專利名稱：鋼柱對接的連接裝置及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域，特別是涉及一種鋼結(jié)構(gòu)施工中的鋼柱(鋼管柱與箱 型柱)對接的連接裝置及安裝方法。
背景技術(shù)：
對于目前高層建筑縱向發(fā)展越來越高，且結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越新異、奇特，給超高層鋼 結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)帶來很大的挑戰(zhàn)。高層鋼結(jié)構(gòu)鋼柱的體積隨著縱向高度的延伸、結(jié)構(gòu)形式的 變化不斷增大，若采用目前傳統(tǒng)的硬性支撐、拉設(shè)纜風(fēng)繩等臨時鋼管柱固定措施進行鋼構(gòu) 件的安裝，對于施工工期無法保證，各個施工隊伍的交錯安全文明施工無法滿足要求，給安 裝精度帶來很大困難。目前，對超高層鋼結(jié)構(gòu)鋼柱臨時安裝采用臨時鋼支撐與拉設(shè)纜風(fēng)繩對其支撐和穩(wěn) 固，需投入較大的施工措施和勞動力，增加了施工內(nèi)容和工作時間，且多工種多工序的立體 交叉作業(yè)相互影響，帶來施工安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明實施例提供一種鋼柱對接的連接裝置及 安裝方法，在鋼柱對接時不用硬性支撐、拉設(shè)纜風(fēng)繩，即可實現(xiàn)鋼柱構(gòu)件的臨時固定，從而 提高鋼結(jié)構(gòu)施工安裝進度。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明實施例提供一種鋼柱對接的連接裝置，包括耳板和連接夾板；耳板為兩塊，兩塊耳板上均設(shè)有螺栓孔；連接夾板為兩塊，兩塊連接夾板上也均設(shè) 有與兩塊耳板上螺栓孔對應(yīng)的螺栓孔；兩塊耳板設(shè)置在兩塊連接夾板之間通過螺栓與兩塊 連接夾板固定連接成為一體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例還提供一種鋼柱對接的安裝方法，用于在已固定的下鋼柱上對接安 裝傾斜的上鋼柱，包括采用上述連接裝置固定連接所對接的上、下鋼柱的對接處；將連接裝置的耳板分別焊接到所對接的上、下鋼柱的對接端；將上鋼柱吊裝至已固定的下鋼柱上方，調(diào)整上鋼柱至安裝位置，使上鋼柱對接端 焊接的耳板與下鋼柱對接端焊接的耳板的位置相對應(yīng)；通過連接裝置的連接夾板夾持上、下鋼管柱對接端焊接的耳板，并通過螺栓使所 述連接夾板與上、下鋼柱對接端焊接的耳板固定連接，使上、下鋼柱對接端通過由耳板、連 接夾板和螺栓形成的連接裝置固定連接。從上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明實施例中的連接裝置通 過在兩塊耳板上設(shè)置螺栓孔，并在兩塊連接夾板在設(shè)置與耳板上螺栓孔匹配的螺栓孔，通 過兩塊連接夾板夾持并連接兩塊耳板再經(jīng)螺栓固定后使兩塊耳板連接成一體結(jié)構(gòu)。該連接裝置可用在傾斜鋼管柱的對接中，固定上、下鋼管柱的對接處，使上方傾斜的上鋼管柱通 過連接裝置臨時固定在下鋼管柱上，不用再設(shè)置硬性支撐、拉設(shè)纜風(fēng)繩等臨時固定設(shè)施來 對傾斜的上鋼管柱進行臨時固定，減少了傾斜鋼管柱構(gòu)件對接中所用的臨時固定設(shè)施，提 高了鋼結(jié)構(gòu)施工的安裝進度，縮短了工期，節(jié)省了措施和勞動力成本，也避免了施工交叉作 業(yè)，提高了施工安全性。


