专利名称：：高大截面薄板空腹钢柱制作工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种特殊的高大截面薄板空腹钢柱焊接制作工艺，尤其与架立钢板有关。(二)
背景技术：
高大截面薄板空腹钢柱，由于钢板很薄，焊接制作时产生大量热量使钢柱产生变形，尤其是架立钢板与腹板的焊接产生的腹板变形。常规的高大截面薄板空腹钢柱的制作按照《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81—2002)进行，为了保证强度，架立钢板与一侧腹板采用满焊，与另一侧允许非连续焊接，具体工艺条件为焊接100Mi，间断100mm。我公司在承建北京五棵松文化体育中心体育馆幕墙及幕墙钢支撑工程中，所制作的装饰用高大截面薄板空腹钢柱的钢板厚度是6mm，按照常规焊接施工工艺实施，总共做了四榀，钢柱表现为腹板变形过大，对照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2002)的要求验收，均为废品。常规制作方法有以下不足-(1)腹板变形大。(2)钢柱变形修整量大。(3)制作费工。(4)产品合格率低。钢柱制作允许偏差质量问题主要是整体弯曲和大面平整，整体弯曲可以矫正达到合格要求，但大面弯曲即使整修，仍达不到要求。大面平整引起的主要原因就是钢柱腹板与架立钢板之间的焊缝引起的。如果采用折弯法制作，虽然能够控制变形，但折弯的角度不容易控制到很准确，造成翼板处的拼缝不平整，不能满足设计要求；将钢板厚度加大，则会大大增加成本。
发明内容本发明要解决高大截面薄板空腹钢柱制作工艺腹板变形大的不足，提供一种能有效控制腹板焊接变形的高大截面薄板空腹钢柱制作工艺。本发明所述的高大截面薄板空腹钢柱制作工艺1.按照设计尺寸下料；2.在腹板1上将架立钢板、端板、和加劲板分别点焊组立；3.在另一腹板2上打孔，与腹板1合片，将腹板2与架立钢板塞孔焊接，架立钢板与腹板1间断焊的焊接长度取100-25mm,间距取100-200咖；与腹板2的塞焊孔径为12咖，间距取100-200mm;4.将组立的钢柱翻身，使小头朝下，将翼板与腹板1及腹板2组、、,:5.将钢柱子翻身，使小头朝上，将钢管与腹板1及腹板2组立；6.采用分层对称方法，分别将翼板、钢管与腹板1和腹板2焊接成形；7.将钢柱缺陷进行校正，焊缝焊点打磨平整。为了在减少焊接量与保证强度之间取得平衡，焊接长度的适当选择是关键。优选地，架立钢板与腹板1跳焊的焊接长度取25mm，间距取200mm;与腹板2的塞焊孔径为12mi,间距取200mm。本发明所采用的方法，架立钢板与两侧腹板的焊接都不采用满焊。超出了常规的设计规范，一般认为这样做会造成强度不足。但是，根据钢柱受力条件，架立钢板只是使钢柱成型作用，在钢柱垂直受力时，腹板与架立钢板之间的变形是协调的，架立钢板与腹板之间没有相对位移；钢柱水平方向受力将引起架立钢板与腹板之间产生应力与位移。但是钢柱对水平方向受力的抵抗矩很大，钢柱截面高，钢柱水平只承受通过幕墙单元传递的风荷载，相对于钢柱受力截面，可以推断架立钢板与腹板焊接点的应力不会很大，因此，减少架立钢板与腹板之间的焊接长度的考虑是完全可以接受的。本发明由于采用了上述技术方案，因而具有如下有益效果(一)架立钢板与腹板焊接量减少；(二)腹板变形小；(三)钢柱变形修整工作量少；(四)本工艺生产的钢柱合格率很高。(四)图1是本发明高大截面薄板空腹钢柱的结构示意图。图2是本发明高大截面薄板空腹钢柱的腹板1与架立钢板、端板9和加劲板8组立示意图。图3是本发明高大截面薄板空腹钢柱的腹板2组立示意图。图4是本发明高大截面薄板空腹钢柱的翼板3组立示意图。图5是本发明高大截面薄板空腹钢柱的钢管4组立示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的描述。