一种十字转变径圆管柱结构及其加工方法与流程

本发明涉及建筑施工，涉及一种十字转变径圆管柱结构及其加工方法。

背景技术：

1、随着钢结构的发展，越来越多大型公共建筑和超高层的地下室部分，竖向结构柱由钢筋混凝土结构转变为钢骨混凝土结构，后者可以在强度相同的情况下，降低柱截面尺寸，从而获得更大的使用空间。而地上部分一般采用钢结构圆管柱作为竖向传力构件，为增加地上部分结构柱的承载强度，会在圆管柱芯柱内浇筑混凝土。由此会形成柱截面选择的问题，如将地下室部分与地上部分钢柱设计为等截面钢柱，势必会造成材料浪费，不利于节约成本，因此形成了许多结构柱变截面的组合方式。

2、地下室部分采用十字钢骨柱，地上部分采用圆管柱的做法，由于其优越的结构性能，越来越多的应用到建筑结构中。目前十字钢骨柱与等截面圆管柱连接的节点做法比较成熟，而十字钢骨柱与不等截面的圆管柱连接节点的设计和加工还存在着许多难点。目前采用最多的方式是将十字柱腹板加长、加宽与上部圆管柱连接，然后在采用若干个天圆地方瓦片将十字柱与上部圆管柱连接。但采用此种加工工艺，天圆地方瓦片上下两端需分别与十字柱翼板、圆管柱壁板焊接连接，瓦片与十字柱腹板加长段也需进行焊接连接，瓦片与瓦片之间也需通过焊接连接，这样会造成转换节点区域焊缝集中，焊接应力集中，从而对结构受力造成影响。

3、因此，开发一种加工难度较低、焊接应力对结构影响小且施工效率高的十字转变径圆管柱结构极具现实意义。

技术实现思路

1、由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种加工难度较低、焊接应力对结构影响小且施工效率高的十字转变径圆管柱结构，解决了现有十字转变径圆管柱结构操作繁琐且焊接应力集中影响结构受力的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种十字转变径圆管柱结构，包括圆锥管段、十字柱段和天圆地方瓦片嵌补段；

4、所述圆锥管段包括共轴的大直径圆钢管、圆锥钢管和小直径圆钢管，大直径圆钢管的内径大于小直径圆钢管的内径，大直径圆钢管、圆锥钢管和小直径圆钢管连成的管状结构内设有贯穿所述管状结构且与管状结构的内壁焊接固定的柱内十字插板，所述柱内十字插板与管状结构的内壁之间设有沿着管状结构轴向方向依次布置的多组柱内环形横隔板，一组柱内环形横隔板共有多片，一组柱内环形横隔板中所有片柱内环形横隔板位于同一水平面且所有片柱内环形横隔板配合完全封闭柱内十字插板与管状结构的内壁之间的空间，柱内环形横隔板与管状结构的内壁、柱内十字插板焊接固定；

5、所述十字柱段包括十字柱和十字柱翼缘板，十字柱翼缘板围绕十字柱圆周布置且十字柱翼缘板垂直固定在十字柱的端板上，所述十字柱布置在柱内十字插板的正下方且柱内十字插板与十字柱匹配，柱内十字插板与十字柱焊接固定；

6、所述天圆地方瓦片嵌补段包括多片天圆地方瓦片翼缘板，天圆地方瓦片翼缘板的上缘与所述小直径圆钢管远离大直径圆钢管端的端面匹配且焊接，天圆地方瓦片翼缘板的下缘与十字柱翼缘板的外壁平齐且焊接。

7、本发明的十字转变径圆管柱结构，结构设计合理，能够实现十字钢骨柱与变径圆管柱的结构形式转变，材料用量较少，节点位置加工精度高，同时加工难度低，焊接作业量较少(焊缝少)，焊接应力对结构影响小，结构可靠性好，施工效率高，应用前景好。

8、作为优选的技术方案：

9、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述大直径圆钢管、圆锥钢管和小直径圆钢管依次焊接。

10、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述管状结构的外壁上还焊接有柱外侧搭筋板和吊耳连接板，方便施工。

