CN107717353A - 箱型柱、梁制作工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑技术领域。目的在于提供能够有效的减少焊接变形、降低后期矫正成本的箱型柱、梁制作工法。本发明所采用的技术方案是：箱型柱、梁制作工法，包括：A、号料；B、划线；C、下料；D、坡口加工；E、主体装配；F、端板装配；G、除锈上漆。本发明通过合理的焊接顺序和焊接方式有效的减少了变形，减少了后期矫正成本，提高了经济效益。

Description

箱型柱、梁制作工法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域,具体涉及箱型柱、梁制作工法。

背景技术

随着科技的发展、社会的进步、人民生活水平的提高、生活观念和生活方式的改变，钢结构已渐渐渗透到民用建筑，而不再仅仅存在于工业建筑。尤其在超高层钢结构领域，其优越性尤为可见，与传统的混凝土结构比起来，钢结构自重小，强度高，承载力强，结构安全性高等，钢结构技术近几年来飞速发展，钢结构制造水平有了很大提高，而且在未来几年，钢结构的比重还将继续增加。箱型柱、梁是钢结构中最重要的组成构件，然而现有技术中的箱型柱、梁在加工的过程中，变形量大，在后期修复矫正的过程中花费了大量的人力物力，提高了制作成本，延长了施工周期。例如：在底翼板和两个侧翼板焊接的过程中，在一个侧翼板焊接完成后，需要等焊接部位自然冷却，然后再进行另一个侧翼板的焊接，这就极大的延长了加工周期；如果不等焊接部位完全冷却就直接进行焊接，又会由于焊接收缩不对等造成焊接变形。且现有技术中用于箱型梁、柱制作的工装结构复杂、定位效果较差，这样影响了箱型梁柱的加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供能够有效的减少焊接变形、降低后期矫正成本的箱型柱、梁制作工法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：箱型柱、梁制作工法，包括以下步骤：

A、号料：

材料到货后，根据板面幅宽确定放线方向，确定损耗最小的划线方案；

B、划线：

划线采用弹线法出线；

C、下料：

采用半自动切割机下料，切割由板边开始；

D、坡口加工；

E、主体装配：

将两个侧板和底板在组立工装上进行组装，底板水平放置，侧板保持与底板垂直放置在底板两侧，底板与侧板间隙为0-2mm；底板的两侧在坡口加工阶段形成朝上的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；组装完成后，在两个侧板之间加装若干支撑杆以控制变形；利用两个焊机沿主体长度方向同步对两个侧板与底板进行焊接，侧板与底板连接处形成单面角焊缝；

然后在节点位置组装方形的节点筋板，节点筋板的数量为两个，两个节点筋板分别位于节点位置的两端，节点筋板在坡口加工阶段于底边和侧边上形成40-50度的双面V型坡口，于顶边上形成40-50度的朝向节点位置外的单面坡口；组装完成后，利用两个焊机同步将节点筋板的两侧边与侧板焊接，待自然冷却后再将节点筋板的底边与底板焊接，节点筋板的侧边与侧板连接处、底边与底板连接处均形成双面角焊缝；

接着在两侧板内侧组装好用于托起盖板的衬板，然后组装盖板，盖板与侧板间隙为2-3mm；盖板的两侧在坡口加工阶段形成朝下的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；盖板包括与节点处相对应的第一盖板和与余下部分相对应的第二盖板，先组装并焊接第一盖板，利用两台焊机沿主体长度方向同步对两个侧板与第一盖板进行焊接；接着利用焊机对第一盖板与节点筋板的顶边进行焊接；然后组装第二盖板，第一盖板和第二盖板之间预留2-3mm的对接缝，第一盖板和第二盖板在坡口加工阶段于对接缝两侧的边上形成朝上的30度单面坡口；利用两台焊机沿主体长度方向同步对两个侧板与第二盖板进行焊接；每道焊接在上一道自然冷却后再进行，盖板与节点筋板的顶边连接处、盖板与侧板连接处均形成单面角焊缝；最后焊机在对接缝处将第一盖板和第二盖板焊接即完成主体装配；

F、端板装配：

端板包括柱顶板和柱脚板，所述柱顶板和柱脚板均包括面板和加强板，所述面板呈方形且垂直于主体，主体的每一面与面板之间均设置有一个垂直于面板的加强板；所述面板在装配前至少在面板上焊接一个加强板，利用加强板对面板进行定位，最后将面板、主体和加强板焊接即可；

