CN113374173A - 一种四肢钢格构柱结构及其施工方法 - Google Patents

一种四肢钢格构柱结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种四肢钢格构柱结构及其施工方法，包括钢格构柱，钢格构柱包括柱肢组、水平腹杆组、撑杆组和肩平台，水平腹杆组在钢格构柱的四侧各设有一组，水平腹杆的两端分别与两侧的柱肢固定连接，四肢钢格构柱结构的顶部固定连接有水平的肩平台，撑杆组包括一组等长的撑杆，柱顶撑杆设置在肩平台与柱肢的夹角连接位置，柱身撑杆设置在柱肢与水平腹杆的夹角连接位置。本发明取消斜腹杆，可以降低加工制作的难度，确保风管等大型管线穿行，同时通过在水平腹杆与柱肢的连接处设置撑杆，可以提高结构刚度，增强抗震性能，增大结构的整体稳定，相较现有技术可以在施工吊装时随时调整，精度高，施工质量得到有效控制。

Description

一种四肢钢格构柱结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种钢格构柱，特别是一种四肢钢格构柱结构及其施工方法。
背景技术
四肢钢格构柱具有以较小直径的柱肢取得较大截面抗弯刚度的特性，柱肢以受轴向力为主，具有整体稳定性好、节约钢材、承载能力高、结构刚度大等优点，在大型工程中得到广泛的应用。
现有的四肢钢格构柱由一般由柱肢、横腹杆、斜腹杆组成。常规钢格构柱施工方法是在安装时用细石混凝土先填底部，然后将柱立在找平层上，校正后灌注振实四周。
但是其在使用时存在以下问题：
一、钢格构柱柱肢与横腹杆、斜腹杆的连接节点受力复杂，加工制作难度大，容易产生焊接缺陷，从而影响焊接质量。
二、斜腹杆会造成风管等大型管线不能穿过钢格构柱，只能布置在钢格构柱外侧，影响使用功能。
三、常规施工方法采用混凝土找平层调整柱底标高的方法误差常常较大，难以达到很高精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种四肢钢格构柱及其施工方法，要解决现有钢格构柱存在节点受力复杂加工制作难度大，容易引发影响焊接质量的技术问题；还要解决斜腹杆造成大型管线不能穿过钢格构柱影响使用功能的技术问题；还要解决常规施工方法采用混凝土找平层调整柱底标高的方法误差较大难以达到精度要求的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种四肢钢格构柱结构，包括钢格构柱，所述钢格构柱包括柱肢组、水平腹杆组、撑杆组和肩平台，
所述柱肢组共包括四根等高的柱肢，并分别设置在钢格构柱四角处，
所述水平腹杆组包括四组、设置在相邻的柱肢之间，水平腹杆组在钢格构柱的四侧各设有一组，每组水平腹杆组均包括沿柱肢的高度方向均等间距分层设置水平腹杆，相邻两组水平腹杆的个数相同并且每层的水平腹杆均一一对应设置在等高位置，水平腹杆的两端分别与两侧的柱肢固定连接，
所述四肢钢格构柱结构的顶部固定连接有水平的肩平台，
所述撑杆组包括一组等长的撑杆，所述撑杆包括一组柱顶撑杆和一组柱身撑杆，所述柱顶撑杆设置在肩平台与柱肢的夹角连接位置，柱顶撑杆的顶端固定连接在肩平台的底部下侧，柱顶撑杆的底端固定连接在柱肢上，
所述柱身撑杆设置在柱肢与水平腹杆的夹角连接位置，柱身撑杆的近端固定连接在柱肢靠近水平腹杆的位置处，柱身撑杆的远端固定连接在水平腹杆的端部靠近柱肢位置处。
