专利名称：大型铸钢节点及在超高层建筑结构中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑钢结构技术领域的铸钢节点，尤其是一种大型铸钢节点及在超高层建筑结构中的应用。
背景技术：
在超高层建筑结构中，钢结构框架是结构的主体，框架中的节点是承受结构荷载的关键点，对于超高层建筑结构中，尤其是框架核心筒内筒柱与伸臂桁架及巨型斜撑桁架连接的节点，即该节点分别与伸臂桁架、巨型斜撑桁架、剪力墙内钢板及连梁连接，由于该节点受力复杂，经综合评定，采用铸钢节点，目前存在的问题是
a)铸钢节点处为多杆件交汇，与之连接的杆件均为厚壁构件，其中伸臂桁架弦杆钢材最大厚度为130mm，材质为低合金高强钢Q420GJC，存在焊接熔敷量大，焊接残余应力大的问题；
b)铸钢节点是铸钢件，自身勻质性差，晶体结构较轧制钢板疏松，铸钢件壁厚方向受力较弱，不能用轧制钢板厚度方向的性能指标与其比对；
c)厚度60 130mm的钢板焊接于铸钢节点的侧面上，将会产生较大的焊接收缩应力， 增大了铸钢节点壁厚方向层状撕裂可能性；
d)铸钢件晶粒粗大，杂质多，存在缩松和气孔，在高的热应力作用情况下可能导致铸钢件内部热裂纹；电弧燃烧过程中内部气体的分解，增加了熔池中气体的成分，易产生气孔； 若焊接材料、焊接工艺不当，还容易产生冷裂纹。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种大型铸钢节点及在超高层建筑结构中的应用，本发明通过对节点结构的改变，缓解了节点残余应力的叠加作用，减小了作用于节点的应力峰值，避免了铸钢件本体的撕裂现象，选用适合的焊接材料与焊接工艺， 使厚壁铸钢节点在超高层建筑结构中的应用得以实现。实现本发明目的的具体技术方案是
一种大型铸钢节点，特点是该铸钢节点为轴心设有椭圆孔的矩形柱体，柱体的两端面上设有凸起的方框，柱体的四个侧面上分别设有至少一个凸台或连接臂，所述凸台或连接臂与柱体侧面之间为圆弧过渡。上述大型铸钢节点在超高层建筑结构中的应用，特点是该铸钢节点设于高层建筑结构中内筒柱与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架的交点上，铸钢节点两端面上的方框与内筒柱连接，铸钢节点侧面的凸台或连接臂与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架连接。所述凸台或连接臂沿凸起方向截面的变化率在100 % 80 %之间。本发明通过对节点结构的改变，缓解了节点残余应力的叠加作用，减小了作用于节点的应力峰值，避免了铸钢件本体的撕裂现象，选用适合的焊接材料与焊接工艺，使厚壁铸钢节点在超高层建筑结构中的应用得以实现。
图1为本发明铸钢节点的结构示意图2为本发明铸钢节点与连接构件焊接的结构示意图； 图3为本发明铸钢节点的使用状态示意图。图4为本发明凸台或连接臂与剪力墙内钢板或伸臂桁架接头的结构示意图； 图5为本发明凸台或连接臂与连梁接头的结构示意图。
具体实施例方式参阅图1，本发明铸钢节点1为轴心设有椭圆孔2的矩形柱体，柱体的两端面上设有凸起的方框7，柱体的四个侧面上分别设有至少一个凸起的凸台3或连接臂4，凸台3或连接臂4与柱体的侧面之间设有过渡圆弧5。参阅图2及图3，本发明铸钢节点1设于高层建筑结构中内筒柱6与连梁12、剪力墙内钢板13或伸臂桁架14的交点上，所述铸钢节点1两端面的方框7与内筒柱6的上、下端连接，凸台3或连接臂4与连梁12、剪力墙内钢板13或伸臂桁架14连接。参阅图1，所述铸钢节点1侧面的凸台3或连接臂4沿凸起的方向截面的变化率在 100 % 80 %之间。