圖1為本發(fā)明實施例一提供的連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一提供的連接裝置的耳板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的連接裝置的連接夾板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一提供的連接裝置使用狀態(tài)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例二提供的安裝方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一本實施例提供一種鋼柱對接的連接裝置，在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，用來對在已固定 的下鋼柱上對接上鋼柱(可以是豎直的或傾斜的上鋼柱，使上鋼柱臨時固定在下鋼柱上， 如圖2 4所示，該連接裝置包括耳板、連接夾板和螺栓；其中，耳板為兩塊，耳板可采用長方形的鋼板，耳板的厚度一般為20 30mm，兩塊 耳板上均設(shè)有螺栓孔，螺栓孔為多個，均勻分布設(shè)置在耳板上；連接夾板也為兩塊，連接夾板也可采用長方形的鋼板，連接夾板的厚度一般為 12 18mm，兩塊連接夾板上也均設(shè)有螺栓孔，連接夾板上的螺栓孔也為均勻分布的多個， 連接夾板上的螺栓孔與兩塊耳板上螺栓孔的位置相對應(yīng)；兩塊耳板的一側(cè)邊為焊接在對接鋼管柱上的焊接邊，使用時兩塊耳板設(shè)置在兩塊 連接夾板之間，由兩塊連接夾板夾持通過螺栓使兩塊連接夾板將兩塊耳板固定連接成為一 體結(jié)構(gòu)。上述連接裝置中，在每個耳板的一角處設(shè)有作為定位標(biāo)記的缺口，以方便焊接時 辯別耳板的設(shè)置方向。如圖4所示，本實施例中的連接裝置使用時，兩個耳板分別焊接在對接的上、下鋼 管柱的對接處，再通過兩塊連接夾板和螺栓配合，將上、下鋼管柱上焊接的耳板連接固定為 一體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)上、下鋼管柱的對接處形成固定連接，使上鋼管柱在連接裝置的作用下 臨時固定在下鋼管柱上。實際中，采用多個連接裝置設(shè)置在所連接的上、下鋼管柱的對接 處。上述的連接裝置，在對傾斜鋼柱進行連接時，可根據(jù)鋼柱的重量、傾斜度、不同高 度的荷載等因素，對螺栓孔的位置、耳板大小、連接夾板可相應(yīng)的調(diào)整。此連接裝置適宜鋼 柱重量不超過32噸，鋼柱直徑最大1. 8米，耳板厚度為30mm，夾板厚度為18mm，螺栓M24，鋼 柱最長21米，最大傾斜角17° ；本實施例中的連接裝置，通過耳板與連接夾板和螺栓的配合，可對傾斜鋼管柱的對接中，上方傾斜的上鋼管柱臨時固定在下鋼管柱上，不用再設(shè)置硬性支撐、拉設(shè)纜風(fēng)繩等 臨時固定設(shè)施來對傾斜的上鋼管柱進行臨時固定，減少了傾斜鋼管柱構(gòu)件對接中所用的臨 時固定設(shè)施，提高了鋼結(jié)構(gòu)施工的安裝進度，縮短了工期，節(jié)省了措施和勞動力成本，也避 免了施工交叉作業(yè)，提高了施工安全性。該連接裝置改進了傳統(tǒng)的吊裝技術(shù)，相對縮短了安 裝工期，節(jié)省了措施成本和人工費，避免了立體交叉作業(yè)，提高了施工安全性與便捷性。實施例二本實施例提供一種鋼柱對接的安裝方法，用于在已固定的下鋼柱上對接安裝傾斜 的上鋼柱，如圖5所示，該方法的步驟如下，具體包括采用上述實施例一給出的連接裝置固定連接所對接的上、下鋼柱的對接處；步驟Si，將連接裝置的耳板分別焊接到所對接的上、下鋼柱的對接端；步驟S2，將上鋼柱吊裝至已固定的下鋼柱上方，調(diào)整上鋼柱至安裝位置，使上鋼柱 對接端焊接的耳板與下鋼柱對接端焊接的耳板的位置相對應(yīng)；步驟S3，通過連接裝置的連接夾板夾持上、下鋼柱對接端焊接的耳板，并通過螺 栓使所述連接夾板與上、下鋼柱對接端焊接的耳板固定連接，使上、下鋼柱對接端通過由耳 板、連接夾板和螺栓形成的連接裝置固定連接。