厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱的制作方法

本发明涉及一种厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱，用于连接钢梁，属于装配式钢结构建筑领域。

背景技术：

随着装配式建筑受到国家的重视和推广，装配式建筑将进一步得到发展和应用。而钢结构装配式建筑是其中一个重要体系，钢结构装配式建筑中的钢柱、钢梁组成的钢框架是其体系中的核心部分。

现有的钢构件箱形柱设计加工可分为二种：一种采用成品钢方管直接焊接钢牛腿或连接钢板，一般用于小跨度低层钢框架结构中。由于柱梁节点位置无法焊接贯通内衬钢板，为达到节点位置受加要求，不得不增加整个钢方管的壁厚，成而增加整个钢柱用钢量。另一种采用热轧钢板切割成四块条板，节点位置焊接贯通内衬钢板，再进行人工焊接组成箱体结构。此种结构目前应用最为广泛。此种钢构件箱形虽能解决节点位置受力问题，但加工制作工序复杂、周期长、人工费用高，非节点位置钢箱体未因受力小而减少用钢量，造价高。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有的钢结构箱形柱存在的上述缺陷，提供一种厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱，通过不同壁厚的成品钢方管或钢板焊接方管，与厚壁贯通节点对接焊接成箱形柱。

本发明采用如下技术方案实现：

厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱，包括薄壁钢方管和厚壁贯通箱形钢柱节点；

所述厚壁贯通箱形钢柱节点包括箱体和内衬加劲钢板，所述箱体上下贯通设置，箱体的上下两端分别与薄壁钢方管对接焊接，拼接成钢构件箱形柱主体，所述箱体的壁厚大于薄壁钢方管；

所述内衬加劲钢板与箱体内部截面相同，并嵌入箱体内与箱体的内壁焊接固定，所述箱体至少两个侧面外壁上焊接固定有用于连接钢梁的钢梁连接件。

作为本发明的一种优选方案，所述钢梁连接件包括竖直的连接钢板。

作为本发明的另一种优选方案，所述钢梁连接件包括竖直的钢牛腿腹板和钢牛腿腹板上下侧边焊接的钢牛腿翼板。

在上述两种方案中，所述内衬加劲钢板至少为两块，其中两块分别与连接钢板或钢牛腿腹板的上下侧边对齐，与钢梁连接件的两侧边形成贯通连续的受力面。

进一步的，所述箱体为成品厚壁钢方管或钢板焊接成的钢箱体。

优选的，所述箱体的壁厚为薄壁钢方管壁厚的1.1-2倍。

进一步的，所述薄壁钢方管为成品钢方管。

本发明的箱形柱包括至少两段薄壁钢方管和一个厚壁贯通箱形钢柱节点进行拼接。

进一步的，最底层的薄壁钢方管底部焊接设有柱底钢板，所述柱底钢板与薄壁钢方管之间焊接设有柱底加劲钢板。

本发明的厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱在非节点受力位置采用薄壁成品钢方管直接按构件长度切割下料；节点受力位置钢箱体采用厚壁成品钢方管切割下料或用热轧钢板下料焊接成箱体；在节点位置钢箱体内焊接贯通内衬钢板；将不同壁厚钢方管或焊接钢箱体对接焊接，组成钢柱体；在节点位置厚壁钢方管外四周焊接钢牛腿或连接钢板；在钢柱体底端焊接柱底钢板和柱底加劲钢板。

本发明的有益效果是：钢箱形柱受力节点位置采用厚壁钢方管或焊接钢箱体，同时可方便焊接内衬加劲钢板，在箱体内设置与钢梁连接件贯通对应的内衬加劲钢板，提高了节点和钢梁连接件之间的受力强度，解决了强节点的受力问题。钢构件箱形柱非主受力位置采用薄壁成品钢方管，不但减少了用钢量，节省了人工、材料资源和成本，又方便加工，减少了工序和加工周期。不同壁厚的钢方面管或钢箱体对接焊接，可采用自动焊接设备或焊接机器人加工。既能保证焊接质量，又能减少工人劳动强度。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的其中一种厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱的主剖视图。

