CN108581259B - 一种异型复杂王字转箱型柱制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，它包括王字型本体、被王字型本体中间腹板贯穿的H型牛腿，本构件上部的箱型牛腿、箱型牛腿，根据自身结构特点，采用“分步制作、整体统一”的方法，减少构件的翻身次数，节省了制作周期，提高了生产效率，并且结合“一步一检，整体统筹”的方式保证了构件的制作质量，制作过程中全程采用全站仪辅助定位，保证了制作精度，为类似难度的构件制作提供了一定的经验，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种异形钢柱的制作，具体是一种异形复杂王字转箱型钢柱的制作方法。属于建筑钢结构技术领域。
背景技术
随着钢结构产业的蓬勃发展，国内大型高层建筑钢结构工程越来越多，钢结构的造型也越来越奇特，同时奇特的造型带来的就是构件制造难度的增大，特别是关键转换位置的复杂连接节点的制作。为克服复杂构件制作难点，提高构件的制作效率，缩短项目工期，如何结合构件自身的特点，采用最合理简单高效的方法完成构件的制作，不仅满足设计的受力要求，而且保证构件整体的制作精度，一直都是钢结构建筑行业全力在攻克的一个课题。
某工程位于宁波市，北至中山路，东至海晏路。地处宁波东部新城核心区域，毗邻宁波市政府，建成后将成为宁波市高端、高品质的地标性商业建筑。本工程总建筑面积约为15.18万平方米，工程包括一栋43层约208米高的办公塔楼与一栋4层约23.35米高的商业裙房；塔楼为筒中筒结构，内筒为钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙组合结构，其中外筒结构形式新颖，为巨型斜交网格结构，分布有多种复杂的节点构件。
本异形复杂王字转箱型柱节点构件，全长约7米，王字柱截面为750*950mm，板厚最厚达80mm，本节点构件由王字柱本体、H型牛腿及两个箱型牛腿组成，其中王字柱中间腹板贯穿整个构件，中间腹板与两侧箱型牛腿夹角仅为14°，因此此夹角位置的组装焊接及整体王字转箱型的制作流程是重要的制作难点。因本结构上部需与箱型钢柱相连，下部需要与王字柱相连，制作精度要求较高，如何在制作中克服整体的尺寸控制、加工精度及焊接变形等不利因素，成为构件制作的难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种异型复杂王字转箱型柱制作方法，分析构件整体的结构制定了分步制作、整体统一的制作方法，从如何制定组装焊接顺序、控制零件的组装定位及整体的焊接质量等方面着手，探究高效、高质量的制作方法，为此类异形钢柱节点的制作提供一定的制作经验。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，所述王字转箱型柱主要包括王字型本体，在所述王字型本体一端的中间腹板两侧分别设有箱型牛腿和H型牛腿，所述箱型牛腿位于H型牛腿的外侧，两个箱型牛腿之间呈一定夹角布置，两个H型牛腿与王字型本体垂直布置；所述箱型牛腿内部设置内隔板及端封板；所述箱型牛腿内部壁板上设置栓钉；所述H型牛腿的内部布置T排、加劲板和封板；所述王字型本体内部设置加劲板和封板；在所述箱型牛腿及王字型本体上设置有钢筋搭接板和连接耳板；在所述H型牛腿及王字型本体部分的外部板上布置有钢筋连接器，所述制作方法包括以下步骤：
步骤一、根据异形复杂王字转箱型柱的整体结构特点，制定“分步制作、整体统一”的整体制作方案；
步骤二、首先将构件下部的王字型柱部分进行划线定位组装，焊接王字柱翼腹板之间的主焊缝；
