚)和梁凸缘壁厚(板厚)越增加则沟槽的截面积 越大,有焊接量飞跃性地变大的问题,有焊接效率下降的问题。由于是遍及柱的整周的焊 接,所W有柱轴方向的焊接收缩,需要使切断后的柱轴间的弯曲及方向也正确。在此情况 下,内隔板的外周部被切为直角。此外,由于没有缝隙的截面积的指定,所W有对于来自梁 的力不能确保缝隙部处的安全性的问题。此外,在柱内壁与内隔板之间没有间隙的记述,有 不能稳定地得到缝隙底部的焊接融入的问题。
[0024] 在公开特许公报平4-289348中,应用的柱是方形钢管,没有设想4面盒。本申请是 在方形钢管柱面上在纵向即柱轴方向上将纵缝隙每个柱面开设4个贯通孔、不使用所谓的 隔板而将金属件分为4个、安装金属件的端面的突起条、将该突条部向纵缝隙中插入而与柱 焊接的方法。在该方法中有W下的问题。即,
[0025] (1)在单纯的纵缝隙中,缝隙的端部的焊接带有棱角,在焊接时容易发生缺陷。
[0026] (2)纵缝隙的个数较多,而且需要许多小螺钉固定的孔,所W花费开孔的成本。
[0027] (3)复杂的形状的金属件是分割型,对于1个柱梁接合部需要8个。因而,与隔板那 样的单纯的1片板相比花费更多成本。
[0028] (4)需要金属件的固定小螺钉,小螺钉安装的贯通孔相对于柱为截面缺损,对于小 螺钉固定时的雨水等需要保养。
[0029] (5)金属件主体为相对于梁轴方向45°的斜材,难W得到对于梁轴方向的载荷充分 的承受力。
[0030] (6)有金属件、小螺钉、许多的开孔等,零件数较多,形状复杂,难W组装,成本比隔 板方式高。对于超过25mm的柱壁厚难W使用。
[0031] 在公开特许公报2005-264710中,应用的柱是方形钢管,没有设想4面盒。公开了在 方形钢管柱面上部分地设置柱贯通的横缝隙即沟槽、在该沟槽的内侧即方形钢管柱内部设 置内隔板的方法。该方法虽然方形钢管柱与内隔板的焊接为部分性的,但沟槽的截面积成 为应焊接的对象,柱壁厚(板厚)与梁凸缘壁厚(板厚)越增加则越大,有焊接量飞跃性地变 大的问题,有焊接效率下降的问题。
发明内容
[0032] 本发明的目的是不将柱按各层切断,而防止大径柱的板厚25mmW上的建筑钢骨构 造物的柱梁接合部的柱与内隔板的大输入热能焊接带来的脆化,防止由内隔板与梁凸缘的 焊接造成的柱的层状撕裂,并且使柱与内隔板的焊接坡口加工单纯化、降低焊接量而提高 焊接效率,使柱的制造成本降低,将弧形缺口加工及背垫板省略而使梁端的焊接省力化,并 且将应力集中缓和,进而提高该接头部的强度及塑性变形性能。
[0033] 对运样的各课题进行了各种研究,结果,在公开特许公报2007-002658中也公开了 在图1及图2所示那样的由部件1和2构成的殺子体中、去除隔板的从柱的伸出、设置例如图4 所示那样的柱贯通的沟槽而将内隔板与该沟槽焊接的方法。但是,运样对于厚板的柱和内 隔板需要较大的焊接部。所W,本发明人发现了下述内容:不进行方形钢管柱的按照层的切 断,在相当于梁位置的柱面上开设比梁凸缘横截面形状稍大、使长度短到柱径的4/5W下的 贯通孔,将内隔板,使柱5与隔板1的焊接部6为贯通孔焊接,将梁4包括该贯通孔焊接部进行 焊接接合,只要如此就解决了各课题。但是,由于在封闭的方形钢管柱内不能插入内隔板, 所W在由4片钢板通过焊接组装而制造的4面盒柱中,为在焊接组装前将内隔板固定放置到 部分的长度的横向贯通孔位置上、将4面的钢板组装后将柱进行柱轴方向的纵接缝焊接、然 后将内隔板与钢管柱贯通孔焊接的次序。
[0034 ]本发明的内隔板的定义将在贯通孔W外的场所中隔板的外形的角的4角比柱内径 小的隔板称作内隔板。
