CN110359632A - 一种伞形钢管束柱及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种伞形钢管束柱及安装方法，所述伞形钢管束柱包括：钢管束支撑结构，其下端固装于安装面上，上端与伞式钢管桁架固接，用于支撑安装伞式钢管桁架；以及伞式钢管桁架，设置于钢管束支撑结构上方，包括顶部节点以及多榀平面弧型桁架，平面弧型桁架沿周向固装在顶部节点侧壁形成伞形结构，而平面弧型桁架的下端汇于一处形成用于与钢管束支撑结构上端固接的连接端；所述方法包括以下步骤：将整体分解为个体，然后组合钢管束支撑结构，在工地现场组合成立体桁架，最后将上下两部分结构在其轴线位置依次安装。本发明的有益效果是：具备钢管桁架与钢管结构的优点，满足结构受力与建筑造型要求；运输简单，提高了生产效率和保证了质量，简化生产工序。

Description

一种伞形钢管束柱及安装方法

技术领域

本发明涉及一种伞形钢管束柱及安装方法。

背景技术

随着社会、经济的快速发展，一大批新建和扩建的建筑造型新颖奇特，且多为地方标志性建筑，给钢结构设计及制作安装带来了新的挑战。圆顶造型的屋面也广泛地应用于建筑结构中，若采用箱形或H型杆件，则对于加工制作增加了难度。由于圆顶曲面的线形，导致杆件的翼腹板将出现扭曲线形，为达到建筑效果，箱形或H型杆件的翼腹板均需要单块零件板进行曲形下料、弯扭成形加工。曲形板件下料降低了钢材利用率；弯扭成形加工难度大，并非所有钢结构加工厂家均能够成形加工。另外，弯扭构件的组装焊接变形无法有效地控制，满足设计要求。一种伞形钢管束柱为钢管束柱与钢管桁架的组合结构，钢管桁架结构因其具有优美的外观，合理的受力特点以及优越的经济性，在现代空间场馆类建筑中等得到了广泛的应用。钢管桁架既能很好的满足建筑造型要求，又能够使结构达到安全，实用经济等性能指标，营造了美学与力学的完美结合的设计理念。钢管结构管壁一般较薄，截面回转半径较大，故抗压和抗扭性能好。并且具有流体动力特性好、加工便利、易于利用钢管外观简洁的特点表达其建筑意图等优点。

发明内容

为了克服以上问题，本发明的目的是提供一种伞形钢管束柱及其安装方法，同时具备了钢管桁架与钢管结构的优点，满足结构受力与建筑造型要求。

本发明所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于，包括：

钢管束支撑结构，其下端固装于安装面上，上端与伞式钢管桁架固接，用于支撑安装伞式钢管桁架；

以及伞式钢管桁架，设置于钢管束支撑结构上方，包括顶部节点以及多榀平面弧型桁架，平面弧型桁架沿周向固装在顶部节点侧壁形成伞形结构，而平面弧型桁架的下端汇于一处形成用于与钢管束支撑结构上端固接的连接端。

所述钢管束支撑结构包括用于固装于安装面上的柱底板、用于固定支撑钢管束的端封板以及多根由支撑钢管构成的钢管束，所述钢管束的下端与柱底板固接，并且端封板封装在钢管束中心的轴向间隙顶部，用于实现钢管束间隙的密封；所述钢管束的上端与伞式钢管桁架的连接端固接，并保持钢管束中心轴与伞式钢管桁架中心轴重合。

所述支撑钢管包括分为上、下两段，其中下段为直管段，上段为向外翻的弯管段；直管段与柱底板垂直固接，且直管段两两相互贴紧围成一中空结构，且中空结构在两相邻直管段的外围形成一圈轴向外凹槽，弯管段的端部与伞式钢管桁架固接。