所述钢格构柱的四侧中每侧的柱肢、水平腹杆、柱顶撑杆和柱身撑杆的纵向轴线均处在同一竖向平面内，所述柱顶撑杆和柱身撑杆的倾斜角度均为45度。
所述撑杆还包括一组柱内加劲件，所述柱内加劲件为柱内加劲杆或柱内加劲板。
所述柱内加劲杆设置在每层相邻水平腹杆的夹角位置，柱内加劲杆的两端与相邻水平腹杆的固定连接位置对应设置在该夹角位置两侧柱身撑杆的远端连接位置，每层水平腹杆和该层的柱内加劲杆的纵向轴线均处在同一水平面内。
所述肩平台是由上翼缘水平封板、下翼缘水平封板和竖向腹板组成的箱型结构平台，所述上翼缘水平封板封盖在四肢钢格构柱结构的顶端面上，所述下翼缘水平封板位于上翼缘水平封板的正下方、与柱肢的上端部固定连接，所述竖向腹板均位于上翼缘水平封板和下翼缘水平封板之间、其上下两侧分别垂直固定连接在上翼缘水平封板的下侧和下翼缘水平封板的上侧，所述竖向腹板包括四道柱肢腹板、两道平台主腹板和两道平台次腹板，四道柱肢腹板围合呈矩形，平台主腹板和平台次腹板组合呈米字型，
所述柱肢腹板的两端分别居中固定连接在相邻两根柱肢之间、依次位于格构柱的四侧，柱肢腹板与上翼缘封板和下翼缘封板形成密封箱，所述平台主腹板的两端分别居中固定连接在相对交叉两根柱肢之间，两道平台主腹板在密封箱的中心交叉焊接为一体，所述平台次腹板的两端分别固定连接在相对设置的两道柱肢腹板的中轴线之间，两道平台次腹板的交叉点在密封箱的中心与平台主腹板的交叉点焊接为一体。
所述柱肢内灌注有柱肢混凝土，柱肢混凝土为自密实混凝土。
所述柱肢为圆钢管或箱型钢管，所述柱肢的底端面固定连接有柱底封板，所述柱底封板上开有排气孔。
一种四肢钢格构柱结构，还包括与钢格构柱连接的杯口基础，所述杯口基础上开有供柱肢埋入的不贯通的柱肢槽，所述柱肢的底部插入柱肢槽内，所述柱肢混凝土包括底部混凝土和顶部混凝土，所述底部混凝土的浇筑高度为柱肢埋入杯口基础的范围，并且该范围的柱肢表面焊接有钢柱栓钉，所述柱肢与杯口基础的柱肢槽之间的空隙填满有灌浆混凝土，所述灌浆混凝土为比杯口基础的基础混凝土强度等级高一级的微膨胀细石混凝土。所述顶部混凝土的浇筑高度为柱肢与肩平台的连接范围。
一种四肢钢格构柱结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，利用三维软件进行实体精确放样，在加工厂根据设计要求加工制作钢格构柱胎架和结构杆件；
步骤二，在胎架上先搭建加工四根柱肢；
步骤三，在柱肢之间分层拼装，每层先焊接水平腹杆，然后再焊接撑杆，相邻两层采用跳层焊接；
步骤四，在柱肢的顶部焊接下翼缘水平封板，然后焊接竖向腹板，最后焊接上翼缘水平封板；焊接合格后，对所有要求全焊透的焊缝进行超声波探伤经质量检测合格；
步骤五，制作成型后运到施工现场。
一种四肢钢格构柱结构的施工方法，还包括施工步骤如下：
步骤六，支模施工杯口基础并养护成型；
步骤七，浇筑柱肢混凝土；采用自密实混凝土灌实；
步骤八，测量杯口基础的柱肢槽的底标高及平整度，计算出四根柱肢的底部到柱肢槽的底标高的实际距离，用钢垫板垫平柱肢的底部与柱肢槽底标高之间的空隙；
步骤九，待杯口基础的混凝土强度满足要求后安装吊装钢格构柱至杯口基础上方就位并下放，将钢格构柱的四根柱肢直接埋入已浇筑好的杯口基础内；
步骤十，钢格构柱通过揽风绳调整垂直度；通过在最底层的水平腹杆与杯口基础顶面之间设置千斤顶调整标高；