G、除锈上漆。

优选的，所述组立工装包括沿主体长度方向平行排布的多根枕条，所述枕条上表面的两端分别固定设置定位立柱和顶件立柱，所述顶件立柱朝向主体的侧面固定设置顶紧调节组件，所述顶件立柱和定位立柱上均固定设置有沿主体长度方向延伸的焊机行走平台。

优选的，所述顶紧调节组件包括气缸和由气缸驱动的顶杆。

优选的，所述顶紧调节组件包括线性电机和由线性电机驱动的顶杆。

优选的，所述枕条、定位立柱和顶件立柱均由工字钢制成，相邻两根枕条的间距不大于1.5m。

优选的，所述支撑杆包括相互配合的螺纹套管和螺杆，所述螺杆的一端伸入螺纹套管内，另一端通过旋转接头与第一顶紧头连接，所述螺纹套管远离螺杆的一端与第二顶紧头连接；所述螺杆靠近旋转接头一端的周面上设置旋拧部。

优选的，所述旋拧部呈正六边形。

优选的，所述第二顶紧头朝向第一顶紧头的一面设置微型激光测距仪，所述微型激光测距仪的测量点位于第一顶紧头上，微型激光测距仪的显示板位于第二顶紧头上；所述显示板上显示的数值=实际数值+修订数值，所述修订数值=第一顶紧头沿支撑杆长度方向的厚度+第二顶紧头沿支撑杆长度方向的厚度。

本发明的有益效果集中体现在：通过合理的焊接顺序和焊接方式有效的减少了变形，减少了后期矫正成本，提高了经济效益。具体来说，本发明在箱型柱、梁的加工过程中，通过设置坡口和钝边的方式降低了变形的风险，且尽可能的采用两个焊机同步在主体的两侧进行焊接，一方面减少了加工的时间，另一方面使得主体两侧的焊缝冷却更加的同步，抵消了焊接收缩带来的变形，进一步降低了变形的风险。采用本发明所述方法制作的箱型柱、梁，一次成型合格率达到99%，极大的降低了矫正修复成本，具有极好的经济效益。在主体节点位置实现了节点筋板与盖板、侧板和底板的全满焊，提高了箱型柱、梁整体的结构强度。

附图说明

图1为底板与侧板组装后的结构示意图；

图2为底板与侧板连接位置的结构示意图；

图3为节点筋板组装后的结构示意图；

图4为节点筋板与底板连接位置的结构示意图；

图5为节点筋板与侧板连接位置的结构示意图；

图6为第一盖板组装后的结构示意图；

图7为第一盖板与侧板连接位置的结构示意图；

图8为第一盖板与节点筋板连接位置的结构示意图；

图9为第二盖板组装后的结构示意图；

图10为第一盖板和第二盖板连接位置的结构示意图；

图11为加强板组装后的结构示意图；

图12为面板组装后的结构示意图；

图13为组立工装的结构示意图；

图14为图13的俯视图；

图15为支撑杆的结构示意图；

图16为图15中所示结构一种使用状态的结构示意图。

具体实施方式

结合图1-16所示的箱型柱、梁制作工法，材料进场后严格履行验收程序，要求所有主辅材应有现有的质量证明文件，且数据与相应的材料标准相符。板材、型材表面不得有裂纹、夹杂、分层、气泡、锈蚀、划痕等缺陷，当钢材表面有锈蚀、麻点、或划痕等缺陷时，其深度不能大于该钢材厚度允许负偏差值的1／2。对材质性能指标有疑议或钢板厚度等于或大于4mm以上，有Z向机械性能要求时，应按规范进行复检。材料使用前对其外观进行检查，有裂纹、缩孔、气泡、夹渣、皱皮等缺陷的材料不得投入使用。材料使用前存在以下情况时需矫正：板带材料凸凹不平一度≥1／1000时。型材波状起伏度≥1／1000时。变形较大的用火焰加热矫正，自然时效，严禁直接用锤击或急淬火。

