一种巨型多牛腿钢管框架柱及其制作方法
【专利摘要】本发明专利公开了一种巨型多牛腿钢管框架柱，包括：钢柱、环形水平加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿；所述环形水平加劲肋焊接于H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿与钢柱交汇处的钢柱的内部，且每块环形水平加劲肋环形开有孔洞；所述H型牛腿垂直装焊于钢柱的上部、中部和下部；所述箱梁牛腿垂直装焊于钢柱的中部；所述环带桁架牛腿垂直装焊于钢柱的下部，每侧环带桁架牛腿由两个箱型构件折成V形。本发明所述的巨型多牛腿钢管框架柱在保证钢板剪力墙柱承重力的同时，最大限度的提高了结构的性能，同时简化钢柱机构，提高工厂加工效率，缩短加工周期。本发明还公开了上述钢管框架柱的制作方法，适用于工厂化生产。
【专利说明】一种巨型多牛腿钢管框架柱及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种钢结构和钢结构的制作方法，具体为涉及一种应用于巨型钢框架结构的巨型多牛腿钢管框架柱及其制作方法。
【背景技术】
[0002]武汉中心位于湖北省武汉市王家墩中央商务区地十六。总建筑面积为355760平方米，地下4层、裙房4层、塔楼88层，总高度为438米。结构类型为巨柱框架一核心筒一伸臂桁架结构体系。地下一层主要用于商业、酒店货运和设备，夹层为酒店后勤所用，地下二层用于办公公寓物业货运、停车和设备，地下三层及地下四层为停车和设备。裙房4层主要由商场、会议中心等构成。塔楼部分由入口大厅、会议中心、高级办公、公寓、酒店、观光设施以及避难层构成。
[0003]基于武汉中心塔楼的系列整体设计，需要将各个部分连接，采用巨型框架一核心筒一伸臂桁架结构体系，是巨型结构体系的一种，这就需要设计出符合要求，并有足够支撑力的结构柱，同时需要考虑工厂加工工艺的实现。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种巨型多牛腿钢管框架柱及其制作方法。
[0005]技术方案:为了实现上述目的，本发明所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱，包括:钢柱、环形水平加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿；所述钢柱包括:上部钢柱、中部钢柱和下部钢柱，三根钢柱相焊接成巨型柱的主体；所述环形水平加劲肋焊接于H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿与钢柱交汇处的钢柱的内部，且每块环形水平加劲肋环形开有孔洞；所述H型牛腿垂直装焊于钢柱的上部、中部和下部，从上而下分别为:大H型牛腿、小H型牛腿、中H型牛腿；所述箱梁牛腿垂直装焊于钢柱的中部，为箱型截面；所述环带桁架牛腿垂直装焊于钢柱的下部，每侧环带桁架牛腿由两个箱型构件折成V形。
[0006]本发明所述的巨型多牛腿钢管框架柱，材质采用Q345B，径厚比均大于33，符合规范采用冷卷工艺的要求，钢管加工采用压制和卷制相结合的方法，以降低钢板表面压痕损伤以及压制内应力过大的情况。
[0007]本发明还公开了一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，该方法的具体步骤如下:
(1)零件下料切割，下料采用材质为Q345B的钢板，径厚比均要求大于33;采用数控直条切割机进行精密下料切割，加工前应将钢管直径缩小2-3mm展开进行展开下料；本步骤中通过计算机放样，将巨型多牛腿钢管框架柱分割成相应的零件单元；
(2)钢板压头预压:钢管采用压制和卷制相结合的方法，将钢板放入油压机进行卷压；根据锥管的曲面线形制作压模并安装，采用油压机进行钢板两端部压头，钢板端部压制次数至少压三次，先在钢板端部150mm范围内压一次，然后在300mm范围内重压二次； (3)预弯后切割余量和坡口；
(4)钢管小段节加工成型；
(5)筒体段节纵缝内部焊接:钢管柱卷压成型后，留有一定纵缝缝隙，先进行内部焊接；
(6)筒体段节纵缝外部焊接:钢管柱内部焊接完成后，进行外部焊接；
(7)筒体段节焊后重新滚压矫正；
(8)设置组装胎架:设立胎架模板，模板上表面水平标高误差不得大于1mm，超差必须修正；
(9)筒体段节内部加劲隔板组装焊接；