步骤十一，钢格构柱的轴线位置、标高和垂直度严格调整好后，用钢楔块塞入柱肢与柱肢槽的顶部之间固定牢固；
步骤十二，然后在柱肢与柱肢槽的空隙内浇筑部分灌浆混凝土；
步骤十三，取出钢楔块，剩余部分灌浆混凝土全部灌满并振捣密实。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明提出了一种四肢钢格构柱结构及其施工方法，为了减少节点受力的复杂性,降低加工制作的难度，确保风管等大型管线穿过，本钢格构柱取消斜腹杆，可以降低加工制作的难度，确保风管等大型管线穿行，同时通过在水平腹杆与柱肢的连接处设置撑杆，可以提高结构刚度，增强四肢钢格构柱的抗震性能；设置肩平台，在肩平台内采用了平台主腹板的交叉斜撑，有效增大结构的整体稳定和增大结构的抗震能力。
本发明提供的四肢钢格构柱结构的施工方法，采用千斤顶调平，相较现有技术可以在施工吊装时随时调整，精度高，施工质量得到有效控制。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明四肢钢格构柱结构的立体结构示意图。
图2是本发明四肢钢格构柱结构的正视结构示意图。
图3是本发明四肢钢格构柱结构位于柱身位置的横剖面示意图。
图4是本发明四肢钢格构柱结构位于肩平台位置的横剖面示意图。
图5是本发明四肢钢格构柱结构的杯口基础位置的结构示意图。
图6是图2的顶部局部放大示意图。
附图标记：1－柱肢、2－水平腹杆、3－肩平台、31－上翼缘水平封板、32－下翼缘水平封板、33－柱肢腹板、34－平台主腹板、35－平台次腹板、36－腹板边、4－柱顶撑杆、5－柱身撑杆、6－柱内加劲件、7－排气孔、8－柱肢槽、9－底部混凝土、10－顶部混凝土、11－钢柱栓钉、12－灌浆混凝土、13－杯口基础、14－千斤顶、15－钢楔块、16－柱底封板、17－钢垫板。
具体实施方式
实施例一参见图1-4所示，一种四肢钢格构柱结构，包括钢格构柱，所述钢格构柱包括柱肢组、水平腹杆组、撑杆组和肩平台。
所述柱肢组共包括四根等高的柱肢1，并分别设置在钢格构柱四角处。
所述水平腹杆组包括四组、设置在相邻的柱肢1之间，水平腹杆组在钢格构柱的四侧各设有一组，每组水平腹杆组均包括沿柱肢1的高度方向均等间距分层设置水平腹杆2，相邻两组水平腹杆2的个数相同并且每层的水平腹杆2均一一对应设置在等高位置，水平腹杆2的两端分别与两侧的柱肢1固定连接。
所述撑杆组包括一组等长的撑杆，所述撑杆包括一组柱顶撑杆4和一组柱身撑杆5，其中柱顶撑杆4和一组柱身撑杆5的规格相同，所述柱顶撑杆4设置在肩平台3与柱肢1的夹角连接位置，柱顶撑杆4的顶端固定连接在肩平台3的底部下侧，柱顶撑杆4的底端固定连接在柱肢1上。
所述柱身撑杆5设置在柱肢1与水平腹杆2的夹角连接位置，柱身撑杆5的近端固定连接在柱肢1靠近水平腹杆2的位置处，柱身撑杆5的远端固定连接在水平腹杆2的端部靠近柱肢1位置处。
其中，所述钢格构柱的四侧中每侧的柱肢1、水平腹杆2、柱顶撑杆4和柱身撑杆5的纵向轴线均处在同一竖向平面内，所述柱顶撑杆4和柱身撑杆5的倾斜角度均为45度。
所述撑杆还包括一组柱内加劲件6，所述柱内加劲件为柱内加劲杆或柱内加劲板。本实施例中为柱内加劲杆，其规格与撑杆的规格相同。所述柱内加劲杆设置在每层相邻水平腹杆2的夹角位置，柱内加劲杆的两端与相邻水平腹杆2的固定连接位置对应设置在该夹角位置两侧柱身撑杆5的远端连接位置，每层水平腹杆2和该层的柱内加劲杆的纵向轴线均处在同一水平面内。
