CN111877550A - 铸钢节点的焊接连接结构及连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供铸钢节点的焊接连接结构及连接方法，该连接结构包括铸钢节点、圆钢管、定位圆环、连接圆筒，所述铸钢节点的内侧预先焊接有定位圆环，所述定位圆环的内侧焊接有连接圆筒，所述连接圆筒的外壁焊接有固定扣A，所述圆钢管的内壁焊接有与所述固定扣A相互咬合的固定扣B，所述铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头焊接在一起。本发明构件可提前预制，现场安装方便，固定扣的尺寸可根据需要灵活调整，具有良好的经济价值。

Description

铸钢节点的焊接连接结构及连接方法
技术领域：
本发明涉及涉及土木工程的钢结构技术领域，尤其涉及一种铸钢节点的焊接连接结构及连接方法。
背景技术：
铸钢节点是由钢材整体铸造而成的节点，不同于相贯节点，铸钢节点没有相贯线切割，避免了重叠焊缝，整体性好，应力集中现象显著降低。而且铸钢节点能够根据结构的造型需要、受力情况进行节点的浇铸和优化设计，比较灵活。在实际应用过程中，人们发现铸钢节点的耐疲劳性能、抗腐蚀性能、抗震性能都优于其他节点，因而近年来随着铸造工艺和设计水平的不断提高，铸钢节点被广泛应用于越来越多的大型钢结构建筑当中。
但铸钢节点也有一些不足，由于铸钢节点采用整体浇铸的工艺形成，在浇筑过程中为了保证结构的一次成型，导致节点的壁厚通常较大，自重较重。在与连接构件进行连接时，为保证造型的美观，铸钢节点与连接构件通常采用相同的外径，为不等厚度的连接，连接部位容易产生应力集中，从而使得铸钢节点的接头处形成薄弱区。
目前铸钢节点的连接方式主要包括焊缝连接、螺纹连接和销轴连接，其中又以焊缝连接最为常见。焊缝连接虽然安装方便，但是由于焊接工艺的制约，焊接接头往往会有一定的焊接缺陷，导致结构的承载能力下降，进一步加剧了焊接接头处的应力集中，使得结构容易发生疲劳破坏。为了解决以上问题，本发明提出了一种铸钢节点的新型焊接连接方法，通过节点的对接焊缝和钢管内的固定扣共同承受节点的外荷载，使得焊缝处的应力大大降低，减轻了结构产生脆性破坏的可能性，满足铸钢节点与连接结构的连接要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：保证铸钢节点与连接构件之间的可靠连接，防止焊缝接头处由于应力集中发生疲劳破坏，导致整体结构的失效。同时实现铸钢节点快速安装要求，节省人力物力。提出了一种铸钢节点的焊接连接结构及连接方法，使得铸钢节点与连接构件之间能够有效连接。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种铸钢节点的焊接连接结构，包括铸钢节点、圆钢管、定位圆环、连接圆筒，所述铸钢节点的内侧预先焊接有定位圆环，所述定位圆环的内侧焊接有连接圆筒，所述连接圆筒的外壁焊接有固定扣A，所述圆钢管的内壁焊接有与所述固定扣A相互咬合的固定扣B，所述铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头焊接在一起。
所述的铸钢节点的焊接连接结构，所述铸钢节点和所述圆钢管的外径相同，所述铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头处预先加工有焊接坡口。
所述的铸钢节点的焊接连接结构，所述定位圆环的外径应等于铸钢节点管壁的内径，通过焊接与铸钢节点连接，所述定位圆环的径向厚度应不小于铸钢节点的管壁厚度。
所述的铸钢节点的焊接连接结构，所述连接圆筒的外径与定位圆环的内径相同，连接圆筒的一端与定位圆环预先焊接，另一端伸出铸钢节点的钢管内壁，连接圆筒的壁厚与圆钢管的壁厚相同。
所述的铸钢节点的焊接连接结构，所述固定扣A和固定扣B为径向角度为90°的钢制弧形圆环，固定扣A位于连接圆筒的外壁，固定扣B位于圆钢管的内壁，每组固定扣A和固定扣B两两相对依次焊接在连接圆筒和圆钢管上，固定扣A和固定扣B的径向厚度和轴向厚度与定位圆环相同。
一种铸钢节点的焊接连接方法，该方法包括如下步骤：