11、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述吊耳连接板共有多块；

12、多块吊耳连接板位于同一水平面上且围绕所述管状结构的圆周均匀布置。

13、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述柱外侧搭筋板共有至少两组且各组柱外侧搭筋板沿着管状结构轴向方向依次布置；

14、一组柱外侧搭筋板共有多片，一组柱外侧搭筋板中所有片柱外侧搭筋板位于同一水平面，多片片柱外侧搭筋板围绕所述管状结构的圆周均匀布置。

15、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述十字柱包括一片十字柱h型钢腹板和两片十字柱t型钢腹板；

16、所述十字柱h型钢腹板的两侧均焊接固定有十字柱翼缘板且十字柱翼缘板与十字柱h型钢腹板垂直，十字柱h型钢腹板与位于其两侧的两十字柱翼缘板围成h形结构；

17、所述十字柱t型钢腹板的一侧焊接固定有十字柱翼缘板且十字柱翼缘板与十字柱t型钢腹板垂直，十字柱t型钢腹板与十字柱翼缘板围成t形结构；

18、两片十字柱t型钢腹板垂直焊接在十字柱h型钢腹板的两侧且十字柱t型钢腹板将十字柱h型钢腹板均分。

19、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述十字柱翼缘板远离十字柱t型钢腹板或十字柱h型钢腹板侧焊接有现场连接板，方便后期施工；

20、所述十字柱的上侧焊接有多片十字柱内隔板，十字柱内隔板位于十字柱分隔开的独立空间内，多片十字柱内隔板位于同一水平面，十字柱内隔板与十字柱焊接。

21、如上所述的一种十字转变径圆管柱结构，所述圆锥钢管的坡度不得大于1:6；

22、以管状结构的轴向方向为高度方向，所述天圆地方瓦片翼缘板的高度不小于1m；

23、所述小直径圆钢管的内径与所述十字柱截面的当量直径相等。

24、本发明还提供如上所述的一种十字转变径圆管柱结构的加工方法，包括以下步骤：

25、(1)利用计算机进行三维实体建模，确定十字转变径圆管柱结构各部件的尺寸规格；

26、(2)加工各部件；

27、(3)焊接组装圆锥管段和十字柱段；

28、(4)将圆锥管段和十字柱段对齐焊接成一体，再将天圆地方瓦片翼缘板分别与十字柱翼缘板和小直径圆钢管焊接，完成对十字转变径圆管柱结构的加工。

29、本发明优化了十字柱转变径圆管柱结构的加工工艺，使十字转变径圆管柱的结构形式更加合理，传力路径清晰，加工工艺更加简便，且整体外观视觉效果较好，减少了构件翻身次数，提高了施工效率，缩短了加工周期。

30、以上技术方案仅为本发明的一种可行的技术方案而已，本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。

31、上述发明具有如下优点或者有益效果：

32、(1)本发明的十字转变径圆管柱结构，在十字柱段与圆管柱连接位置，设置了长度不小于1m的天圆地方过渡段，可以完美的分别与十字柱、圆管柱连接，避免了十字柱与锥管柱直接连接会有对接错边，从而影响结构整体受力的问题；

33、(2)本发明的十字转变径圆管柱结构，锥管上端与大截面圆管柱连接，下端与小截面圆管柱，然后通过小截面圆管柱与天圆地方过渡段连接，此连接节点通过锥管分别与上、下圆管柱，使变截面节点完美过渡，不仅外观效果较好，也提高了钢构件的整体承载力；

34、(3)本发明的十字转变径圆管柱结构，内插十字加劲板贯穿整个变径圆管柱段，且与下部十字柱段的腹板焊接连接，使得变径圆管柱段与十字柱段通过十字加劲板紧密的连接成为一个整体受力部件，通过“退装退焊”的施工工艺，也使得该结构构件加工可以很好的实现；

35、(4)本发明的十字转变径圆管柱结构，可根据设计承载力的不同，增大或减小十字圆管柱的规格，最大化利用材料性能；

36、(5)本发明的十字转变径圆管柱结构的加工方法，工序简单，焊接作业量少，施工效率高，安全可靠，应用前景好。