一種日字型厚板組合鋼柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種日字型厚板組合鋼柱，包括箱體、隔板、牛腿，所述隔板一塊、箱體一個，所述箱體橫截面為矩形，所述隔板固定于箱體的內(nèi)部，隔板和箱體組合橫截面為“日”字形成的箱形柱；所述牛腿為工字型，固定在箱體的外表面。本實用新型還公開了上述日字型厚板組合鋼柱的制作方法。本實用新型所述結(jié)構(gòu)簡單、承重能力強，實現(xiàn)了超長、超重鋼構(gòu)件的連接；解決了工廠化生產(chǎn)的問題，大大加快了制作的進度，縮短了工期，同時合理的分段設計減少了焊接的難度及工作量。
【專利說明】一種日字型厚板組合鋼柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種鋼結(jié)構(gòu)，具體為一種日字型厚板組合鋼柱。
【背景技術(shù)】
[0002]人民日報社新大樓將落成于北京東三環(huán)金臺西路2號，處在北京市CBD(中央商務區(qū))東擴的核心位置，與新近落成的中央電視臺(CCTV)大樓遙相呼應?？傮w建設規(guī)模達到135797平方米，由國際會議中心，圖書館，報業(yè)大廈等一系列建筑所組成。
[0003]本工程為典型帶支撐的超高層結(jié)構(gòu)，由外框和內(nèi)框核芯筒組成，核芯筒全部采用鋼結(jié)構(gòu)體系，對于長度長(高達148.3米)，板厚大，重量重的核芯筒，采用何種結(jié)構(gòu)能達到用料少、承重能力強，結(jié)構(gòu)簡潔，并實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)加工制作都是一個巨大的難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型提供了一種日字型厚板組合鋼柱及其制作方法。
[0005]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所述的一種日字型厚板組合鋼柱，包括箱體、隔板、牛腿，所述隔板一塊、箱體一個，所述箱體橫截面為矩形，所述隔板固定于箱體的內(nèi)部，隔板和箱體組合橫截面為“日”字形成的箱形柱；所述牛腿為工字型，固定在箱體的外表面。
[0006]本實用新型中所述牛腿為工字型，牛腿包括:第一牛腿、第二牛腿、第三牛腿、第四牛腿和第五牛腿；所述第一牛腿固定于箱體的上表面，并與上表面形成角度a的范圍為120° -150° ;所述第二牛腿位于第一牛腿的左側(cè)并固定于箱體的上表面,并與上表面形成角度b的范圍為120° -170° ;所述第三牛腿固定于箱體的左側(cè)外表面，與箱體的左側(cè)外表面形成角度c的范圍為45° -70° ;所述第四牛腿固定于箱體的下表面，與箱體的下表面形成角度d的范圍為90° -120° ;所述第五牛腿固定于箱體的右側(cè)外表面，與箱體的右側(cè)外表面形成角度e的范圍為90° -120°。
[0007]本實用新型所述日字型厚板組合鋼柱還包括內(nèi)加勁板，所述內(nèi)加勁板位于箱體內(nèi)部，并垂直于隔板。
[0008]本實用新型還公開了一種日字型厚板組合鋼柱的制作方法，該方法的具體步驟如下:
[0009](I)選取鋼板，按照圖紙尺寸將鋼板壓制成:箱體組件、隔板、腹板和牛腿組件；所述箱體組件包括:一塊底板、一塊蓋板、兩塊腹板；所述牛腿組件包括:上板、下板和中間板，所述上板和下板平行，所述中間板垂直于上板，所述上板、下板和中間板構(gòu)成工字形；