（1）铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头处预先加工焊接坡口；
（2）在铸钢节点的连接端头的内侧焊接定位圆环；
（3）在定位圆环的内侧焊接连接圆筒，并在连接圆筒的外壁焊接固定扣A；
（4）在圆钢管的内壁焊接固定扣B；
（5）将铸钢节点上焊接好的的连接圆筒伸入到圆钢管内，使得连接圆筒和圆钢管通过固定扣A和固定扣B扣紧，再将铸钢节点的连接端头和圆钢管的连接端头通过对接接头的焊接形式进行焊接。
有益效果：
与原有技术相比较，本发明铸钢节点各个组成构件均可由工厂提前预制，施工质量便于控制。现场安装时只需要先将连接圆筒伸入圆钢管内，将固定扣A和固定扣B相互扣紧，再对铸钢节点和圆钢管的端头进行对接焊接即可。安装迅速，焊接时不需要其他机械对焊接端头进行辅助定位，大大节省了人力物力。施工完成后的铸钢节点和圆钢管之间，由焊缝和连接构件共同承受外荷载，节点的受力更加均匀，焊缝处的受力减少，结构的可靠度增强。此外，该种连接方式可以根据结构受力大小和截面尺寸的改变，及时调整构件的强度和尺寸，有更好的适用性。整个结构安装完成后，节点连接处光滑流畅，造型美观。
附图说明
图1为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的整体结构示意图。
图2为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的连接方式示意图。
图3为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的固定扣侧视图。
图4为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的固定扣前视图。
图5为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的连接过程示意图。
图6为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的连接完成示意图。
图7为本发明铸钢节点的新型焊接连接方法的焊接坡口放大图。
图中：1为铸钢节点、2为圆钢管，3为定位圆环，4为连接圆筒， 51为固定扣A，52为固定扣B，6为焊接坡口。
具体实施方式
下面对本发明实施中的技术方案进行清晰完整地描述，所描述的实施方式仅为本发明的一部分实施方式，并非全部实施方式，基于本发明中的实施方式，本领域中有关人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图7，本发明的铸钢节点的焊接连接结构，包括铸钢节点1、圆钢管2、定位圆环3、连接圆筒4，所述铸钢节点的内侧预先焊接有定位圆环3，所述定位圆环3的内侧焊接有连接圆筒4，所述连接圆4筒的外壁焊接有固定扣A51，所述圆钢管的内壁焊接有与所述固定扣A51相互咬合的固定扣B52，所述铸钢节点1的连接端头和所述圆钢管2的连接端头焊接在一起。
铸钢节点1和圆钢管2为钢制，管壁厚度可以不同，但外径应该相同。在铸钢节点1和圆钢管2的端头处应预先加工形成焊接坡口6，方便焊接。
定位圆环3为一钢制圆环，主要作用是在铸钢节点1和圆钢管2的内壁与连接圆筒4的外壁之间形成一定的空隙，方便固定扣A51和固定扣B52进行固定。因而其径向厚度应根据铸钢节点1和圆钢管2的管壁厚度调整，轴向厚度根据铸钢节点1与连接构件所受外力的大小综合确定。
连接圆筒4为一钢制圆筒，主要作用是通过连接圆筒4外壁上的固定扣A51和圆钢管内壁上的固定扣B52将铸钢节点1和圆钢管2进行连接固定。连接圆筒3的壁厚与圆钢管2的壁厚相同，长度应根据固定扣A51和固定扣B52的数量综合确定。
固定扣A51和固定扣B52为两组组径向角度为90°的钢制弧形圆环，主要作用是用于固定铸钢节点1和圆钢管2，使得在焊接过程中不需要其他器械进行管壁端头的固定，同时在焊接完成后与焊缝共同受力，防止结构破坏。固定扣A51和固定扣B52的径向厚度和轴向厚度与定位圆环相同，固定扣的数量要根据铸钢节点1与连接构件所受外力大小综合确定。在工厂加工时，固定扣A51和固定扣B52位置应定位准确，能够保证连接后的固定扣A51和固定扣B52相互错开卡紧。固定扣A51和固定扣B52的具体位置可参考图3和图4。