[0035]所W,在有关技术方案1的发明中,在将建筑钢骨构造物的截面为四边形的4面箱 形钢管(称为4面盒)柱焊接组装的情况下,由W下的构成要素构成。发明的第1结构是,在该 4面箱形钢管柱的至少梁凸缘安装位置的柱面的板厚25mmW上的钢板即表面板上,在将截 面为四边形的4面箱形钢管柱组装之前,在水平方向上设置柱径的4/5W下的长度、梁凸缘 宽度W上的长度的圆形、楠圆形或哑铃形状的贯通孔。设为柱面的板厚25mmW上是因为,在 其W下的板厚中能够用通常的二氧化碳气体电弧焊接法容易地焊接,将贯通孔端部的外面 形状做成图6所示的端部为圆弧的长孔或图7所示的哑铃状是因为,使其端部的焊接融入变 得容易,并且在开设贯通孔时将两端用锥开孔后容易通过气体切断等将端部锥孔连结切 断。特别是因为,如果将贯通孔端部用圆弧做成更大的锥孔,则容易将两个锥孔连结并切 断。做成贯通孔是为了使隔板和钢管柱遍及柱表面板的整个厚度从柱的外面焊接接合,是 为了不易作用柱表面板的板厚方向的力而防止柱的层状撕裂。将横向贯通孔长度设为柱径 的4/5W下的长度是因为,如果为其W上的长度,则在贯通孔的柱的径向的端部上,在柱纵 接头上带有背垫板,与贯通孔干设,进而是因为焊接量也增大,效果减小。此外,使贯通孔长 度为梁凸缘宽度W上的长度且为贯通孔短径宽度W上是为了确保梁凸缘截面积而将梁的 应力可靠地向内隔板传递。发明的第2结构是,串行于梁轴的方向的隔板与柱凸缘侧面的焊 接部纵截面积的和为串行的方向的梁凸缘的横截面积的和的^^3( = 1.7321)倍W上。运是 因为梁凸缘受到的轴向载荷经由内隔板作为剪切力作用在内隔板和柱侧面的焊接部上,所 W为了作为承受力而100%承接住凸缘受到的轴向载荷而需要。发明的第3结构是,使接近 的内隔板的外周端部变平滑,在将该4面箱形钢管柱由4片钢板焊接组装之前,使用作为隔 板的定位用止动件安装在柱内面上的柱纵接头用背垫板端部,使隔板的定位变得容易。由 于内隔板外周端部较平滑,所W难W相对于贯通孔定位,所W利用该4面箱形钢管柱纵接头 的背垫板的端部位置进行定位。发明的第4结构是,在柱内面与隔板端面之间开设0.5mm~ 4mm的间隙,使贯通孔与隔板的焊接的根部的融入变得容易。如果有该间隙,则焊接根部的 热容量变小,焊接根部的融入变得容易。如果没有该间隙、柱内面与隔板端面紧贴,则该焊 接根部的融入不再容易。此外,如果有该间隙,则作为二氧化碳气体焊接的工作气体的二氧 化碳气体容易从间隙排散到背面,从存在于该间隙中的脏污产生的气体等也与二氧化碳气 体一起被排出,不易发生该根部的气孔等的缺陷。运在电渣焊接中,较大的差别是,如果开 设有背垫板与柱内面的间隙或背垫板与内隔板的间隙,则烙融金属从该间隙泄漏而出现缺 陷。
[0036] 发明的第5结构是,将该4面箱形钢管柱由4片钢板焊接组装而制造。该焊接组装 是,在柱的长度方向上安装背垫板,从柱的外面用通常埋弧焊接接合。发明的第6结构是,通 过从该4面箱形钢管柱的至少外面将该贯通孔与隔板端部焊接,进行比H形钢梁凸缘的板厚 大的板厚的内隔板与4面盒柱的焊接。使用比H形钢梁凸缘的板厚大的板厚的内隔板是为了 充分地支撑作用在梁凸缘上的载荷。发明的第7结构是,将包括该贯通孔和隔板的焊接部的 方形钢管柱与H形钢梁凸缘焊接接合。在该贯通孔和隔板的焊接部上安装H形钢凸缘,焊接 的堆高比梁凸缘的板厚扩大,所W来到钢管柱的母材为止。发明的第8结构是,该4面箱形钢 管柱由4片钢板构成,将其组装而制造,所W至少从外部的焊接是必须的,在该柱的组装完 成前,内部没有被密闭,内部的至少一部分也能够从钢管内部焊接,在隔板的向柱内部的插 入时,柱与隔板的接头能够从内面焊接。
[0037] 如果将本发明的结构通过与先行技术文献的比较来总结,则是W下运样的。表中 的符号在与本申请构成因子不一致的情况下表述为X,关于本申请构成因子没有记载表述 为A,与本申请构成因子一致的情况下表述为0。
[003引
Figure CN103669588BD00081
[0039] 本发明是为了 W先行文献2为对象而将其问题解决并改良的。如果将先行文献2与 本申请发明相比,则没有是否不包含本申请构成因子的(3、(1、6、邑、11〇'、4、1、111、9的记载。此 夕h其他哪个先行技术文献也都一致的构成因子为一半W下。特别是,"贯通孔俯视形状:长 孔或哑铃形状"、"隔板与柱表面板的焊接截面积"、"在内面与隔板之间有0.5mm~4mm的间 隙"及"柱与隔板的接头能够通过从内面的作业焊接"的构成因子是本申请发明独有的。另 夕h电渣焊接乍一看看起来是从内面的焊接,但是是在将柱组装后、通过从柱外面的贯通焊 接将柱内面与隔板焊接接合。在该电渣焊接中,背垫板通过从内面的作业将柱内面、隔板与 背垫板焊接,但柱主体与隔板主体的焊接作为作业不从内面进行。运样,即使各个构成因子 是已知的,将许多构成因子组合的情况下的复合的结构也发挥即使是本领域的技术人员也 不能容易想到的新颖性。