(10)筒体段节对接接长及环缝焊接:本结构钢管柱由三段焊接而成，一段钢管柱制作好后，按以上同样的方法制作另两段钢管柱，最终完成段节对接接长及环缝焊接；
(11)钢柱端面进行端铣加工；
(12)钢柱定位划出环形内加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线；
(13)组装焊接环形内加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线:组装焊接所有环形内加劲肋，H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿；
(14)翻身组装其余H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线；
(15)整体焊接和检测。
[0008]本发明所述的制作方法，解决了工厂化生产的问题，大大加快了制作的进度，缩短了工期，同时合理的制作工艺步骤减少了装配、焊接的难度及工作量，方便制作，减少返工，提高工效。
[0009]本发明中钢管纵缝焊接方法为:焊接前对焊缝两侧10mm范围进行预热，预热采用陶瓷电加热板预热，预热温度10(T15(TC，筒体焊接采用筒体自动焊接中心或用自动焊接胎架上进行，筒体内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接。
[0010]本发明中钢柱筒体矫正方法为:矫正采用卷板机和火焰加热法进行矫正，误差出现偏大时，再上卷板机采用反复滚压法进行矫正。
[0011]本发明中隔板组装焊接方法为:筒体小段节焊接矫正后，按图纸尺寸先进行安装筒体内的加劲横隔板，安装后即进行焊接，焊接采用C02气保护焊进行对称焊接，焊后进行局部矫正。
[0012]本发明中筒体对接环缝焊接的方法为:将焊好内隔板的筒体段节在水平胎架上进行对接接长，然后采用筒体焊接中心在滚轮胎架上进行环缝的埋弧焊接，焊后进行局部矫正。
[0013]本发明中钢柱端面端铣加工方法为:钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直。
[0014]本发明中楼层牛腿组装焊接方法为:楼层牛腿安装须在组装平台上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，严格控制牛腿的相对位置和垂直度以及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离。
[0015]有益效果:本发明具有如下优点:
1、本发明所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的型式及截面尺寸的设计，在保证钢板剪力墙柱承重力的同时，最大限度的提高了结构的性能，同时简化钢柱机构，提高工厂加工效率，缩短加工周期。
[0016]2、本发明所述的制作方法，解决了工厂化生产的问题，大大加快了制作的进度，缩短了工期，同时合理的制作工艺步骤减少了装配、焊接的难度及工作量，方便制作，减少返工，提高工效。
[0017]3、本发明中整体合理的组装顺序、焊接顺序和焊接方法，进一步保证了制作出的剪力墙柱的质量。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明所述巨型多牛腿钢管框架柱的示意图。
[0019]图2为本发明所述巨型多牛腿钢管框架柱的轴测图。
[0020]图3为本发明所述巨型多牛腿钢管框架柱的俯视图。
[0021]图4为本发明所述巨型多牛腿钢管框架柱中左视图。
[0022]图5为本发明所述巨型多牛腿钢管框架柱中正视图。
【具体实施方式】
实施例
[0023]如图1-4所示的一种巨型多牛腿钢管框架柱，包括:钢柱1、环形水平加劲肋2、H型牛腿3、箱梁牛腿4、环带桁架牛腿5 ;所述钢柱I包括:上部钢柱11、中部钢柱12和下部钢柱13，三根钢柱相焊接成巨型柱；所述环形水平加劲肋2共8块，按一定间距和数量焊接于牛腿3、4、5与钢柱I交汇处的钢柱I内部，且每块环形水平加劲肋2环形开孔洞8个；所述H型牛腿3垂直装焊于钢柱I的上部、中部、下部，由三种不同规格的截面构成，包括--大H型牛腿31、小H型牛腿32、中H型牛腿33 ;所述箱梁牛腿4垂直装焊于钢柱I的中部，为箱型截面；所述环带桁架牛腿5垂直装焊于钢柱I的下部，每侧环带桁架牛腿5由两个箱型构件折成一定角度组成，呈V形。