实施例本实施例结合正在建造的深圳京基蔡屋围金融中心工程，对大型铸钢节点1在超高层建筑结构中的应用进一步说明，工程占地面积达4. 6万平方米，地下四层，地上98层， 结构总高度达446米；沿高度方向设有4个加强层，其中37 38层、55 59层加强层核心筒内筒柱6与桁架连接的节点采用铸钢节点1，铸钢节点1设于高层建筑结构中核心筒内筒柱6与连梁12、剪力墙内钢板13和伸臂桁架14的交点处，铸钢节点1设于内筒柱6上， 铸钢节点1上下两端面的方框7均与内筒柱6连接，凸台3分别连接连梁12、剪力墙内钢板 13或伸臂桁架14，连接臂4连接连梁12和伸臂桁架14，伸臂桁架14连接外框巨型柱11。本发明铸钢节点1的结构为轴心设有椭圆孔2的矩形柱体，柱体的两端面上设有凸起的方框7，柱体的四个侧面上分别设有一个或两个凸起的凸台3或连接臂4，所述凸台3 或连接臂4与柱体的侧面之间设有过渡圆弧5 ；铸钢节点1的凸台3或连接臂4与其他连接构件焊接时，焊缝采用对接全熔透焊缝；铸钢节点1通过其上的凸台3或连接臂4与厚板连接构件焊接，避免了铸钢节点1的壁厚直接与厚板连接构件呈“T”形状态的连接；在凸台3 或连接臂4的构造上，控制凸台3或连接臂4截面的变化率，凸台3或连接臂4沿凸起方向截面的变化率在100 % 80 %之间；清除铸钢节点1上的尖角，未注明铸造圆角为RlO 20mm，利于气体的排出。铸钢节点1材质选用G20Mn5QT，按《铸钢节点应用技术规程》CECS235 :2008标准要求进行控制，主要性能指标
屈服强度RpO. 2彡300MPa ；
抗拉强度 Rm=500-650MPa ；
延伸率A彡22%，冲击功AKV (20°C)彡60。铸钢节点1化学成分满足表一规定表一
权利要求
1.一种大型铸钢节点，其特征在于该铸钢节点为轴心设有椭圆孔的矩形柱体，柱体的两端面上设有凸起的方框，柱体的四个侧面上分别设有至少一个凸台或连接臂，所述凸台或连接臂与柱体侧面之间为圆弧过渡。
2.—种权利要求1所述大型铸钢节点在超高层建筑结构中的应用，其特征在于该铸钢节点设于高层建筑结构中内筒柱与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架的交点上，铸钢节点两端面上的方框分别与内筒柱连接，铸钢节点侧面的凸台或连接臂与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架连接。
3.根据权利要求1所述的大型铸钢节点，其特征在于所述凸台或连接臂沿凸起方向截面的变化率在100 % 80 %之间。
全文摘要
本发明公开了一种大型铸钢节点，特点是该铸钢节点为轴心设有椭圆孔的矩形柱体，柱体的两端面上设有凸起的方框，柱体的四个侧面上分别设有至少一个凸台或连接臂。上述铸钢节点在超高层建筑结构中的应用，特点是该铸钢节点设于高层建筑结构中内筒柱与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架的交点上，铸钢节点两端面与内筒柱连接，铸钢节点侧面的凸台或连接臂与连梁、剪力墙内钢板或伸臂桁架连接。本发明通过对节点结构的改变，缓解了节点残余应力的叠加作用，减小了作用于节点的应力峰值，避免了铸钢件本体的撕裂现象，选用适合的焊接材料与焊接工艺，使厚壁铸钢节点在超高层建筑结构中的应用得以实现。
文档编号E04B1/24GK102312486SQ20111019585
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者何涛, 费新华, 贺明玄, 陈东昱, 高国兵 申请人:宝钢钢构有限公司