[0040] 有关技术方案1的发明W柱表面板壁厚为25mmW上的4面箱形钢管(4面盒)柱为对 象,其新颖性主要是W下运样。
[0041] (1)在4面箱型钢管柱组装时,将把外周面平滑地切为直角的内隔板在柱的组装前 预先装入到柱内。
[0042] (2)将在4面箱型钢管(4面盒)柱面上不是整周、而在柱径方向即横向上、在水平方 向上部分地开设的贯通孔、与内隔板焊接。因而,在此情况下,不需要对于遍及包括柱的角 部的整周的柱钢板的整个宽度及整个板厚的所有贯通孔空间的焊接。
[0043] (3)在箱型钢管柱上开口的该贯通孔的横向端部是圆弧、楠圆弧。因而,贯通孔的 俯视形状是长孔或哑铃形状。
[0044] (4)箱型钢管柱的贯通孔的横向长度是梁凸缘的宽度W上,通常是柱径的1/2左 右,但最大是柱径的4/5的长度。
[0045] (5)内隔板端部和柱贯通孔能够容易焊接。在此情况下,串行于轴的方向的内隔板 与柱表面板端面的焊接部纵截面积的和为串行的方向的梁凸缘的横截面积的和的^^3倍W 上。
[0046] (6)在内面与隔板之间有0.5mm~4mm的间隙。
[0047] (7)在箱型钢管柱中,不需要如电渣那样的500~lOOOKJ/cm的大输入热能,通过通 常的二氧化碳气体焊接,能够W通常15~40KJ/cm的低输入热能、比电渣少约75%的焊接量 和1/10W下的焊接输入热能、和10倍W上的焊接速度,进行高效率的施工。也没有柱表面板 的脆化及层状撕裂发生的担屯、。
[0048] (8)重叠在内隔板与该柱贯通孔的焊接部上而焊接接合H形钢梁,使内隔板、方形 钢管柱与梁凸缘的焊接部通过多层焊接一体化。
[0049] 同时拥有运样的新颖性的本申请发明,如果对4面箱形钢管柱使用已有的方形钢 管柱的结构,则特别在施工效率方面有各种妨碍,特别是在焊接量和焊接输入热能中有妨 碍,不是能够根据已有的发明容易想到的。特别是,将焊接量大幅减少、W小输入热能确保 高效率性不是能够容易想到的。
[0050] 在有关技术方案2的发明中,其结构如图17所示,使内隔板的板厚比梁凸缘的板厚 大,并使贯通孔的短径宽度为梁凸缘板厚W下,至少将梁凸缘安装侧的柱的内平面与内隔 板、W及从柱的外面将贯通孔与隔板焊接。在此情况下,也有将内隔板外周角部坡口加工的 情况。使内隔板的板厚比梁凸缘的板厚大是为了具有100%承接住来自梁凸缘的力的承受 力,即使有梁凸缘与内隔板的偏差,梁凸缘也收纳在内隔板端面的面内。从柱的外面将贯通 孔与内隔板焊接是不可或缺的,但使贯通孔的宽度比梁凸缘板厚小是为了使贯通孔的焊接 量减少。运是因为,如果使贯通孔的宽度比梁凸缘板厚小,则在内隔板端面部不能确保梁凸 缘的板厚量的截面积,所W将其不足量至少在组装柱之前从柱的内面将梁凸缘安装侧的柱 的内平面与内隔板焊接,将不足的梁凸缘的板厚量的截面积补偿。通常从内面的焊接和从 柱外面的焊接相连,完全融入。在完全融入的情况下,通常将内侧的焊接W底层焊接先进 行、或者在实施了内侧的焊接之后进行整凿加工,然后进行外侧的焊接,但外侧的焊接的第 1层需要W大电流确保充分的融入、融入到内侧的焊接部。另外,即使不进行完全融入,也只 要焊接的截面的合计比梁凸缘板厚大就可W。运样,也有柱的内平面与内隔板的内面焊接 不与从柱外面的焊接相连而设置未烙敷量的情况。
[0051] 在有关技术方案3的发明中,其结构是,在技术方案1~2所述的发明中,在梁凸缘 与柱的焊接部的宽度较窄侧安装加强板,至少将加强板的梁轴方向柱侧端部与柱、W及梁 轴方向梁侧端部与梁凸缘完全融入焊接。本方法的目的是为了补偿在梁端腹板与柱的焊接 部中、柱的内部是空桐、不能期待梁端腹板的弯曲力矩的负担,为了缓和梁凸缘端部侧面的 应力集中,或者为了将梁凸缘端部加强而降低梁高度。在梁凸缘与隔板的焊接部的宽度较 窄侧安装加强板是为了使从焊接部的较宽侧的超声波探伤检查变得容易。