所述柱肢1内灌注有柱肢混凝土，柱肢混凝土为自密实混凝土。所述柱肢1为圆钢管或箱型钢管，所述柱肢1的底端面固定连接有柱底封板16，所述柱底封板上开有排气孔7。
所述四肢钢格构柱结构的顶部固定连接有水平的肩平台3。所述肩平台3是由上翼缘水平封板31、下翼缘水平封板32和竖向腹板组成的箱型结构平台，所述上翼缘水平封板31封盖在四肢钢格构柱结构的顶端面上，所述下翼缘水平封板32位于上翼缘水平封板31的正下方、与柱肢1的上端部固定连接，所述竖向腹板均位于上翼缘水平封板31和下翼缘水平封板32之间、其上下两侧分别垂直固定连接在上翼缘水平封板31的下侧和下翼缘水平封板32的上侧，所述竖向腹板包括四道柱肢腹板33、两道平台主腹板34和两道平台次腹板35，四道柱肢腹板33围合呈矩形，平台主腹板和平台次腹板35组合呈米字型。
所述柱肢腹板33的两端分别居中固定连接在相邻两根柱肢1之间、依次位于格构柱的四侧，柱肢腹板33与上翼缘封板和下翼缘封板形成密封箱，所述平台主腹板的两端分别居中固定连接在相对交叉两根柱肢1之间，两道平台主腹板在密封箱的中心交叉焊接为一体，所述平台次腹板35的两端分别固定连接在相对设置的两道柱肢腹板33的中轴线之间，两道平台次腹板35的交叉点在密封箱的中心与平台主腹板的交叉点焊接为一体。所述平台次腹板35在柱肢腹板33时的外侧还对应设有延长的腹板边36。
实施例一这种四肢钢格构柱结构的施工方法，包括施工步骤如下：
步骤一，利用三维软件进行实体精确放样，在加工厂根据设计要求加工制作钢格构柱胎架和结构杆件；所述四肢钢格构柱应进行防火与防腐设计。
步骤二，在胎架上先搭建加工四根柱肢1。
步骤三，在柱肢1之间分层拼装，每层先焊接水平腹杆2，然后再焊接撑杆，相邻两层采用跳层焊接。
步骤四，在柱肢1的顶部焊接下翼缘水平封板32，然后焊接竖向腹板，最后焊接上翼缘水平封板31；焊接合格后，对所有要求全焊透的焊缝进行超声波探伤经质量检测合格。
步骤五，制作成型后运到施工现场，构件在运输或安装过程中如有碰损现象，应及时补漆。
实施例二参见图5-6所示，一种四肢钢格构柱结构，与实施例一不同的是还包括与钢格构柱连接的杯口基础13，所述杯口基础13上开有供柱肢1埋入的不贯通的柱肢槽8，所述柱肢1的底部插入柱肢槽8内，所述柱肢混凝土包括底部混凝土9和顶部混凝土10，所述底部混凝土9的浇筑高度为柱肢1埋入杯口基础13的范围，并且该范围的柱肢1表面焊接有钢柱栓钉11，所述柱肢1与杯口基础13的柱肢槽8之间的空隙填满有灌浆混凝土12，所述灌浆混凝土12为比杯口基础13的基础混凝土强度等级高一级的微膨胀细石混凝土，所述顶部混凝土10的浇筑高度为柱肢1与肩平台3的连接范围。
实施例二这种四肢钢格构柱结构的施工方法，包括实施例一的施工步骤，还包括如下步骤：
步骤六，支模施工杯口基础并养护成型。
步骤七，浇筑柱肢混凝土；采用自密实混凝土灌实。
步骤八，测量杯口基础的柱肢槽8的底标高及平整度，计算出四根柱肢1的底部到柱肢槽8的底标高的实际距离，用钢垫板17垫平柱肢1的底部与柱肢槽8底标高之间的空隙。
步骤九，待杯口基础13的混凝土强度满足要求后安装吊装钢格构柱至杯口基础13上方就位并下放，将钢格构柱的四根柱肢1直接埋入已浇筑好的杯口基础13内。
步骤十，钢格构柱通过揽风绳调整垂直度；通过在最底层的水平腹杆2与杯口基础13顶面之间设置千斤顶14调整标高。