实施例一如图1所示，本发明所述的高大截面薄板空腹钢柱制作工艺，其制作工艺过程为下料一在腹板1上组立架立钢板，端板，加劲板一组立腹板2—组立翼板一组立钢管一焊接一打磨。具体说，进行下列步骤(1)按照设计尺寸下料。(2)如图2所示，在腹板1上将架立钢板5、6、7,端板9和加劲板8分别按划线位置先点焊组立。(3)如图3所示，在在另一腹板2上按照加工图打孔，与腹板l合片，将腹板2与架立钢板5、6、7塞孔焊接。架立钢板与腹板l间断焊的焊接长度取100mm，间距取100mm;与腹板B的塞焊孔径为12咖，间距取100咖。(4)如图4所示，将组立的钢柱翻身，使小头朝下，将翼板3与腹板1及腹板2组立。(5)如图5所示，将钢柱子翻身，使小头朝上，将钢管4与两腹板l、2组立。(6)采用分层对称方法，分别将翼板3、钢管4与腹板1和腹板2焊接成形。(7)将钢柱缺陷进行校正，焊缝焊点打磨平整。实施例二本实施例中架立钢板与腹板1跳焊的焊接长度取50mm，间距取150mm;与腹板B的塞焊孔径为12mm,间距取150mm。其余与实施例相同。实施例三本实施例中架立钢板与腹板1跳焊的焊接长度取25mm,间距取200mm;与腹板B的塞悍孔径为12mm,间距取200mm。其余与实施例相同。按照三实施例的方案各做一榀钢柱，发现焊接长度越小、间距越大，钢柱变形越小，按照本实施例的方案生产的钢柱几乎不用矫正就可符合设计与规范要求。按照本实施例的工艺所制作的钢柱，进行设计荷载的力学模拟试验。检测标准是(l)《建筑结构检测技术标准》(GB/550344-2004);(2)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。1.试验内容1)测定钢柱在风压、风吸的状况下，分级加载时两侧腹板指定侧点的应变值；2)测定箱形钢柱卸载后的残余应变值。2.测点布置应变测点在前腹板(与隔板塞焊的)半边，测点纵向布置在架立钢板位置上，横向每隔lm位置布置，共布置15个测点。后腹板(与架立钢板点焊的)共布置15个测点，测点位置与前腹板对应。3.计算荷载计算钢柱所在高度标高为29.95m处的风荷载。风压0.8kN/m风吸0.5KN/m2计算标高为17.69m处的风荷载。风压0.73kN/m2风吸0.45KN/m2计算玻璃幕墙脚码处的集中荷载风压7.16kN/m2风吸4.45KN/m24.加载方法(1)风压试验首先制作支架，支架间距为12m。将试件大头朝上模拟风压试验，在指定位置施加集中荷载，试验进行三次，第一次按理论计算结果荷载施加，第二次、第三次分别按1.5，2.0倍荷载进行试验。(2)风吸试验制作支架，支架间距为12m。将试件小头朝上模拟风吸试验，在指定位置施加集中荷载，试验进行三次，第一次按理论计算结果荷载施加，第二次、第三次分别按1.5、2.0倍荷载进行试验。5.应变测量(1)应变测量用电阻应变片，采用YJ22P静态应变仪记录、打印。(2)试验荷载施加前测得各点的读数，每级荷载施加后，在第5分钟、IO分钟、15分钟记录各点读数。卸荷分二级，在第5分钟、10分钟测读一次，全部卸除后隔20分钟记录各点的残余读数。6.试验结果及分析(l)各测点应力值以第15分钟的应变作为实测值。前后腹板在风吸、风压下各测点的应变实测值见表1-表4。