[0052] 在有关技术方案4的发明中,其结构是,在技术方案1~3所述的发明中,其特征在 于,将4面箱型钢管角部的焊接用背垫板至少在内隔板设置位置处切断,作为用来进行内隔 板的定位的止动件而使用该焊接用背垫板。即,使柱纵接头背垫板与内隔板止动件兼用是 构成要素之一。在本申请发明中,从焊接较容易、作为如何将1片板的内隔板利用柱纵接头 用背垫板作为止动件定位并简单地装入到决定的内径的厚壁柱内的观点看,在其他专利申 请中完全没有。
[0053] 在有关技术方案1的发明中,由于对象是使截面为四边形的4面箱形钢管(4面盒) 柱,所W有将1枚板的内隔板在柱组装前预先装入到设在柱面上的贯通孔位置上的特征,在 压力成形方形钢管柱或社制钢板方形钢管柱中不能容易地将内隔板预先装入到柱内。因 而,如果运样装入到设在柱面上的贯通孔内,则贯通孔长度为柱周长约一半较小,所W能够 将焊接量大幅降低。如果与电渣焊接法比较,则焊接部的截面积为约2/3,焊接长度每柱面 一面为梁凸缘的宽度,所W柱的周向的长度平均为约1/2。因而,在此情况下,焊接量为约1/ 3。即,通过该一体化及方形钢管柱的无切断的穿通柱,将柱的切断作业去除,并且柱的焊接 量与电渣焊接方法相比降低66%左右,焊接效率提高。不需要电渣焊接法那样的在内隔板 的端部两侧设置的侧面抵接板(也称作背垫板),不再需要焊接始末端部的开孔、引弧板的 安装和除去、W及始末端处理,焊接输入热能为500~lOOOKJ/cm,相对于此,在本方法中较 低为15~45KJ/cm(通常为15~40KJ/cm),所W也没有夹在隔板与梁凸缘之间的柱凸缘的延 展性、初性的劣化及层状撕裂等裂缝的担屯、。此外,在W往的穿通隔板方式中,在穿通隔板 的上下有两处整周焊接,并且需要使施加在隔板上的焊接堆高高度为板厚的1/4,所W与穿 通隔板方式相比,焊接量减少到1/4。
[0054] 在有关技术方案1的发明中,由于预先将内隔板装入到柱内,所W不需要按层将柱 切断。不需要将柱切断与按层将柱切断的情况相比,不需要按层的大组装,柱的切断长度及 焊接应变等柱长度及梁的方向等组装精度良好。
[0055] 在有关技术方案1的发明中,由于内隔板不比柱的外面向外露出,所W没有所谓的 隔板的外缘W伞状弯曲的伞形弯折现象,有建筑物外壁安装的相互配合较好、并且建筑物 室内空间增加隔板的伸出量的效果。通过至少将柱长管部件焊接部与梁端焊接部单独焊 接、将两者连接而一体化,能够防止W往的由柱、隔板间的焊接和隔板、梁端的焊接造成的 隔板伸出部的热应变脆化。内隔板的使用材料比W往的穿通隔板减少20~50%左右,节省 资源。此外,通过将内隔板与方形钢管柱的焊接、W及包括该贯通孔焊接部的方形钢管柱梁 端焊接单独焊接、将两者连接而一体化,柱与梁的应力的传递变得平顺。进而,由于内隔板 的位置在贯通孔焊接位置处能够明确地识别,所W内隔板与梁凸缘的偏差不会成为问题。 此外,由于隔板不将方形钢管柱贯通,所W内隔板的层状撕裂也不会成为问题。
[0056] 在有关技术方案1的发明中,虽然有有关公开特许公报2002-146921的发明的缝 隙,但在4面盒那样的厚板的柱中没有缝隙的记述。
[0057] 在有关技术方案2的发明中,当然使内隔板的板厚为梁凸缘的板厚W上,但使柱贯 通孔的宽度为梁凸缘板厚W下,至少将梁凸缘安装侧的柱的内平面与内隔板焊接、W及从 柱的外面将贯通孔与内隔板焊接,分为柱的内外面进行焊接,所W有作为整体的焊接量比 从柱外部仅将单侧进行焊接更少的优点。
[0058] 在有关技术方案3的发明中,如果在内隔板与梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧 的梁端部上安装加强板,贝阳日强了不能负担梁端的腹板的弯曲力矩的量,并且也能够积极 地将梁端部强化,所W对于梁端部的破坏的安全性增加,根据情况,也能够减小梁尺寸而使 钢骨重量降低。降低钢骨重量不仅能够降低成本,还能够减少二氧化碳气体排出,有利于保 护环境。此外,如果在梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧的梁端部上安装加强板,则与安装 在焊珠宽度较宽侧相比,能够容易地实施超声波探伤检查等检查。