[0010](2)制作大型目字型厚板組合箱形柱的安裝胎架；
[0011](3)在安裝胎架上定位隔板；
[0012](4)箱體組件腹板和底板的定位出型桿件的翼板和腹板下料后應標出翼緣板寬度中心線和與腹板組裝的定位線，并以此為基準進行H型桿件的拼裝。H型桿件拼裝在H型鋼拼裝機上進行自動拼裝。拼裝前將翼緣板組裝位置及腹板坡口處進行打磨，直至露出金屬光澤；
[0013](5)蓋板的組裝，采用H型鋼自動操作機組裝定位蓋板，由于蓋板寬度較寬，為防止蓋板焊接時產(chǎn)生過大的角變形，蓋板在焊接前應設置局部支撐；
[0014](6)蓋板、隔板和底板構(gòu)成H型鋼，對構(gòu)成的H型鋼的焊接端同時對稱進行加熱，力口熱采用陶瓷電加熱器進行，焊接采用龍門埋弧自動焊焊機進行焊接，焊接順序采用先焊大坡口后焊小坡口面的焊接順序；焊接完箱體，對蓋板和底板進行直線度和平整度的矯正；
[0015](7)隔板組裝焊接，隔板采用CO2氣保護焊進行三面圍焊，焊后局部矯正；
[0016](8)箱體中的腹板的組裝焊接，先進行箱體外側(cè)四條縱縫的焊接，先采用CO2自動打底焊接，然后采用雙弧雙絲埋弧焊進行蓋面焊接，采用對稱施焊法和約束施焊法控制焊接變形，最后對焊縫進行探傷；
[0017](9)隔板電渣焊處占孔:箱體縱縫焊接完成后，根據(jù)板厚上的位置線將橫隔板的位置線劃出來，并劃出對合位置線，作為端銑時的對合標記，然后對箱體進行鉆孔；
[0018](10)對隔板進行電渣焊焊接，鉆孔后采用臺灣歐淬電渣焊機流水線進行電渣焊接，焊接后去除引弧裝置，將焊縫收口端焊縫修磨平整；
[0019](11)箱體矯正，箱體焊接完成后，在水平胎架上進行初步測量，對箱體變形處的直線度、局部平整度、旁彎進行火焰矯正；
[0020](12)對箱體中心線和端部余量線進行劃線:在檢測平臺上將箱體進行定位，劃出箱體二個方向的中心線，同時以隔板的對合線為基準劃出箱體二端的端先余量線，并敲上洋沖標記；
[0021](13)箱體端部端銑加工:采用端面銑床對箱體兩端面進行機加工，使箱體端面與箱體中心線垂直，可有效地保證箱體的幾何長度尺寸度；
[0022]( 14)在箱體表面進行牛腿安裝位置線進行劃線；
[0023](15)組裝焊接牛腿:焊接采用CO2氣保護焊對稱焊接，嚴格控制牛腿的相對位置、垂直度及高強螺栓孔群與箱體中心線的距離，使誤差小于5_。
[0024]本發(fā)明中設有所述內(nèi)加勁板的日字型厚板組合鋼柱，制作時，所述內(nèi)加勁板在隔板定位后定位內(nèi)加勁板；焊接隔板的同時焊接內(nèi)加勁板。
[0025]本實用新型所述方法中所述電渣焊的焊接方法如下:
[0026](A)焊前準備
[0027](I)焊接設備:采用臺灣歐淬SESNET-W專用BOX焊接流水線，焊接采用非熔性焊嘴，焊絲采用TSE-50G，焊劑采用結(jié)SH331 ；
[0028](2)采用搖臂鉆鉆出焊孔，鉆孔過程當中應使用空氣冷卻，不允許采用水冷卻，根據(jù)不同厚度的隔板應采用不同的孔徑加工，居于上述原則，吊裝分段劃分時以雙向交叉的通長主管中的一個方向為準，平行進行劃分，劃分后，分段間均為通長主管與其他相貫主管、直撐、斜撐間的焊接，有利于現(xiàn)場的吊裝；
[0029](3)焊孔加工好后，焊孔內(nèi)會殘留污物或油污，因此，焊接前應先用木棒清除焊孔內(nèi)的雜物，并輔以高壓氣體清除，油污用火焰加熱烘烤的方法去除，可用烤槍來加熱烘烤；
[0030](B)電渣焊焊接設置
[0031](I)安裝引出裝置:用黃銅制成引出裝置，放置于焊道上端，安裝前應將焊孔周圍約Φ 150范圍打磨平，使焊接時渣液不易外流；
