CN104088398B - 一种矩形钢管柱 - Google Patents

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本发明公开了一种矩形钢管柱，包括横截面均为矩形且横截面尺寸均相同的箱型短柱、第一钢管柱和第二钢管柱，箱型短柱包括内隔板和多个外钢板，内隔板通过二氧化碳气体保护焊固定于箱型短柱的内壁，箱型短柱的两端分别通过焊接固定于第一钢管柱和第二钢管柱。本方案可以在工厂制作一小段与矩形钢管柱截面尺寸相同的箱型短柱，在此箱型短柱内采用二氧化碳气体保护焊焊接内隔板，箱型短柱制作完毕后，直接与其两端的钢管柱焊接为一体，成为一节完整的矩形钢管柱。本方案省去了电渣焊工艺，不仅保证了节点域柱的壁厚满足设计要求，而且提高了节点的抗震性能，降低了工人的劳动强度，提高了加工效率和焊接质量。

Description

一种矩形钢管柱
技术领域
本发明涉及高层钢结构建筑技术领域，尤其涉及一种矩形钢管柱。
背景技术
由于矩形柱有较好的受力特性，且承载力高、抗震性能好、制作简单，所以被广泛应用在高层建筑中。在《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)以及《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)等相关的技术标准中规定，框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱内隔板，其目的是保证节点域的承载力和稳定性以及当节点域进入塑性时能更多地吸收地震能量。同时按抗震要求，梁与柱的连接宜采用柱贯通型，因而在高层钢结构建筑中，当采用四块钢板拼成的箱型柱时，应在梁柱节点域内的箱型柱内焊接横隔板。目前通常采用电渣焊工艺来焊接横隔板，但是现有技术存在工人劳动强度大，效率低，热输入大等缺点，制作成本高且焊接质量难以保证。
目前，由于逐步推广使用冷弯(热轧)矩形钢管来代替四块钢板拼成的箱型柱，所以节点可采用梁贯通式，这种方式可显著减少加工工作量，降低成本。然而，目前冷弯(热轧)矩形钢管柱规格较少，壁厚大都不超过16mm，不能满足高层建筑钢结构节点域的抗弯要求。
因此，如何提供一种满足高层建筑钢结构节点域的抗弯要求，并且降低工人的劳动强度、提高加工效率和焊接质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够满足高层建筑钢结构节点域的抗弯要求的矩形钢管柱，并且能降低工人的劳动强度、提高加工效率和焊接质量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种矩形钢管柱，包括横截面均为矩形且横截面尺寸均相同的箱型短柱、第一钢管柱和第二钢管柱，所述箱型短柱包括内隔板和多个外钢板，所述内隔板通过二氧化碳气体保护焊固定于所述箱型短柱的内壁，所述箱型短柱的两端分别通过焊接固定于所述第一钢管柱和所述第二钢管柱。
优选地，在上述矩形钢管柱中，所述内隔板的四周设有用于焊接的坡口。
优选地，在上述矩形钢管柱中，所述内隔板的数量为两个，两个所述内隔板分别与所述箱型短柱外部的H型钢梁的上翼缘和下翼缘对应设置。
优选地，在上述矩形钢管柱中，所述箱型短柱的壁厚大于16mm，所述第一钢管柱和所述第二钢管柱的壁厚均小于所述箱型短柱的壁厚。
优选地，在上述矩形钢管柱中，所述第一钢管柱和所述第二钢管柱均为冷弯矩形钢管柱。
优选地，在上述矩形钢管柱中，所述第一钢管柱和所述第二钢管柱的长度均大于所述箱型短柱的长度。
本发明提供的一种矩形钢管柱，包括横截面均为矩形且横截面尺寸均相同的箱型短柱、第一钢管柱和第二钢管柱，箱型短柱包括内隔板和多个外钢板，内隔板通过二氧化碳气体保护焊固定于箱型短柱的内壁，箱型短柱的两端分别通过焊接固定于第一钢管柱和第二钢管柱。本方案可以在工厂制作一小段与矩形钢管柱截面尺寸相同的箱型短柱，在此箱型短柱内采用二氧化碳气体保护焊焊接内隔板，箱型短柱制作完毕后，直接与其两端的钢管柱焊接为一体，成为一节完整的矩形钢管柱。本方案省去了电渣焊工艺，不仅保证了节点域柱的壁厚满足设计要求，而且提高了节点的抗震性能，降低了工人的劳动强度，提高了加工效率和焊接质量。另外，本方案中的钢管柱的长度可结合层高、受力条件、施工条件、运输条件、安装条件等因素进行设计，不仅极大限度地保证了构件质量及施工安全，还节省了成本和工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例方案提供的矩形钢管柱与钢梁连接结构示意图；
图1中：
第一钢管柱-1、箱型短柱-2、内隔板-3、第二钢管柱-4、H型钢梁-5、焊缝-6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明具体实施例方案提供的矩形钢管柱与钢梁连接结构示意图。