步骤三、待主焊缝焊接完成，检测合格后，组装定位H型牛腿的下翼缘板；
步骤四、组装定位H型牛腿中间两侧的T排，焊接T排与中间腹板、H型牛腿下翼缘板焊缝；
步骤五、组装定位H型牛腿的上翼缘板，焊接H型牛腿上翼缘板与T排的焊缝以及H型牛腿的上下翼缘板与王字型本体翼腹板的焊缝；
步骤六、待上一步工序制作检测合格后，组装定位H型牛腿及王字型本体部分的封板，经检验合格后进入下道组装工序；
步骤七、组装H型牛腿的腹板，焊接腹板与H型翼缘板的焊缝；
步骤八、将此复杂转换节点的箱型牛腿进行U型组焊，箱型牛腿内部布置栓钉浇筑混凝土以保证构件的刚度，在箱型牛腿上侧腹板组焊前，先进行内部栓钉焊接；
步骤九、上一道工序检测合格后，在箱型牛腿上侧腹板盖板前，先组焊箱型牛腿内部设置的内隔板；
步骤十、待内隔板焊缝检测合格后，组装箱型牛腿上侧的腹板，腹板一周采用单面坡口衬垫焊焊接，而后组焊两箱型牛腿的封板；
步骤十一、箱型牛腿整体完成检测合格后，组装焊接H型牛腿及王字柱本体内部的加劲板，焊接完成检测后，根据设计图纸的位置，组装焊接构件本体外侧的横纵向钢筋搭接板；
步骤十二、根据深化图纸，组焊构件本体外侧的连接耳板，根据钢柱外表面栓钉的分布位置进行划线定位，在构件对应的位置焊接钢筋连接器；待上述附属结构焊接完成检测合格后，进行后续打磨、除锈、涂装工序。
优选地，步骤二中焊接王字柱翼腹板之间的焊缝时做好焊前预热，预热温度控制在80～120℃，焊接过程中注意多次进行翻身，层间温度控制在预热温度与250℃之间，控制好焊接变形，保证本体部分的截面尺寸；焊后注意保温，后热温度在250～350℃，保温时间控制在2-3h，随后缓冷至室温。
优选地，步骤六中采用单面坡口衬垫焊，焊接时采用多层多道焊，焊接电流控制在220-300A。
优选地，步骤七中焊缝焊接完成检测合格后，可组装H型牛腿的加劲板，或等后续步骤时与王字型部分内部的加劲板同时组焊。
优选地，步骤八中采用外部焊接，内部清根的方式，保证焊缝质量；且此处由于中间板较厚，焊前预热时按照中间80mm厚的板预热温度要求进行预热，预热温度控制在80～120℃。
优选地，步骤十二中采用栓钉焊机植焊，栓钉及焊枪需与构件成90°垂直焊接。
优选地，两个箱型牛腿之间的夹角为14°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明根据构件自身整体结构特点，采用分步制作、整体统一的制作方法，装配工艺方面重点关注箱型牛腿的定位及与王字型本体中间腹板的夹角角度控制、H型牛腿内部T排及腹板定位组装、两侧箱型牛腿及王字型本体截面精度的控制。根据深化设计坐标点，采用全站仪全程进行辅助测控定位；焊接工艺方面充分考虑构件截面及零件板厚的焊接收缩变形、焊接质量控制等，从最初制定合理的坡口形式、焊接组装顺序、施焊参数的控制、焊前预热及后热措施等方面着手，保证了构件整体焊接质量以及构件的制作精度。
附图说明
图1为本发明一种异形复杂王字转箱型柱的结构示意图。
图2～图12为本发明一种异形复杂王字转箱型柱制作方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1—2，本发明涉及一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，它主要包括王字型本体，所述王字型本体的翼腹板平直，为规则的王字型，且其内壁及外部设置多排栓钉；在所述王字型本体一端的中间腹板两侧分别设有箱型牛腿和H型牛腿，所述箱型牛腿位于H型牛腿的外侧，两个箱型牛腿之间的夹角角度为14°，两个H型牛腿与王子型本体垂直布置；所述箱型牛腿内部设置内隔板及端封板；所述箱型牛腿内部壁板上设置栓钉；所述H型牛腿的内部布置T排、加劲板和封板；所述王字型本体内部设置加劲板和封板；在所述箱型牛腿及王字型本体上设置有钢筋搭接板和连接耳板；在所述H型牛腿及王字型本体部分的外部板上布置有钢筋连接器。