上述安裝方法中，所用的連接裝置可采用多個，各連接裝置的耳板均勻分布焊接 在所對接的上、下鋼柱的對接端。多個連接裝置形成的固定力要大于或等于上方傾斜的上 鋼柱的重力及風(fēng)力對上鋼柱的產(chǎn)生的力，這樣可以保證上鋼柱可以臨時固定在下鋼柱上。下面以實際安裝傾斜的上鋼管柱的過程為例，對上述方法作進一步說明實際工程中，要根據(jù)需要臨時固定對接的上鋼管柱的尺寸、重量及考慮實際施工 中的風(fēng)力情況，選擇連接裝置的耳板、連接夾板和螺栓，具體如下連接裝置的連接夾板及耳板的設(shè)計驗算以最高13m的χ形節(jié)點柱為例，安裝時左右平衡穩(wěn)定。直段鋼管柱最長21m，成 17°傾斜，自身平面內(nèi)不穩(wěn)定，所以選擇直段鋼管柱的臨時固定作最不利工況驗算。鋼管柱 下口對接連接夾板共6組，選取其中四組作受力分析，另外二組不參與受力分析作安全儲 備。(1)鋼管柱受力組合工況依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003規(guī)定計算取值，單根直段鋼管柱雙夾板對接 自平衡技術(shù)繩或臨時鋼支撐固定時，鋼管柱自重、風(fēng)荷載、施工荷載最不利工況取值、組合 如下(2)對不同高度的鋼管柱的受力經(jīng)分析比較，其中管徑D= 1.55m，最大長度L = 21m，最大自重G = 348KN，鋼管柱與鉛垂直面之間夾角17°時的受力最為不利。(3)連接夾板尺寸b = 117mm(耳板螺栓群形心到焊縫邊)，h = 0. 202 (耳板螺栓 群形心到鋼管柱對接的垂直面的距離)，耳板有效焊縫長度H = 459mm,耳板厚度t = 30mm, 連接夾板t0 = 18mm ；(4)高強螺栓選擇M24，10. 9s，0=51_/臓2 (按普通螺栓計算)，fvb=310 N/mm2， fb
r' =500 N/mm2；(5)所有鋼材材質(zhì) Q345B，一級焊縫，^ =295 N/mm2；(6)風(fēng)荷載取值
基本風(fēng)壓ω 0 = 0. 3KN/m2 (廣州市10年一遇) 高度系數(shù)μ ζ = 2. 30 (200米處，地面粗糙度為C類地區(qū)) 高度ζ處風(fēng)振系數(shù)β ζ = 2.7(432米) 風(fēng)荷載體型系數(shù)Ps = I
風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ok = ω0βζμζμ8 = 0. 3X2. 7X2. 30X1 = 1. 863KN/m2 鋼管柱迎風(fēng)面積S = DL = 1. 55X20. 8 = 33m2 風(fēng)荷載 ω = cokS = 1. 863X33 = 61. 479ΚΝ
(7)施工荷載主要是施工人員重量，相對于風(fēng)載和自重恒載可忽略不計。
⑶荷載組合荷載組合=風(fēng)荷載ω (LX)+自重荷載N+施工荷載=
1. 4X61. 479+1. 2X348+1. 2X0 = 504ΚΝ ； 855. 8ΚΝ 418X10.V = ω (LX) = 86. 07IKN ；N = 418ΚΝ ；(10)連接夾板內(nèi)力計算V 板=V + 2 = 86. 071/2 = 43. 036ΚΝ ； 273. 2Ν,連接夾板強度符合驗算要求。(14)螺栓驗算(按普通螺栓計算)a、螺栓抗剪計算
956 = )=
Nfe= N/4+M/(D+2b) = 104. 5+1442.93 = 1298. 2KN ；
(11)螺栓內(nèi)力計算
V栓=V/2 = 43. 036KN
M 栓=V 栓 Xh = 23. 909X0. 202 = 4. 83KN · m N 栓=N/4+M/(D+2b) = 104. 5+1442.93 = 1298. 2KN