箱型柱、梁制作工法包括以下步骤：

A、号料：

材料到货后，根据板面幅宽确定放线方向，确定损耗最小的划线方案；当材料板长小于单榀柱最小长度时，须在下料前将长度拼接至不小于单榀柱长度。因钢板厚度小，在满足焊缝要求等级要求情况下可以不开坡口。钢板拼接焊缝错边不得大于2 mm；焊接后焊缝余高不得大于3mm。拼接焊缝等级按图纸设计要求。

B、划线：

每一箱型由四块翼板组成，因工艺限制，箱型翼板分为三种规格，分别为底板、两侧板、盖板。划线采用弹线法出线；不允许用石笔直接在钢板上划长线。划线误差应严格控制在±0.5mm内。

C、下料：

采用半自动切割机下料，切割由板边开始；即先切割生边，再切割板中线。需加工焊接坡口的零件，要求在刨边侧的有效尺寸两端打上洋冲孔，作为刨削基准。且用油漆标注坡口的型式及尺寸。

D、坡口加工在刨边机上进行。

E、主体装配：

如图1和2所示将两个侧板2和底板1在组立工装上进行组装，底板1水平放置，侧板2保持与底板1垂直放置在底板1两侧，底板1与侧板2间隙为0-2mm；底板1的两侧在坡口加工阶段形成朝上的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；组装完成后，在两个侧板2之间加装若干支撑杆6以控制变形；利用两个焊机7沿主体长度方向同步对两个侧板2与底板1进行焊接，侧板2与底板1连接处形成单面角焊缝。

结合图3-5所示，然后在节点位置组装方形的节点筋板5，节点筋板5的数量为两个，两个节点筋板5分别位于节点位置的两端，节点筋板5在坡口加工阶段于底边和侧边上形成40-50度的双面V型坡口，于顶边上形成40-50度的朝向节点位置外的单面坡口；组装完成后，利用两个焊机7同步将节点筋板5的两侧边与侧板2焊接，待自然冷却后再将节点筋板5的底边与底板1焊接，节点筋板5的侧边与侧板2连接处、底边与底板1连接处均形成双面角焊缝。

结合图6-10所示，接着在两侧板2内侧组装好用于托起盖板的衬板，然后组装盖板，盖板与侧板2间隙为2-3mm；盖板的两侧在坡口加工阶段形成朝下的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；盖板包括与节点处相对应的第一盖板3和与余下部分相对应的第二盖板4，先组装并焊接第一盖板3，利用两台焊机7沿主体长度方向同步对两个侧板2与第一盖板3进行焊接；接着利用焊机7对第一盖板3与节点筋板5的顶边进行焊接；然后组装第二盖板4，第一盖板3和第二盖板4之间预留2-3mm的对接缝，第一盖板3和第二盖板4在坡口加工阶段于对接缝两侧的边上形成朝上的30度单面坡口；利用两台焊机7沿主体长度方向同步对两个侧板2与第二盖板4进行焊接；每道焊接在上一道自然冷却后再进行，盖板与节点筋板5的顶边连接处、盖板与侧板2连接处均形成单面角焊缝；最后焊机7在对接缝处将第一盖板3和第二盖板4焊接即完成主体装配。

F、端板装配：

端板包括柱顶板和柱脚板，结合图11和12所示，所述柱顶板和柱脚板均包括面板9和加强板8，所述面板9呈方形且垂直于主体，主体的每一面与面板9之间均设置有一个垂直于面板9的加强板8；所述面板9在装配前至少在面板9上焊接一个加强板8，利用加强板8对面板9进行定位，最后将面板9、主体和加强板8焊接即可；也就是说，在整体安装柱顶板或柱脚板前，先将一个加强板8与面板9装配好，然后利用加强板8辅助对面板9进行定位。当然，安装的加强板8的数量越多，定位效果越好，当加强板8全部安装在面板9上时，利用加强板8之间的空位卡接在主体上即可实现对面板9的定位。

G、除锈上漆。

箱型柱在制作完毕后，进行焊接质量、几何形状和几何尺寸的总体检验和评定，不合格者重新矫正返修，符合要求后方可涂装油漆，油漆涂刷二道底漆。涂装前应将焊渣、焊疤、灰尘等清除干净。涂装质量要求漆膜均匀，色泽、纹理一致，吸附力强、无起皮、气泡、针孔流坠等缺陷。涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在下5-38摄氏度之间，相对湿度不应大于85%。涂装时构件表面不应有结露，涂装后4 h内应保证不受雨淋。