附图说明
[0059] 图1是W往的建筑钢骨柱梁接合部的立体图的一例。
[0060] 图2是W往的建筑钢骨柱梁接合部的方形钢管柱、隔板、梁凸缘接合部的剖视图。
[0061] 图3是表示装填在方形铜管柱内部的内隔板的施工状况的剖视图。
[0062] 图4是W往的实施电渣焊接的4面箱形钢管柱的横剖视图。
[0063] 图5是W往的实施电渣焊接的4面箱形钢管的纵剖视图。
[0064] 图6是在4面箱形钢管的面上相似于梁凸缘截面形状而开设的端部为圆弧的贯通 孔的外观图。
[0065] 图7是在4面箱形钢管的面上相似于梁凸缘截面形状而开设的哑铃状的贯通孔的 外观图。
[0066] 图8是说明柱和内隔板的焊接部剖视图、W及梁横剖视图的柱梁接合部横剖视图。
[0067] 图9是将内隔板端部插入到柱凸缘贯通孔内、将内隔板安装在4面箱形钢管内的状 态的贯通孔中央剖视图。
[0068] 图10是背垫板及隔板止动件的安装状况,图10(A)是没有背垫板及内隔板止动件 的状态,图10(B)是安装有背垫板的状态,图IO(C)是将止动件安装在隔板的一侧的状态,图 10(D)是将止动件安装在内隔板的两侧的状态。
[0069] 图11是组装前的4面盒用钢板的准备状况的说明图。预先将贯通孔开设在柱钢板 上。
[0070] 图12是将内隔板装入到4面盒用钢板的2面中的初期组装状况。
[0071] 图13是将内隔板装入到4面盒用钢板的3面中的中间组装状况。
[0072] 图14是将内隔板装入到4面盒用钢板的4面中的中间组装状况。
[0073] 图15是表示将隔板装入到4面盒钢管柱的部分贯通孔中、将内隔板与柱焊接、再在 其焊接部上对齐各焊接(肉諸溶接)后的梁端而重叠进行梁凸缘的焊接的状况的图。
[0074] 图16是将内隔板与方形钢管柱贯通孔焊接、使加强板完全融入焊接到梁凸缘的内 侧、重叠焊接到贯通孔焊接部上、将梁腹板角焊接到方形钢管柱上的剖视图。
[0075] 图17是表示使贯通孔的宽度为梁凸缘板厚W下、至少将梁凸缘安装侧的柱的内平 面和内隔板、及柱的外面和内隔板焊接的剖视图。
[0076] 图18是将内隔板与方形钢管柱进行贯通孔焊接、将梁凸缘重叠焊接在贯通孔焊接 部上、将梁腹板角焊接在方形钢管柱上的横截面俯视图。
[OOW]图19是在内隔板与梁凸缘直接连结的柱梁接合部对梁凸缘的背面实施堆焊的情 况下的纵剖视图。
[0078] 图20是在内隔板与梁凸缘直接连结的柱梁接合部对内隔板的端部两面及梁凸缘 的背面在接头焊接前预先实施了堆焊的情况下的纵剖视图。
[0079] 图21是对梁端部侧面实施了堆焊的情况下的柱梁接合部。
[0080] 图22是4面盒的焊接纵接头用的背垫板使内隔板角部贯通的情况下的说明图。
具体实施方式
[0081] [实施例1]
[0082] 在技术方案1所述的发明中,在图11~图14中表示有关本发明的实施的状况。图11 是将4面箱形钢管柱组装前的4面箱形用钢板的准备状况的说明图,预先在柱钢板上开设有 贯通孔。图12表示将内隔板装入到4面箱型钢管用钢板的2面之中的初期组装状况,W内隔 板外周被切为直角的状态将柱纵接头用背垫板横截而设置有内隔板。图13是将内隔板装入 到4面箱形钢管用钢板的3面之中的中间组装状况,图14表示将内隔板装入在4面箱形钢管 用钢板的4面之中的中间组装状况,然后,如果将钢管角部纵接头在柱轴方向上焊接,则除 了贯通孔焊接W外,钢管完成,如果将贯通孔与内隔板焊接,则4面箱型钢管柱完成。
[0083] 如图8所示,在本发明中,与梁凸缘的横截面积22C相比,梁凸缘安装的柱的两侧面 的柱与内隔板的焊接部的纵截面积22A+22B取较大为^3倍。运是因为,作用在梁凸缘上的 垂直应力需要能够承受作用在柱的两侧面的柱与内隔板的焊接部的纵截面积上的剪切力。
[0084] [实施例2]