焊接坡口6位于铸钢节点1和圆钢管2的端头，为一斜面。其主要作用是在焊接过程中保证焊接强度，可采用机械加工或者气割的方法加工出所需的形面。
下面通过具体实施方式来说明本发明：
1、铸钢节点1与圆钢管2外径相同，定位圆环3内接于铸钢节点1的端头管壁内侧，与铸钢节点1采用焊接的方式连接固定。连接圆筒4一端同样内接于定位圆环3的内壁，与定位圆环3采用焊接的方式连接固定，另一端伸出铸钢节点1。连接圆筒4的外壁设有固定扣A51，圆钢管2内壁分别设有固定扣B52，采用焊接的方式与构件连接。铸钢节点1与圆钢管2的端头设有焊接坡口6。
2、所有的定位圆环3、连接圆筒4、固定扣A51、固定扣A52均预先焊接在相应位置上，焊接坡口6预先在圆管端头开好。预加工完成的构件应进行质量检查，保证安装时能够准确连接。
3、连接时，先将连接圆筒4伸入圆钢管2内壁，等到铸钢节点1与圆钢管2的端头互相接触后，此时连接圆筒4外壁的固定扣A51和圆钢管2内壁的固定扣B52恰好能够交错排列，接下来将铸钢节点1和圆钢管2互相旋转90°，使得固定扣A51和固定扣B52能够相互咬合扣紧。
4、固定扣A51和固定扣B52固定后，在铸钢节点1和圆钢管2的焊接坡口6处进行焊接，焊接采用对接焊缝，尽量使用俯焊、平焊，避免仰焊。焊接完成的焊缝应进行工程质量验收，避免过多的焊接缺陷。至此，整个安装完成。
5、本发明所采用的连接方法，并未限定固定圆环3、连接圆筒4、固定扣A51和固定扣B52的尺寸，亦并未限定焊缝的强度等级，施工时可以根据铸钢节点及其连接构件受力的状况进行选择。
以上所述的具体实施操作方法，对本发明的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明具体实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铸钢节点的焊接连接结构，包括铸钢节点、圆钢管、定位圆环、连接圆筒，其特征在于：所述铸钢节点的内侧预先焊接有定位圆环，所述定位圆环的内侧焊接有连接圆筒，所述连接圆筒的外壁焊接有固定扣A，所述圆钢管的内壁焊接有与所述固定扣A相互咬合的固定扣B，所述铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的铸钢节点的焊接连接结构，其特征在于：所述铸钢节点和所述圆钢管的外径相同，所述铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头处预先加工有焊接坡口。
3.根据权利要求1所述的铸钢节点的焊接连接结构，其特征在于：所述定位圆环的外径应等于铸钢节点管壁的内径，通过焊接与铸钢节点连接，所述定位圆环的径向厚度应不小于铸钢节点的管壁厚度。
4.根据权利要求1所述的铸钢节点的焊接连接结构，其特征在于：所述连接圆筒的外径与定位圆环的内径相同，连接圆筒的一端与定位圆环预先焊接，另一端伸出铸钢节点的钢管内壁，连接圆筒的壁厚与圆钢管的壁厚相同。
5.根据权利要求1所述的铸钢节点的焊接连接结构，其特征在于：所述固定扣A和固定扣B为径向角度为90°的钢制弧形圆环，固定扣A位于连接圆筒的外壁，固定扣B位于圆钢管的内壁，每组固定扣A和固定扣B两两相对依次焊接在连接圆筒和圆钢管上，固定扣A和固定扣B的径向厚度和轴向厚度与定位圆环相同。
6.一种铸钢节点的焊接连接方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）铸钢节点的连接端头和所述圆钢管的连接端头处预先加工焊接坡口；
（2）在铸钢节点的连接端头的内侧焊接定位圆环；
（3）在定位圆环的内侧焊接连接圆筒，并在连接圆筒的外壁焊接固定扣A；
（4）在圆钢管的内壁焊接固定扣B；
（5）将铸钢节点上焊接好的的连接圆筒伸入到圆钢管内，使得连接圆筒和圆钢管通过固定扣A和固定扣B扣紧，再将铸钢节点的连接端头和圆钢管的连接端头通过对接接头的焊接形式进行焊接。
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