所述钢管束支撑结构还包括圆钢，其中圆钢卡入相邻支撑钢管形成的轴向外凹槽内，并且圆钢下端垂直安装在柱底板上，用于实现钢管束与柱底板之间的定位。

所述平面弧型桁架与支撑钢管一一对应，平面弧型桁架包括桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆以及斜腹杆，所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆外端固接，桁架上弦杆内端与顶部节点外壁固接，桁架下弦杆内端与相应的支撑钢管的弯管端部固接；直腹杆两端分别与桁架上弦杆外端与桁架下弦杆固接；斜腹杆一端与顶部节点外壁固接，斜腹杆另一端与桁架下弦杆固接。

所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆在柱底板上的投影重合，并且桁架上弦杆、桁架下弦杆均向下弯曲。

顶部节点位于钢管束支撑结构中心轴上。

所述伞式钢管桁架由一个顶部节点以及4榀平面弧型桁架构成，其中平面弧型桁架所在平面均为平行于钢管束支撑结构中心轴的垂面，4榀平面弧型桁架沿顶部节点周向均匀设置。

根据本发明所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据钢柱结构特征，将整体分解为个体，亦即将钢柱划分为钢管束支撑结构、伞式钢管桁架两大部分，并将伞式钢管桁架划分为两部分：其中一部分包括至少一个1榀伞式钢管桁架与顶节点，另一部分为剩余的伞式钢管桁架；

(2)采用卧装方式，先将支撑钢管与圆钢组装焊成束状组构的钢管柱，再将柱底板、端封板等与之组装焊接，并交验后矫正；

(3)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆等组装焊接成平面弧形桁架，并交验后矫正；

(4)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆、顶部节点等组装焊接成一体，并交验后矫正；

(5)采用立装方式，将伞式钢管桁架划分为两部分焊成一体，并交验后矫正；

(6)在伞式钢管桁架轴线位置，定位并临时固定钢管束支撑结构，测量校正合格后，拧紧锚栓螺母，并对于钢管束支撑结构的柱脚进行二次灌浆；

(7)待柱脚二次灌浆的混凝土强度达到设计值后，将已焊合格的伞式钢管桁架采用吊装机械吊至钢管束支撑结构上方定位、校正、焊接；

(8)检验、矫正。

本发明的有益效果是：同时具备了钢管桁架与钢管结构的优点，满足结构受力与建筑造型要求；解决了空间结构钢结构工厂至工地的运输困难，提高了生产效率和保证了质量，满足设计要求，简化生产工序。

附图说明

图1为本发明的轴测示意图；

图2为本发明的钢管束支撑结构平面示意图。

图3为本发明的加工单元划分示意图。

图4是本发明的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的一种伞形钢管束柱，包括：

钢管束支撑结构1，其下端固装于安装面上，上端与伞式钢管桁架固接，用于支撑安装伞式钢管桁架；

以及伞式钢管桁架2，设置于钢管束支撑结构1上方，包括顶部节点21以及多榀平面弧型桁架22，平面弧型桁架22沿周向固装在顶部节点21侧壁形成伞形结构，而平面弧型桁架22的下端汇于一处形成用于与钢管束支撑结构1上端固接的连接端。

所述钢管束支撑结构1包括用于固装于安装面上的柱底板11、用于固定支撑钢管束的端封板12以及多根由支撑钢管13构成的钢管束，所述钢管束的下端与柱底板11固接，并且端封板12封装在钢管束中心的轴向间隙顶部，用于实现钢管束间隙的密封；所述钢管束的上端与伞式钢管桁架2的连接端固接，并保持钢管束中心轴与伞式钢管桁架中心轴重合。

所述支撑钢管13包括分为上、下两段，其中下段为直管段，上段为向外翻的弯管段；直管段与柱底板垂直固接，且直管段两两相互贴紧围成一中空结构，且中空结构在两相邻直管段的外围形成一圈轴向外凹槽，弯管段的端部与伞式钢管桁架固接。