[0085] 在技术方案1所述的发明中,在没有背垫板的状态下,需要将内隔板IA的板厚取比 贯通孔宽度大5~IOmm左右。运是为了防止焊接焊穿。如图10(B)的1例所示,在贯通孔的内 侧部分上设置背垫板IOA是W从柱外面稳定地焊接的目的使用的。在此情况下,能够通过使 内隔板IA的板厚比贯通孔宽度进行3~5mm左右的增厚来解决。运是因为背垫板防止焊接焊 穿。该背垫板既可W安装在柱侧,也可W安装在隔板侧。如果将止动件IOB安装在柱内面上, 则内隔板的设置变得容易。该止动件有如图IO(C)那样安装在内隔板的一侧的情况、和如图 10(D)那样安装在两侧的情况。也可W使背垫板和止动件为兼用。背垫板原则上安装在内隔 板的两侧,但止动件也可W是内隔板的单侧。背垫板遍及贯通孔的全长。虽然需要长度,但 止动件只要将内隔板机械地承接住就可W,长度不需要是贯通孔的全长。
[0086] [实施例3]
[0087] 本发明对方形钢管进行说明,但也适合于圆形钢管。例如,如果将圆形钢管的圆周 分割而当作方形钢管,则能够与方形钢管同样应用。在此情况下,圆形钢管至少在轴向上为 2分割,内隔板形状为圆形,梁端部形状为圆弧。
[008引[实施例4]
[0089] 在技术方案1~2所述的发明中,如图20所示,在进行内隔板IA与钢管柱5的焊接的 情况下或重叠在该焊接部22之上而将H形钢梁凸缘4完全融入焊接的情况下,在该内隔板接 合预定部位的端部两面14或该H形钢梁的接合端部背面14上预先进行堆焊的方法也是有效 的。如果预先在内隔板IA端部侧面上堆焊,则能够期待内隔板端部的板厚增加的效果,有能 够使内隔板的板厚变薄的效果。即,在内隔板IA的端部两面上堆焊的情况下,与不进行的情 况相比能够使内隔板IA的壁厚减小10~20mm左右。
[0090] [实施例引
[0091] 在技术方案1~3所述的发明中,如图21所示,是在梁凸缘端部的向柱的焊接7之 后、连接在该梁凸缘端部接头焊接部上而向凸缘的侧面堆焊21、由此将梁端部的应力集中 系数缓和、使梁端的刚性提高的方法。该堆焊尺寸优选的是,宽度为凸缘厚度左右,长度为 20~200mm,高度为3~10mm。为了应力集中缓和,优选的是在梁端上架设而逐渐使堆焊高度 变大。
[009引[实施例6]
[0093] 在技术方案1~3所述的发明中,如图15及图19所示,提出了一种钢骨构造物的制 造方法,其特征在于,不在梁凸缘端部4上设置背垫板及弧形缺口、而将梁凸缘端部4重叠在 柱5和内隔板IA的焊接部22之上并完全融入焊接。在图15中,表示上部内隔板在槽焊接中使 用背垫板的情况,表示下部内隔板在槽焊接中不使用背垫板的情况。两者也可W混合使用, 但通常统一为某一种而使用。
[0094] [实施例7]
[0095] 在有关技术方案3的发明中,在图16中,将加强板的梁轴方向的两端部进行坡口加 工,将其两端部分别向柱侧及梁凸缘侧进行完全融入焊接。该完全融入焊接有使加强板分 担梁凸缘的梁轴方向的应力的作用。并且,使梁端部的截面系数增加。此外,在将内隔板与 梁凸缘进行工厂焊接的情况下使加强板28的宽度从梁的侧端向内侧后退约IOmmW上,在用 非托架方式W朝下姿势现场焊接的情况下,在将内隔板与梁凸缘焊接时使加强板28的宽度 从梁的侧端向外侧扩大约IOmmW上。运样,能够不将梁端部的角烙化而容易地进行梁凸缘4 与加强板28的角焊接。该角焊接主要是防止加强板的压曲。安装了加强板的情况下的隔板 的板厚为加上加强板的板厚的厚度,并且加强板28需要为内隔板IA的面内。
[0096] [实施例8]
[0097] 在有关技术方案1~3的发明中,提出了一种钢骨构造物制造方法,特征在于,串行 于该梁轴的方向的内隔板与柱凸缘侧面的焊接部纵截面积的和是串行的方向的梁凸缘的 横截面积的和的^^3W上。
[009引[实施例9]