本实施例中的上述异形复杂王字转箱型柱的制作方法具体步骤如下：
(1)根据图1中异形复杂王字转箱型柱的整体结构特点，制定“分步制作、整体统一”的整体制作方案；
(2)参见图2所示为整体构件装焊顺序第一步：结合构件整体的结构特点，首先将构件下部的王字型柱部分进行划线定位组装，焊接王字柱翼腹板之间的焊缝，由于T型部分翼腹板板厚均厚达60mm，中间腹板板厚80mm，焊接时要注意做好焊前预热，预热温度控制在80～120℃，焊接过程中注意多次进行翻身，层间温度控制在预热温度与250℃之间，控制好焊接变形，保证本体部分的截面尺寸；焊后注意保温，后热温度在250～350℃，保温时间控制在2-3h，随后缓冷至室温；
(3)参见图3所示待主焊缝焊接完成，检测合格后，组装定位H型牛腿的下翼缘板；注意由于王字柱内部壁板上布置栓钉，可在此步前进行栓钉植焊，但栓钉一定要在封板组焊前进行植焊；
(4)参见图4，组装定位H型牛腿中间两侧的T排，焊接T排与中间腹板、H型牛腿下翼缘板焊缝；两侧的T排可安排两名焊工，对称焊接，控制焊接变形；
(5)参见图5组装定位H型牛腿的上翼缘板，焊接H型牛腿上翼缘板与T排的焊缝以及H型牛腿的上下翼缘板与王字型本体翼腹板的焊缝；
(6)参见图6待上一步工序制作检测合格后，组装定位H型牛腿及王字柱部分的封板，此两处的封板，板厚较厚，采用单面坡口衬垫焊，焊接时采用多层多道焊，此处为平焊位置，焊接电流控制在220-300A，严格控制焊接参数，减小焊接变形，经检验合格后方可进入下道组装工序；
(7)参见图7组装H型牛腿的腹板，焊接腹板与H型翼缘板的焊缝，此处焊缝焊接完成检测合格后，可组装H型牛腿的加劲板，也可等后续步骤时与王字型部分内部的加劲板同时组焊；
(8)参见图8将此复杂转换节点的箱型牛腿进行U型组焊，由于箱型牛腿内侧的翼缘板与中间腹板夹角较小，此处焊缝等级要求较高，因此采用外部焊接，内部清根的方式，保证焊缝质量；且此处由于中间板较厚，焊前预热时按照中间80mm厚的板预热温度要求进行预热；箱型牛腿内部布置栓钉浇筑混凝土以保证构件的刚度，在箱型牛腿上侧腹板组焊前，先进行内部栓钉焊接；
(9)参见图9上一道工序检测合格后，在箱型牛腿上侧腹板盖板前，先组焊箱型牛腿内部设置的内隔板；
(10)参见图10待内隔板焊缝检测合格后，方可组装箱型牛腿上侧的腹板，腹板一周采用单面坡口衬垫焊焊接，而后组焊两箱型牛腿的封板；
(11)参见图11箱型牛腿整体完成检测合格后，组装焊接H型牛腿及王字柱内部的小加劲板，焊接完成检测后，根据设计图纸的位置，组装焊接构件本体外侧的横纵向搭接板；
(12)参见图12根据深化图纸，组焊构件本体外侧的连接耳板，根据钢柱外表面栓钉的分布位置进行划线定位，采用栓钉焊机植焊，栓钉及焊枪需与构件成90°垂直焊接，以保证焊接质量，在构件对应的位置焊接钢筋连接器；待上述附属结构焊接完成检测合格后，进行后续打磨、除锈、涂装工序。
以上所述仅为本发明的一种较佳实现方案而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则范围内所做的非根本性修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于所述王字转箱型柱主要包括王字型本体，在所述王字型本体一端的中间腹板两侧分别设有箱型牛腿和H型牛腿，所述箱型牛腿位于H型牛腿的外侧，两个箱型牛腿之间呈一定夹角布置，两个H型牛腿与王字型本体垂直布置；所述箱型牛腿内部设置内隔板及端封板；所述箱型牛腿内部壁板上设置栓钉；所述H型牛腿的内部布置T排、加劲板和封板；所述王字型本体内部设置加劲板和封板；在所述箱型牛腿及王字型本体上设置有钢筋搭接板和连接耳板；在所述H型牛腿及王字型本体部分的外部板上布置有钢筋连接器，所述制作方法包括以下步骤：