利用本发明所述的方式制作的563根箱型柱中，一次成型合格的达到561根，2根经简单矫正后合格，一次成型合格率达到99.6%。

本发明所述的箱型柱梁可在现有工装上组立成型，但更好的做法是，本发明所述方法采用专用组立工装，结合图13和14所示，所述组立工装包括沿主体长度方向平行排布的多根枕条10，相邻两根枕条10的间距不大于1.5m，从而确保枕条10的支撑性，枕条10顶面用水准仪测平，相邻两根枕条10上表面不平度小于2mm，整体不平度小于5mm。所述枕条10上表面的两端分别固定设置定位立柱11和顶件立柱12，所述枕条10用于放置底板1、定位立柱11、顶件立柱12、顶紧调节组件13和支撑杆共同用于定位两个侧板2。通常所述枕条10、定位立柱11和顶件立柱12均由工字钢制成。当然，也可以采用木方、方钢等进行制作，但工字钢的支撑性及结构强度更佳。所述顶件立柱12朝向主体的侧面固定设置顶紧调节组件13，所述顶紧调节组件13可调节长短，实现顶紧和放松，所述顶紧调节组件13可以是包括气缸和由气缸驱动的顶杆，当然，也可以是所述顶紧调节组件13包括线性电机和由线性电机驱动的顶杆。由于本发明采用两侧同步焊接的方式，为了便于两个焊机同时施焊，所述顶件立柱12和定位立柱11上均固定设置有沿主体长度方向延伸的焊机行走平台14，所述行走平台14供焊机移动。

组立工装在使用中，先将底板1放置在靠近定位立柱11侧的枕条10上，然后将一个侧板2在底板1一侧立起，使其紧贴定位立柱11，另一个侧板2在底板另一侧立起，顶紧调节组件13伸长后与加装在两侧板2之间的支撑柱6共同对侧板2进行定位。然后就可进行焊接，本发明所述的组立工装结构简单、对部件间的定位准确。行走平台14的设置也更加便于进行焊接操作的进行，使用方便。

本发明所述的支撑杆6可采用木方、钢管等，但由于不具备伸缩性，导致其通用性差，且相应的加工精度要求较高。为此，更好的做法是，结合图15和16所示，所述支撑杆6包括相互配合的螺纹套管15和螺杆16，所述螺杆16的一端伸入螺纹套管15内，另一端通过旋转接头17与第一顶紧头18连接，所述螺纹套管15远离螺杆16的一端与第二顶紧头19连接。所述螺杆16靠近旋转接头17一端的周面上设置旋拧部20。在使用中，工作人员可通过转动旋拧部20，控制螺杆16伸入或伸出螺纹套管15，从而实现对支撑杆6长度的调节，旋拧部20通常呈正六边形。为了便于对支撑杆6的长度进行更加精确的掌控，更好的做法是，所述第二顶紧头19朝向第一顶紧头18的一面设置微型激光测距仪21，所述微型激光测距仪21的测量点位于第一顶紧头18上。微型激光测距仪21的显示板22位于第二顶紧头19上；所述显示板22上显示的数值=实际数值+修订数值，所述修订数值=第一顶紧头18沿支撑杆6长度方向的厚度+第二顶紧头19沿支撑杆6长度方向的厚度。也就是说激光测距仪21可测量出第一顶紧头18和第二顶紧头19之间的距离，而支撑杆6实际的长度等于第一顶紧头18和第二顶紧头19之间的距离加上二者的厚度。

Claims (8)

1.箱型柱、梁制作工法，其特征在于：包括以下步骤：

A、号料：

材料到货后，根据板面幅宽确定放线方向，确定损耗最小的划线方案；

B、划线：

划线采用弹线法出线；

C、下料：

采用半自动切割机下料，切割由板边开始；

D、坡口加工；

E、主体装配：

将两个侧板（2）和底板（1）在组立工装上进行组装，底板（1）水平放置，侧板（2）保持与底板（1）垂直放置在底板（1）两侧，底板（1）与侧板（2）间隙为0-2mm；底板（1）的两侧在坡口加工阶段形成朝上的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；组装完成后，在两个侧板（2）之间加装若干支撑杆（6）以控制变形；利用两个焊机（7）沿主体长度方向同步对两个侧板（2）与底板（1）进行焊接，侧板（2）与底板（1）连接处形成单面角焊缝；