[0099] 对于技术方案1~3所述的发明,如图18所示,表示了 W下的方法:方形钢管柱5不 按照建筑物的各层将柱切断、而将2~4层的量做成穿通柱,在该方形钢管5的梁凸缘安装位 置上开设相当于梁凸缘截面形状W上的贯通孔,在该贯通孔位置27上将内隔板IA设置到方 形钢管柱5的内部,通过从方形钢管柱5的外面进行贯通孔焊接22,将方形钢管柱5与内隔板 IA焊接接合,然后,将包括该贯通孔焊接部22的方形钢管柱5与H形钢梁凸缘4焊接接合17, 来制造钢骨构造物。焊接部17可W使用背垫板10焊接、或者不使用背垫板及引弧板来焊接。 如图18所示,内隔板的形状是通过剪切而切掉了4边形的角的形状,但也可W是与方形钢管 柱内面的形状匹配的形状。为了使梁凸缘与内隔板的中屯、不偏差,且在从柱外面实施贯通 槽焊接的情况下不焊穿到柱内面,该内隔板的壁厚通常取比梁凸缘大5~15mm左右。此外, 如图8所示,在内隔板IA的板厚中央设置突起1B,将设在柱面上的贯通孔24作为导引部,用 于该内隔板的向方形钢管柱5内部的插入和固定。此外,即使梁仅为1方向,为了承受从梁作 用的应力,通常将贯通孔焊接22对箱型钢管5的面的4面进行。在梁仅在柱上架设1根的情况 下,贯通孔至少仅在梁安装的柱面上开设,在梁安装的柱面的对面侧的柱面上可W省略焊 接,在梁安装的柱面的侧面侧的柱面中,可W不是贯通孔、而将柱内面与隔板进行角焊接或 部分融入焊接。
[0100] [实施例10]
[0101] 作为技术方案1的实施例,是一种钢骨构造物制造方法,其特征在于,如图8的下侧 内隔板IA所示,使隔板的板厚比带有该带有坡口的突起部的根的宽度及贯通孔宽度大,在 带有该带有坡口的突起部的根上设置肩部,如图IO(B)或图15上部所示,使得在柱与内隔板 的焊接时不会发生焊穿,在此情况下,如图10(A)、图15下部或图20所示,不需要对于内隔板 的背垫板或堆焊。
[010引[实施例山
[0103] 在有关技术方案1~3的发明中,代替如图20所示那样对内隔板IA的端部两面进行 堆焊14,如图15的上侧内隔板及图16所示那样在内隔板IA的端部两面上通过点固焊接8安 装背垫板10的方法也是稳定地实施内隔板IA与方形钢管5的贯通孔焊接的良好的方法,是 本发明的应用例之一。在此情况下,在使用该背垫板的情况下,与不安装背垫板10的情况相 比,能够不使内隔板的厚度变大而稳定地进行贯通孔焊接22。
[0104] [实施例12]
[0105] 在有关技术方案4的发明中,在4面箱型钢管(4面盒)柱的焊接纵接头中,不将该纵 接头用的背垫板如图12~图14所示那样贯通内隔板,而在内隔板间设置背垫板。在此情况 下,为了使内隔板固定置于规定的位置,预先特定内隔板上下面的位置,将背垫板的端部匹 配于内隔板的上下面而安装到柱内面上。如果将背垫板的长度例如分割为一半,则能够容 易地进行背垫板的对位。在此情况下,4面箱型钢管角部的焊接用背垫板也兼起到内隔板的 止动件的作用,进而,由于内隔板达到柱内面角,所W有能够使梁凸缘位置靠近到柱端部为 止的优点。
[0106] 在有关技术方案1~3的发明中,在4面盒的焊接纵接头中,也可W不是使该纵接头 用的背垫板如图12~图14所示那样不将内隔板贯通而在内隔板间设置柱纵接头用背垫板 的结构,而是如图22所示那样贯通内隔板而将背垫板抵接在焊接纵接头37的背面上的方 法。在运样的情况下,内隔板的角部需要切掉背垫板的量。在使背垫板10贯通到隔板IA中的 情况下,更能够将4面盒的组装的纵接头焊接37的施工不中断而顺利地进行。另外,不使背 垫板10贯通到隔板IA中具有能够使梁凸缘接合的部分沟槽贯通孔27更靠近柱侧面附近的 优点。
[0107] 产业上的可利用性
[0108] 超过25mm的厚壁的箱型钢管柱的焊接的焊接量较多,目前大输入热能的电渣焊接 方法是主流。但是,该方法有大输入热能带来的母材劣化、裂缝等的问题,并且在焊接的起 始部(起始端部)及尾部(末端部)的准备及善后中花费大量的时间。根据本发明,焊接输入 热能较低而材质劣化较少,焊接量能够降低75%,几乎没有起始部(起始端部)及尾部(末端 部)的准备及善后,有效率,所W利用价值较大。
[0109] 附图标记说明
[0110] 1建筑钢骨柱梁接合部的隔板
[0111] IA建筑钢骨柱梁接合部的内隔板