表l、前腹板(塞焊)在风吸试验各级荷载作用下各测点应变实测值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>备注拉应变为(+)，压应变为(-)表2后腹板(点焊)在风吸试验各级荷载作用下各测点应变实测值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>备注拉应变为(+)，压应变为(-)表3、前腹板(塞焊)在风压试验各级荷载作用下各测点应变实测值序号测点各级荷载下的实测应变Ue卸载后残余应变值Ue相对残余应变100%<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>备注拉应变为(+),压应变为(-)表4后腹板(点焊)在风压试验各级荷载作用下各测点应变实测值序号观U点各级荷载下的实测应变Ue卸载后残余应变值相对残余应变100%<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>备注拉应变为(+),压应变为(-)(2)出表1、表2可知，前腹板(塞焊)及后腹板(点焊)在风吸试验各级荷载作用下变化情况相似，各测点的实测应变值呈递增变化，纵向各测点由上向下呈递增变化，基本符合腹板在荷载作用下的变化规律，前腹板最大应变值为63We，后腹板最大京戏变值为68Pe，前、后腹板各测点相对残余应变均小于20%。(3)出表3、表4可知，前腹板(塞焊)及后腹板(点焊)在风压试验各级荷载作用下情况基本相似，前腹板最大拉应变值为355ue，最大压变变值为-280"e,后腹板最大拉应变值为271ue，最大压应变值为-322ue，前、后腹板各测点相对残余应变均小于20%,部分测点在各级荷哉下的应变值差异较大且无线性变化规律，这可能是在加载时钢柱发生局部扭曲状况所致。(4)在风吸、风压的试验过程中，前腹板(塞焊)大多数测点的应变值无明显突变，前后腹板变化规律基本一致，数据差异不大；少数测点在风压的试验情况下，前后腹板部分对应的测点有一定差异，例如AIO与BIO，A10为拉应变，而B10为压应变，A2和B2情况相似，1.5P1和2P1载时，A2为拉应变，而B2为压应变。各测点的应变值均不大，即使最大试验荷载2P1值时，实测应变值迹远小于钢板的极限应变值，各测点相对残余应变均小于20%，表明各测点所在腹板与隔板连接较好，未发现脱焊现象。7.结论(1)在风吸试验荷载作用下，前腹板(塞焊)最大拉应变值为63"e，后腹板(点焊)最大应变值为68Ue，前、后腹板各测点相对残余应变均小于20%。(2)在风压试验荷载作用下，前腹板最大拉应变值为355iie，最大压应变值为-280ue，后腹板最大拉应变值为271ue，最大压应变值为-322us，前、后腹板各测点相对残余应变均小于200/。。(3)在风吸、风压的试验过程中，各测点所在腹板与隔板连接较好，未发现脱焊现象。权利要求1.高大截面薄板空腹钢柱制作工艺，包括如下工艺步骤(1)按照设计尺寸下料；(2)在腹板(1)上将架立钢板、端板、和加劲板分别点焊组立；(3)在另一腹板(2)上打孔，与腹板(1)合片，将腹板(2)与架立钢板塞孔焊接，架立钢板与腹板(1)间断焊的焊接长度取100-25mm，间距取100-200mm；与腹板(2)的塞焊孔径为12mm，间距取100-200mm；(4)将组立的钢柱翻身，使小头朝下，将翼板与腹板(1)及腹板(2)组立；(5)将钢柱子翻身，使小头朝上，将钢管与腹板(1)及腹板(2)组立；(6)采用分层对称方法，分别将翼板、钢管与腹板(1)和腹板(2)焊接成形；(7)将钢柱缺陷进行校正，焊缝焊点打磨平整。2.如高大截面薄板空腹钢柱制作工艺，其特征在于步骤3中架立钢板与腹板(l)跳焊的焊接长度取25mm，间距取200mm;与腹板(2)的塞焊孔径为12imn，间距取200nim。全文摘要高大截面薄板空腹钢柱制作工艺，其制作工艺过程为下料—在腹板1上组立架立钢板，端板，加劲板—组立腹板2—组立翼板—组立钢管—焊接—打磨。能够控制腹板焊接变形。文档编号E04C3/30GK101255757SQ20071006978公开日2008年9月3日申请日期2007年6月29日优先权日2007年6月29日发明者华玉武,李新武,林守忠,汪自强,王荣富申请人:浙江宝业建设集团有限公司;浙江宝业钢结构有限公司