[0024]本发明还公开了一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，该方法的具体步骤如下:
(1)零件下料切割:通过计算机放样，将巨型多牛腿钢管框架柱分割成相应的零件单元;
(2)钢板压头预压:钢管采用压制和卷制相结合的方法，将钢板放入油压机进行卷压；
(3)预弯后切割余量和坡口；
(4)钢管小段节加工成型；
(5)筒体段节纵缝内部焊接:钢管柱卷压成型后，留有一定纵缝缝隙，先进行内部焊接；
(6)筒体段节纵缝外部焊接:钢管柱内部焊接完成后，进行外部焊接；
(7)筒体段节焊后重新滚压矫正；
(8)设置组装胎架:设立胎架模板，模板上表面水平标高误差不得大于1mm，超差必须修正；
(9)筒体段节内部加劲隔板组装焊接；
(10)筒体段节对接接长及环缝焊接:本结构钢管柱由三段焊接而成，一段钢管柱制作好后，按以上同样的方法制作另两段钢管柱，最终完成段节对接接长及环缝焊接；
(11)钢柱端面进行端铣加工；
(12)钢柱定位划出环形内加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线；
(13)组装焊接环形内加劲肋、H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线:组装焊接所有环形内加劲肋，H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿；
(14)翻身组装其余H型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线；
(15)整体焊接和检测；
为加强钢管框架柱加工制作的质量，其工艺工作要点及技术措施如下:
(1)下料切割:采用数控直条切割机进行精密下料切割，由于钢管柱钢板较厚，在压制过程中钢板的延伸率发生变化，会直接导致加工后筒体的直径偏大，所以加工前应将钢管直径缩小2-3mm展开进行展开下料；
(2)预弯压头:根据锥管的曲面线形制作压模并安装，采用油压机进行钢板两端部压头，钢板端部压制次数至少压三次，先在钢板端部150mm范围内压一次，然后在300mm范围内重压二次，以减小钢板的弹性，防止头部失圆，压制后用样板检验；
(3)筒体卷制:筒体卷制采用专用钢管数控卷板机加工成型。对口错边允许偏差(1.5mm,管端椭圆度允许偏差< 3mm ；
(4)钢管纵缝焊接:焊接前对焊缝两侧10mm范围进行预热，预热采用陶瓷电加热板预热，预热温度10(Γ150?，筒体焊接采用筒体自动焊接中心或用自动焊接胎架上进行，筒体内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接；
(5)筒体矫正:筒体加工过程中和加工成型及纵缝焊接后均需采用专用样板进行检查筒体的成型，加工样板采用2-3_不锈钢板制作,每节筒体应用不少于三个部位的检查样板进行检查。当个别管节达不到以上要求时，必须进行矫正，矫正采用卷板机和火焰加热法进行矫正。如误差出现偏大时，再上卷板机采用反复滚压法进行矫正；
(6)隔板组装焊接:筒体小段节焊接矫正后，按图纸尺寸先进行安装筒体内的加劲横隔板，安装后即进行焊接，焊接采用C02气保护焊进行对称焊接，焊后进行局部矫正。
[0025](7)筒体对接环缝焊接:将焊好内隔板的筒体段节在专用水平胎架上进行对接接长，然后采用筒体焊接中心在滚轮胎架上进行环缝的埋弧焊接，焊后进行局部矫正；
(8)钢柱端面端铣加工:钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直，同时精确控制钢柱的长度尺寸；
(9)楼层牛腿组装焊接:楼层牛腿安装须在专用组装平台上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，严格控制牛腿的相对位置和垂直度以及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离。
[0026]本实施例的制作方法中合理的组装方法以及组装顺序可以对各零部件加工导致的公差或累积公差及时进行修整，从而保证结构的整体质量，因此，采用何种组装方法以及组装顺序对工程的质量尤为重要。
【权利要求】