[0112] 2隔板间的方形钢管或4面箱形钢管的短管。将由1和2构成的部件称作殺子体。 [011引 3H形钢梁
[0114] 4H形钢梁凸缘
[0115] 5由方形钢管或4面箱形钢管形成的柱
[0116] 5A 4面箱形钢管
[0117] 5F柱凸缘或表面板
[0118] 6方形钢管或4面箱形钢管与隔板的焊接
[0119] 7梁凸缘与隔板的焊接
[0120] 8点固或组装焊接
[0121] 9H形钢梁腹板
[0122] 9A腹板高度
[0123] 10背垫板及内隔板止动件的安装状况
[0124] IOA背垫板
[01巧]IOB隔板止动件
[0126] 11弧形缺口
[0127] 14对部件背面、表面或侧面施工的堆焊或者从部件背面进行的底层焊接
[012引 15レ形坡口
[0129] 15A I坡口
[0130] 17接头焊接
[0131] 20凸缘侧面、上表面或背面的堆焊
[0132] 21梁应力集中部
[0133] 22由方形钢管或4面箱形钢管形成的柱和安装内隔板的贯通孔或沟槽焊接部
[0134] 22A由4面箱形钢管形成的柱和安装内隔板的贯通孔的长度方向截面积
[0135] 22B由4面箱形钢管形成的柱和安装内隔板的贯通孔的长度方向截面积
[0136] 22C梁凸缘横截面积
[0137] 23方形钢管或4面箱形钢管与H形钢梁腹板的焊接
[0138] 24在内隔板的中央开设的贯通孔
[0139] 27在方形钢管或4面箱形钢管面上匹配于梁凸缘形状而开设的贯通孔即沟槽
[0140] 28加强板
[0141] 2化加强板的长度
[0142] 29夹在内隔板与梁凸缘的焊接部中的柱凸缘(或表面板)
[0143] 30贯通孔的宽度(间隙)
[0144] 31贯通孔的缩窄的宽度(间隙)
[0145] 32箱形钢管贯通孔(沟槽)的焊接部
[0146] 33柱内面与内隔板的焊接
[0147] 34梁端与柱的焊接
[0148] 35加强板与梁凸缘的完全融入焊接
[0149] 36加强板与柱焊接部的完全融入焊接
[0150] 37柱纵接头
[0151] 38柱内面与隔板之间的间隙

Claims (5)

1. 一种钢骨构造物制造方法,其特征在于, 在由壁厚为25mmW上的钢板焊接组装建筑钢骨构造物的截面为四边形的4面箱形钢管 柱的情况下, 不将该4面箱形钢管柱按层切断,在该4面箱形钢管柱的至少梁凸缘安装位置的柱面的 钢板上,在水平方向上设置贯通孔,所述贯通孔为梁凸缘宽度W上的长度且柱径的4/5W下 的长度,并且端部为圆形或哑铃形状,串行于梁轴的方向的内隔板与柱凸缘侧面的焊接部 纵截面积的和为串行的方向的梁凸缘的横截面积的和的VI倍W上; 使该内隔板的周边端部变平滑,在将该4面箱形钢管柱由4片钢板焊接组装的情况下, 在柱内面与内隔板外周端面之间开设0.5mm~4mm的间隙,预先在该贯通孔位置上设置该内 隔板; 从该4面箱形钢管柱的至少外面将该贯通孔与内隔板焊接,并且在将比H形钢梁凸缘的 板厚大的板厚的内隔板与方形钢管柱贯通孔焊接后,将包括该焊接部的方形钢管柱与H形 钢梁凸缘焊接接合。
2. 如权利要求1所述的钢骨构造物制造方法,其特征在于, 使内隔板的板厚比梁凸缘的板厚大,并且使贯通孔的短径宽度为梁凸缘板厚W下或在 贯通孔的柱内面侧设置坡口,至少将梁凸缘安装侧的柱的内面与内隔板从内面焊接,再从 柱的外面将贯通孔与内隔板焊接。
3. 如权利要求1或2所述的钢骨构造物制造方法,其特征在于, 在柱与梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧的梁端部上安装加强板,将加强板的至少梁 轴方向柱侧端部与柱、W及加强板的至少梁轴方向梁中央侧端部与梁凸缘完全融入焊接。
4. 如权利要求1或2所述的钢骨构造物制造方法,其特征在于, 将4面箱形钢管柱的纵焊接接头用的背垫板作为内隔板的定位止动件使用。
5. 如权利要求3所述的钢骨构造物制造方法,其特征在于, 将4面箱形钢管柱的纵焊接接头用的背垫板作为内隔板的定位止动件使用。
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