然后在节点位置组装方形的节点筋板（5），节点筋板（5）的数量为两个，两个节点筋板（5）分别位于节点位置的两端，节点筋板（5）在坡口加工阶段于底边和侧边上形成40-50度的双面V型坡口，于顶边上形成40-50度的朝向节点位置外的单面坡口；组装完成后，利用两个焊机（7）同步将节点筋板（5）的两侧边与侧板（2）焊接，待自然冷却后再将节点筋板（5）的底边与底板（1）焊接，节点筋板（5）的侧边与侧板（2）连接处、底边与底板（1）连接处均形成双面角焊缝；

接着在两侧板（2）内侧组装好用于托起盖板的衬板，然后组装盖板，盖板与侧板（2）间隙为2-3mm；盖板的两侧在坡口加工阶段形成朝下的40-50度单面坡口，且设2-4mm钝边；盖板包括与节点处相对应的第一盖板（3）和与余下部分相对应的第二盖板（4），先组装并焊接第一盖板（3），利用两台焊机（7）沿主体长度方向同步对两个侧板（2）与第一盖板（3）进行焊接；接着利用焊机（7）对第一盖板（3）与节点筋板（5）的顶边进行焊接；然后组装第二盖板（4），第一盖板（3）和第二盖板（4）之间预留2-3mm的对接缝，第一盖板（3）和第二盖板（4）在坡口加工阶段于对接缝两侧的边上形成朝上的30度单面坡口；利用两台焊机（7）沿主体长度方向同步对两个侧板（2）与第二盖板（4）进行焊接；每道焊接在上一道自然冷却后再进行，盖板与节点筋板（5）的顶边连接处、盖板与侧板（2）连接处均形成单面角焊缝；最后焊机（7）在对接缝处将第一盖板（3）和第二盖板（4）焊接即完成主体装配；

F、端板装配：

端板包括柱顶板和柱脚板，所述柱顶板和柱脚板均包括面板（9）和加强板（8），所述面板（9）呈方形且垂直于主体，主体的每一面与面板（9）之间均设置有一个垂直于面板（9）的加强板（8）；所述面板（9）在装配前至少在面板（9）上焊接一个加强板（8），利用加强板（8）对面板（9）进行定位，最后将面板（9）、主体和加强板（8）焊接即可；

G、除锈上漆。

2.根据权利要求1所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述组立工装包括沿主体长度方向平行排布的多根枕条（10），所述枕条（10）上表面的两端分别固定设置定位立柱（11）和顶件立柱（12），所述顶件立柱（12）朝向主体的侧面固定设置顶紧调节组件（13），所述顶件立柱（12）和定位立柱（11）上均固定设置有沿主体长度方向延伸的焊机行走平台（14）。

3.根据权利要求2所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述顶紧调节组件（13）包括气缸和由气缸驱动的顶杆。

4.根据权利要求2所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述顶紧调节组件（13）包括线性电机和由线性电机驱动的顶杆。

5.根据权利要求3所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述枕条（10）、定位立柱（11）和顶件立柱（12）均由工字钢制成，相邻两根枕条（10）的间距不大于1.5m。

6.根据权利要求5所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述支撑杆（6）包括相互配合的螺纹套管（15）和螺杆（16），所述螺杆（16）的一端伸入螺纹套管（15）内，另一端通过旋转接头（17）与第一顶紧头（18）连接，所述螺纹套管（15）远离螺杆（16）的一端与第二顶紧头（19）连接；所述螺杆（16）靠近旋转接头（17）一端的周面上设置旋拧部（20）。

7.根据权利要求6所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述旋拧部（20）呈正六边形。

8.根据权利要求7所述的箱型柱、梁制作工法，其特征在于：所述第二顶紧头（19）朝向第一顶紧头（18）的一面设置微型激光测距仪（21），所述微型激光测距仪（21）的测量点位于第一顶紧头（18）上，微型激光测距仪（21）的显示板（22）位于第二顶紧头（19）上；所述显示板（22）上显示的数值=实际数值+修订数值，所述修订数值=第一顶紧头（18）沿支撑杆（6）长度方向的厚度+第二顶紧头（19）沿支撑杆（6）长度方向的厚度。