所述钢管束支撑结构1还包括圆钢14，其中圆钢14卡入相邻支撑钢管形成的轴向外凹槽内，并且圆钢14下端垂直安装在柱底板11上，用于实现钢管束与柱底板之间的定位。

所述平面弧型桁架22与支撑钢管13一一对应，平面弧型桁架包括桁架上弦杆221、桁架下弦杆222、直腹杆223以及斜腹杆224，所述桁架上弦杆221外端与桁架下弦杆222外端固接，桁架上弦杆221内端与顶部节点21外壁固接，桁架下弦杆222内端与相应的支撑钢管13的弯管端部固接；直腹杆223两端分别与桁架上弦杆221外端与桁架下弦杆222固接；斜腹杆224一端与顶部节点21外壁固接，斜腹杆224另一端与桁架下弦杆222固接。

同一个平面弧型桁架22中，桁架上弦杆221外端与桁架下弦杆222在柱底板11上的投影重合，并且桁架上弦杆221、桁架下弦杆222均向下弯曲。

顶部节点21位于钢管束支撑结构中心轴上。

所述伞式钢管桁架2由一个顶部节点21以及4榀平面弧型桁架22构成，其中平面弧型桁架22所在平面均为平行于钢管束支撑结构中心轴的垂面，4榀平面弧型桁架沿顶部节点周向均匀设置。

实施例2本发明所述的一种伞形钢管束柱，包括：

钢管束支撑结构，其下端固装于安装面上，上端与伞式钢管桁架焊接，用于支撑安装伞式钢管桁架；

以及伞式钢管桁架，设置于钢管束支撑结构上方，包括顶部节点以及多榀平面弧型桁架，平面弧型桁架沿周向焊接在顶部节点侧壁形成伞形结构，而平面弧型桁架的下端汇于一处形成用于与钢管束支撑结构上端焊接的连接端。

所述钢管束支撑结构包括用于固装于安装面上的柱底板、用于固定支撑钢管束的端封板以及多根由支撑钢管构成的钢管束，所述钢管束的下端与柱底板焊接，并且端封板封装在钢管束中心的轴向间隙顶部，用于实现钢管束间隙的密封；所述钢管束的上端与伞式钢管桁架的连接端焊接，并保持钢管束中心轴与伞式钢管桁架中心轴重合。

所述支撑钢管包括分为上、下两段，其中下段为直管段，上段为向外翻的弯管段；直管段与柱底板垂直焊接，且直管段两两相互贴紧围成一中空结构，且中空结构在两相邻直管段的外围形成一圈轴向外凹槽，弯管段的端部与伞式钢管桁架焊接。

所述钢管束支撑结构还包括圆钢，其中圆钢卡入相邻支撑钢管形成的轴向外凹槽内，并且圆钢下端垂直安装在柱底板上，用于实现钢管束与柱底板之间的定位。

所述平面弧型桁架与支撑钢管一一对应，平面弧型桁架包括桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆以及斜腹杆，所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆外端焊接，桁架上弦杆内端与顶部节点外壁焊接，桁架下弦杆内端与相应的支撑钢管的弯管端部焊接；直腹杆两端分别与桁架上弦杆外端与桁架下弦杆焊接；斜腹杆一端与顶部节点外壁焊接，斜腹杆另一端与桁架下弦杆焊接。

所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆在柱底板上的投影重合，并且桁架上弦杆、桁架下弦杆均向下弯曲。

顶部节点位于钢管束支撑结构中心轴上。

所述伞式钢管桁架由一个顶部节点以及4榀平面弧型桁架构成，其中平面弧型桁架所在平面均为平行于钢管束支撑结构中心轴的垂面，4榀平面弧型桁架沿顶部节点周向均匀设置。

实施例3根据本发明所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据钢柱结构特征，将整体分解为个体，亦即将钢柱划分为钢管束支撑结构、伞式钢管桁架两大部分，并将伞式钢管桁架划分为两部分：其中一部分包括至少一个1榀伞式钢管桁架与顶节点，另一部分为剩余的伞式钢管桁架；