在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种矩形钢管柱，包括横截面均为矩形的箱型短柱2、第一钢管柱1和第二钢管柱4，箱型短柱2、第一钢管柱1以及第二钢管柱4的横截面尺寸均相同，箱型短柱2包括内隔板3和多个外钢板，多个外钢板拼焊组成箱型短柱2的矩形管柱结构，内隔板3通过二氧化碳气体保护焊固定于箱型短柱2的内壁，以满足其抗震性能，箱型短柱2的两端分别通过焊接固定于第一钢管柱1和第二钢管柱4，以构成完整的矩形钢管柱，图1中示出了箱型短柱2分别与第一钢管柱1和第二钢管柱4焊接的焊缝6。
具体的，本方案中的箱型短柱2由多个外钢板拼焊而成矩形管柱结构，具体可采用4块平板状的外钢板来进行拼焊，外钢板的形状可以为矩形、梯形或平行四边形，本方案优选四块矩形外钢板进行拼焊。
为了方便将内隔板3焊接固定于箱型短柱2的内壁，本方案优选在内隔板3的四周设置有用于焊接的坡口，如此设置，可以实现将内隔板3直接与箱型短柱2的柱壁的全熔透，从而增强焊接强度。
需要说明的是，本方案中的矩形钢管柱与不同规格的钢梁刚性连接固定时，根据不同规格的钢梁，本方案可以设置与钢梁的翼缘对应的不同板厚的内隔板3。具体的，本方案优先选用H型钢梁5与矩形钢管柱进行刚性连接，H型钢梁5具有上翼缘和下翼缘，因此，本方案需要设置上下两个内隔板3，且两个内隔板3与上翼缘和下翼缘分别对应布置，即上下两个内隔板3之间的距离等于H型钢梁5的上翼缘和下翼缘之间的距离。图1中示出了内隔板3与H型钢梁5对应布置的局部结构示意图。
需要说明的是，由于本发明方案提供的矩形钢管柱主要应用于高层钢结构建筑中梁柱节点域壁厚大于16mm的场合中，因此，本方案优选将箱型短柱2壁厚设计为大于16mm，第一钢管柱1和第二钢管柱4根据具体受力计算选用适当壁厚(壁厚一般会小于箱型短柱2的壁厚)，以保证节点域柱壁厚满足设计要求以及抗震性能要求。
需要说明的是，本方案中的第一钢管柱1和第二钢管柱4可以为冷弯矩形钢管柱或者热轧矩形钢管柱，优选地，本方案中的第一钢管柱1和第二钢管柱4均为冷弯矩形钢管柱。
为了充分发挥冷弯矩形钢管柱或热轧矩形钢管柱后期加工量小的优势以及箱型柱壁厚可调的优势，本方案中尽量将箱型短柱2的长度减小，即第一钢管柱1和第二钢管柱4的长度均大于箱型短柱2的长度，这样还可以进一步方便施工，节省成本和工期。
本方案具体实施过程如下：首先根据设计及制作要求，在工厂制作一小段与冷弯或热轧矩形钢管柱截面尺寸相同的箱型短柱2，在此箱型短柱2内采用二氧化碳气体保护焊焊接内隔板3，其中，内隔板3与箱型短柱2外部的钢梁的翼缘对应布置；可通过在内隔板3的四周打坡口，实现内隔板3与柱壁的全熔透；箱型短柱2制作完毕之后，将箱型短柱2直接与其两端的第一钢管柱1和第二钢管柱4焊接为一体，成为一节完整的矩形钢管柱。
本方案省去了电渣焊工艺，不仅保证了节点域柱的壁厚满足设计要求，而且提高了节点的抗震性能，降低了工人的劳动强度，提高了加工效率和焊接质量。另外，本方案中的钢管柱的长度可结合层高、受力条件、施工条件、运输条件、安装条件等因素进行设计，不仅极大限度地保证了构件质量及施工安全，还节省了成本和工期。
本发明针对目前在高层钢结构建筑中使用的矩形框架钢柱与H型钢梁钢接节点域内隔板焊接的特点，充分发挥冷弯矩形钢管柱或热轧矩形钢管柱后期加工量小的优势以及箱型柱壁厚可调的优势，并遵循抗震设计规范对梁柱节点采用柱贯通的指导原则，提供了一种节点域加强型的矩形钢管柱，本方案便于施工，提高了焊接质量，降低了构件的制作成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种矩形钢管柱，其特征在于，包括横截面均为矩形且横截面尺寸均相同的箱型短柱(2)、第一钢管柱(1)和第二钢管柱(4)，所述箱型短柱(2)包括内隔板(3)和多个外钢板，所述内隔板(3)通过二氧化碳气体保护焊固定于所述箱型短柱(2)的内壁，所述箱型短柱(2)的两端分别通过焊接固定于所述第一钢管柱(1)和所述第二钢管柱(4)。
2.根据权利要求1所述的矩形钢管柱，其特征在于，所述内隔板(3)的四周设有用于焊接的坡口。
3.根据权利要求1所述的矩形钢管柱，其特征在于，所述内隔板(3)的数量为两个，两个所述内隔板(3)分别与所述箱型短柱(2)外部的H型钢梁(5)的上翼缘和下翼缘对应设置。
4.根据权利要求1所述的矩形钢管柱，其特征在于，所述箱型短柱(2)的壁厚大于16mm，所述第一钢管柱(1)和所述第二钢管柱(4)的壁厚均小于所述箱型短柱(2)的壁厚。
5.根据权利要求1所述的矩形钢管柱，其特征在于，所述第一钢管柱(1)和所述第二钢管柱(4)均为冷弯矩形钢管柱。
6.根据权利要求1所述的矩形钢管柱，其特征在于，所述第一钢管柱(1)和所述第二钢管柱(4)的长度均大于所述箱型短柱(2)的长度。
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