步骤十一，钢格构柱的轴线位置、标高和垂直度严格调整好后，用钢楔块15塞入柱肢1与柱肢槽8的顶部之间固定牢固。
步骤十二，然后在柱肢1与柱肢槽8的空隙内浇筑部分灌浆混凝土12。
步骤十三，取出钢楔块15，剩余部分灌浆混凝土全部灌满并振捣密实。

Claims (10)

1.一种四肢钢格构柱结构，包括钢格构柱，其特征在于：所述钢格构柱包括柱肢组、水平腹杆组、撑杆组和肩平台，
所述柱肢组共包括四根等高的柱肢（1），并分别设置在钢格构柱四角处，
所述水平腹杆组包括四组、设置在相邻的柱肢（1）之间，水平腹杆组在钢格构柱的四侧各设有一组，每组水平腹杆组均包括沿柱肢（1）的高度方向均等间距分层设置水平腹杆（2），相邻两组水平腹杆（2）的个数相同并且每层的水平腹杆（2）均一一对应设置在等高位置，水平腹杆（2）的两端分别与两侧的柱肢（1）固定连接，
所述四肢钢格构柱结构的顶部固定连接有水平的肩平台（3），
所述撑杆组包括一组等长的撑杆，所述撑杆包括一组柱顶撑杆（4）和一组柱身撑杆（5），所述柱顶撑杆（4）设置在肩平台（3）与柱肢（1）的夹角连接位置，柱顶撑杆（4）的顶端固定连接在肩平台（3）的底部下侧，柱顶撑杆（4）的底端固定连接在柱肢（1）上，
所述柱身撑杆（5）设置在柱肢（1）与水平腹杆（2）的夹角连接位置，柱身撑杆（5）的近端固定连接在柱肢（1）靠近水平腹杆（2）的位置处，柱身撑杆（5）的远端固定连接在水平腹杆（2）的端部靠近柱肢（1）位置处。
2.根据权利要求1所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述钢格构柱的四侧中每侧的柱肢（1）、水平腹杆（2）、柱顶撑杆（4）和柱身撑杆（5）的纵向轴线均处在同一竖向平面内，所述柱顶撑杆（4）和柱身撑杆（5）的倾斜角度均为45度。
3.根据权利要求2所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述撑杆还包括一组柱内加劲件（6），所述柱内加劲件为柱内加劲杆或柱内加劲板。
4.根据权利要求3所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述柱内加劲杆设置在每层相邻水平腹杆（2）的夹角位置，柱内加劲杆的两端与相邻水平腹杆（2）的固定连接位置对应设置在该夹角位置两侧柱身撑杆（5）的远端连接位置，每层水平腹杆（2）和该层的柱内加劲杆的纵向轴线均处在同一水平面内。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述肩平台（3）是由上翼缘水平封板（31）、下翼缘水平封板（32）和竖向腹板组成的箱型结构平台，所述上翼缘水平封板（31）封盖在四肢钢格构柱结构的顶端面上，所述下翼缘水平封板（32）位于上翼缘水平封板（31）的正下方、与柱肢（1）的上端部固定连接，所述竖向腹板均位于上翼缘水平封板（31）和下翼缘水平封板（32）之间、其上下两侧分别垂直固定连接在上翼缘水平封板（31）的下侧和下翼缘水平封板（32）的上侧，所述竖向腹板包括四道柱肢腹板（33）、两道平台主腹板（34）和两道平台次腹板（35），四道柱肢腹板（33）围合呈矩形，平台主腹板和平台次腹板（35）组合呈米字型，