(2)采用卧装方式，先将支撑钢管与圆钢组装焊成束状组构的钢管柱，再将柱底板、端封板等与之组装焊接，并交验后矫正；

(3)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆等组装焊接成平面弧形桁架，并交验后矫正；

(4)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆、顶部节点等组装焊接成一体，并交验后矫正；

(5)采用立装方式，将伞式钢管桁架划分为两部分焊成一体，并交验后矫正；

(6)在伞式钢管桁架轴线位置，定位并临时固定钢管束支撑结构，测量校正合格后，拧紧锚栓螺母，并对于钢管束支撑结构的柱脚进行二次灌浆；

(7)待柱脚二次灌浆的混凝土强度达到设计值后，将已焊合格的伞式钢管桁架采用吊装机械吊至钢管束支撑结构上方定位、校正、焊接；

(8)检验、矫正。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种伞形钢管束柱，其特征在于，包括：

钢管束支撑结构，其下端固装于安装面上，上端与伞式钢管桁架固接，用于支撑安装伞式钢管桁架；

以及伞式钢管桁架，设置于钢管束支撑结构上方，包括顶部节点以及多榀平面弧型桁架，平面弧型桁架沿周向固装在顶部节点侧壁形成伞形结构，而平面弧型桁架的下端汇于一处形成用于与钢管束支撑结构上端固接的连接端。

2.如权利要求1所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述钢管束支撑结构包括用于固装于安装面上的柱底板、用于固定支撑钢管束的端封板以及多根由支撑钢管构成的钢管束，所述钢管束的下端与柱底板固接，并且端封板封装在钢管束中心的轴向间隙顶部，用于实现钢管束间隙的密封；所述钢管束的上端与伞式钢管桁架的连接端固接，并保持钢管束中心轴与伞式钢管桁架中心轴重合。

3.如权利要求2所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述支撑钢管包括分为上、下两段，其中下段为直管段，上段为向外翻的弯管段；直管段与柱底板垂直固接，且直管段两两相互贴紧围成一中空结构，且中空结构在两相邻直管段的外围形成一圈轴向外凹槽，弯管段的端部与伞式钢管桁架固接。

4.如权利要求3所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述钢管束支撑结构还包括圆钢，其中圆钢卡入相邻支撑钢管形成的轴向外凹槽内，并且圆钢下端垂直安装在柱底板上，用于实现钢管束与柱底板之间的定位。

5.如权利要求3所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述平面弧型桁架与支撑钢管一一对应，平面弧型桁架包括桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆以及斜腹杆，所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆外端固接，桁架上弦杆内端与顶部节点外壁固接，桁架下弦杆内端与相应的支撑钢管的弯管端部固接；直腹杆两端分别与桁架上弦杆外端与桁架下弦杆固接；斜腹杆一端与顶部节点外壁固接，斜腹杆另一端与桁架下弦杆固接。

6.如权利要求5所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述桁架上弦杆外端与桁架下弦杆在柱底板上的投影重合。

7.如权利要求5所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：顶部节点位于钢管束支撑结构中心轴上。

8.如权利要求1所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于：所述伞式钢管桁架包括顶部节点以及4榀平面弧型桁架。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种伞形钢管束柱，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将整体分解为个体，亦即将钢柱划分为钢管束支撑结构、伞式钢管桁架两大部分，并将伞式钢管桁架划分为两部分：其中一部分包括至少一个1榀伞式钢管桁架与顶节点，另一部分为剩余的伞式钢管桁架；

(2)采用卧装方式，先将支撑钢管与圆钢组装焊成束状组构的钢管柱，再将柱底板、端封板等与之组装焊接，并交验后矫正；

(3)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆等组装焊接成平面弧形桁架，并交验后矫正；

(4)采用卧装方式，依次将桁架上弦杆、桁架下弦杆、直腹杆、斜腹杆、顶部节点等组装焊接成一体，并交验后矫正；

(5)采用立装方式，将伞式钢管桁架划分为两部分焊成一体，并交验后矫正；

(6)在伞式钢管桁架轴线位置，定位并临时固定钢管束支撑结构，测量校正合格后，拧紧锚栓螺母，并对于钢管束支撑结构的柱脚进行二次灌浆；

(7)待柱脚二次灌浆的混凝土强度达到设计值后，将已焊合格的伞式钢管桁架采用吊装机械吊至钢管束支撑结构上方定位、校正、焊接；

(8)检验、矫正。