1.一种巨型多牛腿钢管框架柱，其特征在于:包括:钢柱(1)、环形水平加劲肋(2)、Η型牛腿(3)、箱梁牛腿(4)、环带桁架牛腿(5)； 所述钢柱(1)包括:上部钢柱(11)、中部钢柱(12)和下部钢柱(13)，三根钢柱相焊接成巨型柱的主体； 所述环形水平加劲肋(2)焊接于Η型牛腿(3)、箱梁牛腿(4)、环带桁架牛腿(5)与钢柱(1)交汇处的钢柱(1)的内部，且每块环形水平加劲肋(2 )环形开有孔洞； 所述Η型牛腿(3)垂直装焊于钢柱(1)的上部、中部和下部，从上而下分别为:大Η型牛腿(31)、小Η型牛腿(32)、中Η型牛腿(33)； 所述箱梁牛腿(4)垂直装焊于钢柱(1)的中部，为箱型截面； 所述环带桁架牛腿(5 )垂直装焊于钢柱(1)的下部，每侧环带桁架牛腿(5 )由两个箱型构件折成V形。
2.—种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:该方法的具体步骤如下: (1)零件下料切割，下料采用材质为Q345B的钢板，径厚比均要求大于33;采用数控直条切割机进行精密下料切割，加工前应将钢管直径缩小2-3mm展开进行展开下料； (2)钢板压头预压:根据锥管的曲面线形制作压模并安装，采用油压机进行钢板两端部压头，钢板端部压制次数至少压三次，先在钢板端部150mm范围内压一次，然后在300mm范围内重压二次； (3)预弯后切割余量和坡口； (4)钢管小段节加工成型； (5)筒体段节纵缝内部焊接； (6)筒体段节纵缝外部焊接； (7)筒体段节焊后重新滚压矫正； (8)设置组装胎架； (9)筒体段节内部加劲隔板组装焊接； (10)筒体段节对接接长及环缝焊接； (11)钢柱端面进行端铣加工； (12)钢柱定位划出环形内加劲肋、Η型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线； (13)组装焊接环形内加劲肋、Η型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线； (14)翻身组装其余Η型牛腿、箱梁牛腿、环带桁架牛腿安装位置线； (15)整体焊接和检测。
3.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中钢管纵缝焊接方法为:焊接前对焊缝两侧100mm范围进行预热，预热采用陶瓷电加热板预热，预热温度10(Γ150?，筒体焊接采用筒体自动焊接中心或用自动焊接胎架上进行，筒体内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接。
4.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中钢柱筒体矫正方法为:矫正采用卷板机和火焰加热法进行矫正，误差出现偏大时，再上卷板机采用反复滚压法进行矫正。
5.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中隔板组装焊接方法为:筒体小段节焊接矫正后，按图纸尺寸先进行安装筒体内的加劲横隔板，安装后即进行焊接，焊接采用C02气保护焊进行对称焊接，焊后进行局部矫正。
6.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中筒体对接环缝焊接的方法为:将焊好内隔板的筒体段节在水平胎架上进行对接接长，然后采用筒体焊接中心在滚轮胎架上进行环缝的埋弧焊接，焊后进行局部矫正。
7.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中钢柱端面端铣加工方法为:钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直。
8.根据权利要求2所述的一种巨型多牛腿钢管框架柱的制作方法，其特征在于:所述方法中楼层牛腿组装焊接方法为:楼层牛腿安装须在组装平台上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，严格控制牛腿的相对位置和垂直度以及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离。
【文档编号】E04C3/32GK104264900SQ201410461857
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】王晓波, 李峰, 付鹏, 王永康, 张富强, 张清荣 申请人:江苏沪宁钢机股份有限公司