所述柱肢腹板（33）的两端分别居中固定连接在相邻两根柱肢（1）之间、依次位于格构柱的四侧，柱肢腹板（33）与上翼缘封板和下翼缘封板形成密封箱，所述平台主腹板的两端分别居中固定连接在相对交叉两根柱肢（1）之间，两道平台主腹板在密封箱的中心交叉焊接为一体，所述平台次腹板（35）的两端分别固定连接在相对设置的两道柱肢腹板（33）的中轴线之间，两道平台次腹板（35）的交叉点在密封箱的中心与平台主腹板的交叉点焊接为一体。
6.根据权利要求5所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述柱肢（1）内灌注有柱肢混凝土，柱肢混凝土为自密实混凝土。
7.根据权利要求6所述的四肢钢格构柱结构，其特征在于：所述柱肢（1）为圆钢管或箱型钢管，所述柱肢（1）的底端面固定连接有柱底封板（16），所述柱底封板上开有排气孔（7）。
8.一种四肢钢格构柱结构，其特征在于：还包括与权利要求6或7所述的钢格构柱连接的杯口基础（13），所述杯口基础（13）上开有供柱肢（1）埋入的不贯通的柱肢槽（8），所述柱肢（1）的底部插入柱肢槽（8）内，所述柱肢混凝土包括底部混凝土（9）和顶部混凝土（10），所述底部混凝土（9）的浇筑高度为柱肢（1）埋入杯口基础（13）的范围，并且该范围的柱肢（1）表面焊接有钢柱栓钉（11），所述柱肢（1）与杯口基础（13）的柱肢槽（8）之间的空隙填满有灌浆混凝土（12），所述灌浆混凝土（12）为比杯口基础（13）的基础混凝土强度等级高一级的微膨胀细石混凝土，所述顶部混凝土（10）的浇筑高度为柱肢（1）与肩平台（3）的连接范围。
9.一种根据权利要求8所述的四肢钢格构柱结构的施工方法，其特征在于，包括施工步骤如下：
步骤一，利用三维软件进行实体精确放样，在加工厂根据设计要求加工制作钢格构柱胎架和结构杆件；
步骤二，在胎架上先搭建加工四根柱肢（1）；
步骤三，在柱肢（1）之间分层拼装，每层先焊接水平腹杆（2），然后再焊接撑杆，相邻两层采用跳层焊接；
步骤四，在柱肢（1）的顶部焊接下翼缘水平封板（32），然后焊接竖向腹板，最后焊接上翼缘水平封板（31）；焊接合格后，对所有要求全焊透的焊缝进行超声波探伤经质量检测合格；
步骤五，制作成型后运到施工现场。
10.根据权利要求9所述的四肢钢格构柱结构的施工方法，其特征在于，还包括施工步骤如下：
步骤六，支模施工杯口基础并养护成型；
步骤七，浇筑柱肢混凝土；采用自密实混凝土灌实；
步骤八，测量杯口基础的柱肢槽（8）的底标高及平整度，计算出四根柱肢（1）的底部到柱肢槽（8）的底标高的实际距离，用钢垫板（17）垫平柱肢（1）的底部与柱肢槽（8）底标高之间的空隙；
步骤九，待杯口基础（13）的混凝土强度满足要求后安装吊装钢格构柱至杯口基础（13）上方就位并下放，将钢格构柱的四根柱肢（1）直接埋入已浇筑好的杯口基础（13）内；
步骤十，钢格构柱通过揽风绳调整垂直度；通过在最底层的水平腹杆（2）与杯口基础（13）顶面之间设置千斤顶（14）调整标高；
步骤十一，钢格构柱的轴线位置、标高和垂直度严格调整好后，用钢楔块（15）塞入柱肢（1）与柱肢槽（8）的顶部之间固定牢固；
步骤十二，然后在柱肢（1）与柱肢槽（8）的空隙内浇筑部分灌浆混凝土（12）；
步骤十三，取出钢楔块（15），剩余部分灌浆混凝土全部灌满并振捣密实。
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