步骤一、根据异形复杂王字转箱型柱的整体结构特点，制定“分步制作、整体统一”的整体制作方案；
步骤二、首先将构件下部的王字型柱部分进行划线定位组装，焊接王字柱翼腹板之间的主焊缝；
步骤三、待主焊缝焊接完成，检测合格后，组装定位H型牛腿的下翼缘板；
步骤四、组装定位H型牛腿中间两侧的T排，焊接T排与中间腹板、H型牛腿下翼缘板焊缝；
步骤五、组装定位H型牛腿的上翼缘板，焊接H型牛腿上翼缘板与T排的焊缝以及H型牛腿的上下翼缘板与王字型本体翼腹板的焊缝；
步骤六、待上一步工序制作检测合格后，组装定位H型牛腿及王字型本体部分的封板，经检验合格后进入下道组装工序；
步骤七、组装H型牛腿的腹板，焊接腹板与H型翼缘板的焊缝；
步骤八、将此复杂转换节点的箱型牛腿进行U型组焊，箱型牛腿内部布置栓钉浇筑混凝土以保证构件的刚度，在箱型牛腿上侧腹板组焊前，先进行内部栓钉焊接；
步骤九、上一道工序检测合格后，在箱型牛腿上侧腹板盖板前，先组焊箱型牛腿内部设置的内隔板；
步骤十、待内隔板焊缝检测合格后，组装箱型牛腿上侧的腹板，腹板一周采用单面坡口衬垫焊焊接，而后组焊两箱型牛腿的封板；
步骤十一、箱型牛腿整体完成检测合格后，组装焊接H型牛腿及王字柱本体内部的加劲板，焊接完成检测后，根据设计图纸的位置，组装焊接构件本体外侧的横纵向钢筋搭接板；
步骤十二、根据深化图纸，组焊构件本体外侧的连接耳板，根据钢柱外表面栓钉的分布位置进行划线定位，在构件对应的位置焊接钢筋连接器；待上述附属结构焊接完成检测合格后，进行后续打磨、除锈、涂装工序。
2.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于步骤二中焊接王字柱翼腹板之间的焊缝时做好焊前预热，预热温度控制在80～120℃，焊接过程中注意多次进行翻身，层间温度控制在预热温度与250℃之间，控制好焊接变形，保证本体部分的截面尺寸；焊后注意保温，后热温度在250～350℃，保温时间控制在2-3h，随后缓冷至室温。
3.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于步骤六中采用单面坡口衬垫焊，焊接时采用多层多道焊，焊接电流控制在220-300A。
4.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于步骤七中焊缝焊接完成检测合格后，组装H型牛腿的加劲板，或等后续步骤时与王字型部分内部的加劲板同时组焊。
5.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于步骤八中采用外部焊接，内部清根的方式，保证焊缝质量；且此处由于中间板较厚，焊前预热时按照中间80mm厚的板预热温度要求进行预热，预热温度控制在80～120℃。
6.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于步骤十二中采用栓钉焊机植焊，栓钉及焊枪需与构件成90°垂直焊接。
7.根据权利要求1所述的一种异形复杂王字转箱型柱的制作方法，其特征在于两个箱型牛腿之间的夹角为14°。
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