(12)焊縫內(nèi)力計算
V縫=N/4+M/(D+2b) = 104. 5+1442.93 = 1298. 2KN
M 縫=V 縫 Xb+V 栓 Xh = 1298. 2X0. 117+43. 036X0. 202 = 160. 6KN · m N 縫=V/2 = 43. 036KN
(13)連接夾板強度驗算
壓應(yīng)力 Oife=IO3XNiteZ^t0(Bjexz) = IO3X 1298. 2/[2X18X (184-52)]=
/ 2 /mm
剪應(yīng)力 τ 板=103XVft/2t0(B-26X2) = IO3X43. 036/(2X 18X 132) = 9. 05N/mm2
(9)柱子內(nèi)力計算
a、風(fēng)荷載產(chǎn)生彎矩Ml= ω (LX)L/2(cosl7 ° ) = 86. 071X10. 4X0. m ；
b、柱子自重產(chǎn)生(含施工荷載)的彎矩M2= NXL/2(Sinl7 ° 4X0. 293 = 1273. 7KN · m ；
c、柱子承受的總彎矩:M= M1+M2 = 855. 8+1273. 7 = 2129. 5KN · m ；
單個螺栓最大豎向剪力V 豎=[N/4+M/ (D+2b)]/8 = 1298. 2/8 = 162. 3KN最大水平剪力V 水平=86. 071/8 = 10. 759KN彎矩引起的剪力V(17° ) = M 栓/h/4 = 4. 83/0. 202/4 = 6KN
合力^/Vg2 +(V7j^+V/7 )2 = λ/Ι26.32 +(10. 7+6)2 = UlAKN單個螺栓抵抗最大剪力=nv3.I4d2fv/4=2X3. 14 X 24 X 24 X 310/4-280KN合力〈K，符合驗算要求。b、承壓承載驗算^=dEtf" =24X30X510=367. 2 N/ram2>194. 153 N/mm2，承壓承載驗算通過。C、抗拉承載力驗算單個螺栓最大拉力Nt = 10. 7+6 = 16. 7KNK= 3. 14d2ftb/4=3. 14X21. 1X21. 1X500 + 4=174. 7 KNNt < Ntc，螺栓符合驗算要求。(15)焊縫驗算在對接接頭和T形接頭中，按照以下公式進行驗算，鋼材材質(zhì)Q345B，一級焊縫， ^=295 N/mm2,Va2+3τ2 <1.1 C正應(yīng)力σ = IO3XN縫/Ht+106XM縫H/2/(l/12tH3) = 43036+(459X30)+1606000 00X459 + 2(30X4593 + 12) = 155. 6N/mm2 剪應(yīng)力 τ = 103XVa/tH = 1298200 + 30 + 459 =94. 3N/mm2
組合應(yīng)力=仏3丁2 =Vl55.62 + 3 x 94.32 =22 5 . 6N/mm2 <1.1^=324.5 N/mm2焊縫通過驗算要求。驗算結(jié)論以上計算結(jié)果顯示，鋼管柱對接的4組連接裝置能滿足強度、穩(wěn)定性及 安全要求。實際使用6組連接裝置，確保吊裝固定上鋼管柱施工的安全性。綜上所述，本發(fā)明實施例中的連接裝置可實現(xiàn)傾斜的大型鋼管柱的對接，可實現(xiàn) 大型鋼管柱的對接自平衡，鋼管柱就位后不必再拉設(shè)纜風(fēng)繩或硬性支撐等，可以根據(jù)設(shè)計 計算不同的高度，采用不同強度的連接裝置對鋼管柱進行臨時固定，由構(gòu)成連接裝置的耳 板、連接夾板和螺栓共同承受鋼管柱的自重恒載、風(fēng)荷載以及施工臨時荷載。該連接裝置的 使用可縮短施工工期，避免施工中的交錯安全施工，使安裝精度得到進一步的提高。