图2为实施例中的另一种厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱的主剖视图。

图3为实施例中的厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱的立体结构示意图。

图中标号：1-箱体，2-内衬加劲钢板，3-薄壁钢方管，4-钢牛腿翼板，5-钢牛腿腹板，5’-连接钢板，6-柱底钢板，7-柱底加劲钢板。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的一种厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱为本发明的优选方案，包括箱体1、内衬加劲钢板2、薄壁钢方管3、钢牛腿翼板4、钢牛腿腹板5、柱底钢板6和柱底加劲钢板7。其中两段薄壁钢方管3通过由箱体1、内衬加劲钢板2、钢牛腿翼板4和钢牛腿腹板5构成的厚壁贯通箱形钢柱节点拼接成钢构件箱形柱主体。

具体的，厚壁贯通箱形钢柱节点包括箱体1、内衬加劲钢板2、钢牛腿翼板4和钢牛腿腹板5。

箱体1为一个上下贯通的方形管件，即在箱体1的上端和下端均开口设置，用于与上下拼接的薄壁钢方管进行对接焊接。实际应用中，可采用成品厚壁钢方管或钢板焊接围成的钢箱体，箱体1的壁厚要大于薄壁钢方管的壁厚，一般优选箱体1的壁厚为对接薄壁钢方管壁厚的1.1-2倍，同时应当保证箱体1的侧面外壁与薄壁钢方管的外壁平齐，使其搭建的钢结构表面平整美观。若干段薄壁钢方管两两与厚壁贯通箱形钢柱节点的箱体1拼接后可构成钢构件箱形柱。

在箱体1内部设有内衬加劲钢板2，内衬加劲钢板2采用与箱体1内部截面相同的形状，将内衬加劲钢板2能够从箱体的两侧开口嵌入到箱体1的内部，本实施例的箱体1采用两端开口的结构，其目的一是为了放入内衬加劲钢板2，同时能够通过焊接设备有效地将内衬加劲钢板2的侧边与箱体1的内壁焊接固定。

在箱体1的四个侧面外壁分别焊接固定有钢牛腿翼板4和钢牛腿腹板5组成的钢梁连接件，其中钢牛腿腹板5一端竖直焊接固定在箱体1的外壁上，两块水平的沿钢牛腿翼板4固定焊接在钢牛腿腹板5的上下侧边，并在钢牛腿腹板5的另一端预留连接钢梁的螺栓连接孔位。内衬加劲钢板2在箱体内部的水平位置与钢牛腿腹板5上下侧边的钢牛腿翼板4平齐，使钢牛腿翼板4与内衬加劲钢板2形成贯穿连续的受力平面，提高了钢梁连接件和节点直接的横向扭力强度。内衬加劲钢板2的厚度可与钢牛腿翼板4的厚度相同。

如图2所示，在承重较轻的钢架结构中，节点连接的钢梁连接件可直接采用连接钢板5’，将连接钢板5’一端竖直焊接固定在箱体1的外壁上，其上直接设置连接钢梁的螺栓连接孔位。通过螺栓与钢牛腿腹板5或连接钢板5’紧固连接，然后将钢梁的上下侧面与钢牛腿翼板4焊接固定，将钢结构的柱结构和梁结构在节点处有效可靠的连接。

在图1和图2的两种方案中，均可采用多级薄壁钢方管

如图3所示，本实施例中的钢构件箱形柱主体在厚壁贯通箱形钢柱节点的箱体1两端分别与两段薄壁钢方管3焊接对接，箱体1外侧的钢梁连接件用于与钢梁连接，通过多组钢构件箱形柱和若干钢梁搭建，可建成钢结构框架系统。

在实际施工中，一根钢构件箱形柱可由n段薄壁钢方管3和不超过n的厚壁贯通箱形钢柱节点拼接而成，其中n至少为2。在最底层的薄壁钢方管底部焊接设有柱底钢板6，柱底钢板6与薄壁钢方管3之间焊接设有柱底加劲钢板7，提高钢构件箱形柱的支撑强度。

本实施例的施工步骤如下：厚壁贯通箱形钢柱节点整体可单独由专业的节点加工工厂批量制作，用成品钢方管或热轧钢板下料加工成箱体；将内衬加劲钢板焊接到箱体内；用成品钢方管切割下料成设计尺寸的薄壁成品钢方管；将已焊接内衬加劲钢板的箱体和薄壁成品钢方管对接焊接成钢构件箱形柱主体；再将钢牛腿翼板、钢牛腿腹板焊接在箱体外节点尺寸位置；最后将柱底钢板和柱底加劲钢板焊接在钢构件箱形柱底端。通过以上工序，厚壁贯通节点方管钢构件箱形柱加工完成。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。