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，包括耳板、連接夾板和螺栓；耳板為兩塊，兩塊耳板上均設(shè)有螺栓孔；連接夾板為兩塊，兩塊連接夾板上也均設(shè)有與兩塊耳板上螺栓孔對應(yīng)的螺栓孔；兩塊耳板設(shè)置在兩塊連接夾板之間通過螺栓與兩塊連接夾板固定連接成為一體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述兩塊耳板的一側(cè)邊為 焊接在對接鋼柱上的焊接邊沿。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述兩塊耳板上的螺栓孔 為均勻分布的多個。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述連接夾板上的螺栓孔 為均勻分布的多個。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述耳板為長方形的鋼板， 耳板的厚度為20 30mm。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述耳板的一角設(shè)有作為 定位標(biāo)記的缺口。
7.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的連接裝置，其特征在于，所述連接夾板為長方形的 鋼板，連接夾板的厚度為12 18mm。
8.—種鋼柱對接的安裝方法，用于在已固定的下鋼柱上對接安裝傾斜的上鋼柱，其特 征在于，包括采用上述權(quán)利要求1所述的連接裝置固定連接所對接的上、下鋼柱的對接處；將連接裝置的耳板分別焊接到所對接的上、下鋼柱的對接端；將上鋼柱吊裝至已固定的下鋼柱上方，調(diào)整上鋼柱至安裝位置，使上鋼柱對接端焊接 的耳板與下鋼柱對接端焊接的耳板的位置相對應(yīng)；通過連接裝置的連接夾板夾持上、下鋼柱對接端焊接的耳板，并通過螺栓使所述連接 夾板與上、下鋼柱對接端焊接的耳板固定連接，使上、下鋼柱對接端通過由耳板、連接夾板 和螺栓形成的連接裝置固定連接。
9.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的安裝方法，其特征在于，所述將連接裝置的耳板分 別焊接到所對接的上、下鋼柱的對接端包括耳板與上、下鋼柱焊接處的采用一級全熔透焊接，
10.如權(quán)利要求1所述的鋼柱對接的安裝方法，其特征在于，所述連接裝置采用多個， 各連接裝置的耳板均勻分布焊接在所對接的上、下鋼柱的對接端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋼柱對接的連接裝置及安裝方法，屬鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域。該連接裝置包括耳板、連接夾板和螺栓；耳板為兩塊，兩塊耳板上均設(shè)有螺栓孔；連接夾板為兩塊，兩塊連接夾板上也均設(shè)有與兩塊耳板上螺栓孔對應(yīng)的螺栓孔；兩塊耳板設(shè)置在兩塊連接夾板之間通過螺栓與兩塊連接夾板固定連接成為一體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種傾斜鋼管柱對接的安裝方法。該連接裝置可用在傾斜鋼管柱的對接中，固定上、下鋼管柱的對接處，使上方傾斜的上鋼管柱通過連接裝置臨時固定在下鋼管柱上，不用再設(shè)置硬性支撐、拉設(shè)纜風(fēng)繩等臨時固定設(shè)施來對傾斜的上鋼管柱進行臨時固定，減少了傾斜鋼管柱構(gòu)件對接中所用的臨時固定設(shè)施，提高了鋼結(jié)構(gòu)施工的安裝進度，縮短了工期。
文檔編號E04G21/14GK101906849SQ20101023099
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者黨保衛(wèi), 馮長勝, 徐重良, 汪永勝, 趙東明, 鐘紅春, 陸建新 申請人:中建鋼構(gòu)有限公司