[0032](2)焊接前將焊絲插入熔嘴中，檢查焊絲是否平直，是否位于熔嘴的中心，并根據(jù)情況作出相應處理；焊絲伸出熔嘴末端約5mm ；
[0033](3)安裝引弧裝置:引弧裝置為引弧銅帽，用黃銅制成，將其孔中心對準焊孔中心，焊前在引弧裝置的凹部撒放高約10臟，粒度為(MXlmm的引弧劑，再撒放高約15mm的焊劑，整套裝置對準中心后，放于焊口下端，并用千斤頂頂緊；
[0034](C)焊接
[0035](I)電渣焊焊接:啟動電渣焊機，引燃電弧，熔劑熔化后，形成熔渣；焊接過程中，根據(jù)面板顏色適當?shù)恼{(diào)節(jié)熔化嘴或焊槍的空間位置，使其處于熔池中心部位，穩(wěn)定燃燒，防止燒穿，并根據(jù)渣池的深度適當?shù)难a充焊劑，保持渣池深度約30-60mm ；
[0036](2)焊縫收尾:當焊接進行到引出階段時，不應立刻放掉熔渣，而應保證合適的引出長度；
[0037](D)收尾后，渣池不應立即放掉，以免產(chǎn)生裂縫。
[0038]所述步驟(C)焊縫收尾時，為了有效防止收尾處的縮孔和火口裂紋，可以采用斷續(xù)送絲，和/或逐漸減小電流和電壓直至斷電的方法。
[0039]本實用新型所述方法中對焊接的應力消減方法采用沖砂除銹法、加熱減應區(qū)法。
[0040]所述沖砂除銹法消除應力的具體方法為:在沖砂除銹時，噴出的鐵砂束高達2500MP/cm2，用鐵砂束對構(gòu)件焊縫及其熱影響區(qū)反復、均勻的沖擊，除了達到除銹效果外，亦能消除構(gòu)件的應力。
[0041]所述加熱減應區(qū)法消除應力的具體方法為:在構(gòu)件完工后，在其焊縫背部或焊縫二側(cè)進行烘烤即可，此法既能有效校正構(gòu)件角變形，也能有效消余應力。
[0042]有益效果:
[0043]1、本實用新型所述結(jié)構(gòu)簡單、承重能力強，實現(xiàn)了超長、超重鋼構(gòu)件的連接；解決了工廠化生產(chǎn)的問題，大大加快了制作的進度，縮短了工期，同時合理的分段設計減少了焊接的難度及工作量。
[0044]2、本實用新型所述方法中采用了合理的組裝順序，電渣焊焊接工藝、焊接應力消減方案，有效的保證了鋼構(gòu)件的制作質(zhì)量。
[0045]【專利附圖】
【附圖說明】
[0046]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖3為本實用新型中實施例的剖視圖。
[0048]【具體實施方式】
[0049]如圖1和2所示的一種日字型厚板組合鋼柱，包括箱體1、隔板2、牛腿3和內(nèi)加勁板4，所述隔板一塊、箱體一個，所述箱體橫截面為矩形，所述隔板固定于箱體的內(nèi)部，隔板和箱體組合橫截面為“日”字形成的箱形柱；所述內(nèi)加勁板4位于箱體I內(nèi)部，并垂直于隔板2 ;所述牛腿3為工字型，固定在箱體I的外表面；所述牛腿3為工字型，牛腿3包括:第一牛腿31、第二牛腿32、第三牛腿33、第四牛腿34和第五牛腿35 ;所述第一牛腿31固定于箱體I的上表面，并與上表面形成角度a的范圍為120° ;所述第二牛腿32位于第一牛腿的左側(cè)并固定于箱體的上表面，并與上表面形成角度b的范圍為150° ;所述第三牛腿33固定于箱體I的左側(cè)外表面，與箱體的左側(cè)外表面形成角度c的范圍為60° ;所述第四牛腿34固定于箱體I的下表面，與箱體的下表面形成角度d的范圍為110° ;所述第五牛腿35固定于箱體I的右側(cè)外表面，與箱體的右側(cè)外表面形成角度e的范圍為120°。
[0050]上述日字型厚板組合鋼柱的制作方法，該方法的具體步驟如下:
[0051](I)選取鋼板，按照圖紙尺寸將鋼板壓制成:箱體組件、隔板、腹板和牛腿組件；所述箱體組件包括:一塊底板、一塊蓋板、兩塊腹板；所述牛腿組件包括:上板、下板和中間板，所述上板和下板平行，所述中間板垂直于上板，所述上板、下板和中間板構(gòu)成工字形；
[0052](2)制作大型目字型厚板組合箱形柱的安裝胎架；
[0053](3)在安裝胎架上定位隔板和內(nèi)加勁板；
[0054](4)箱體組件腹板和底板的定位；H型桿件的翼板和腹板下料后應標出翼緣板寬度中心線和與腹板組裝的定位線，并以此為基準進行H型桿件的拼裝。H型桿件拼裝在H型鋼拼裝機上進行自動拼裝。拼裝前將翼緣板組裝位置及腹板坡口處進行打磨，直至露出金屬光澤；
[0055](5)蓋板的組裝，采用H型鋼自動操作機組裝定位蓋板，由于蓋板寬度較寬，為防止蓋板焊接時產(chǎn)生過大的角變形，蓋板在焊接前應設置局部支撐；
[0056](6)蓋板、隔板和底板構(gòu)成H型鋼，對構(gòu)成的H型鋼的焊接端同時對稱進行加熱，力口熱采用陶瓷電加熱器進行，焊接采用龍門埋弧自動焊焊機進行焊接，焊接順序采用先焊大坡口后焊小坡口面的焊接順序；焊接完箱體，對蓋板和底板進行直線度和平整度的矯正；
[0057](7)隔板和內(nèi)加勁板的組裝焊接，隔板和內(nèi)加勁板的裝焊采用CO2氣保護焊進行三面圍焊，焊后局部矯正；
[0058](8)箱體中的腹板的組裝焊接，先進行箱體外側(cè)四條縱縫的焊接，先采用CO2自動打底焊接，然后采用雙弧雙絲埋弧焊進行蓋面焊接，采用對稱施焊法和約束施焊法控制焊接變形，最后對焊縫進行探傷；
[0059](9)隔板電渣焊處占孔:箱體縱縫焊接完成后，根據(jù)板厚上的位置線將橫隔板的位置線劃出來，并劃出對合位置線，作為端銑時的對合標記，然后對箱體進行鉆孔；
[0060](10)對隔板進行電渣焊焊接，鉆孔后采用專用臺灣歐淬電渣焊機流水線進行電渣焊接，焊接后去除引弧裝置，將焊縫收口端焊縫修磨平整；
[0061 ] (11)箱體矯正，箱體焊接完成后，在水平胎架上進行初步測量，對箱體變形處的直線度、局部平整度、旁彎進行火焰矯正；
[0062](12)對箱體中心線和端部余量線進行劃線:在檢測平臺上將箱體進行定位，劃出箱體二個方向的中心線，同時以隔板的對合線為基準劃出箱體二端的端先余量線，并敲上洋沖標記；
[0063]( 13)箱體端部端銑加工:采用端面銑床對箱體兩端面進行機加工，使箱體端面與箱體中心線垂直，可有效地保證箱體的幾何長度尺寸度；
[0064]( 14)在箱體表面進行牛腿安裝位置線進行劃線；
[0065](15)組裝焊接牛腿:焊接采用CO2氣保護焊對稱焊接，嚴格控制牛腿的相對位置、垂直度及高強螺栓孔群與箱體中心線的距離，使誤差小于5_。
[0066]上述方法中所述電渣焊的焊接方法如下:
[0067](A)焊前準備
[0068](I)焊接設備:采用臺灣歐淬SESNET-W專用BOX焊接流水線，焊接采用非熔性焊嘴，焊絲采用TSE-50G，焊劑采用結(jié)SH331 ；
[0069](2)采用搖臂鉆鉆出焊孔，鉆孔過程當中應使用空氣冷卻，不允許采用水冷卻，根據(jù)不同厚度的隔板應采用不同的孔徑加工，居于上述原則，吊裝分段劃分時以雙向交叉的通長主管中的一個方向為準，平行進行劃分，劃分后，分段間均為通長主管與其他相貫主管、直撐、斜撐間的焊接，有利于現(xiàn)場的吊裝；
[0070](3)焊孔加工好后，焊孔內(nèi)會殘留污物或油污，因此，焊接前應先用木棒清除焊孔內(nèi)的雜物，并輔以高壓氣體清除，油污用火焰加熱烘烤的方法去除，可用烤槍來加熱烘烤；
[0071](B)電渣焊焊接設置
[0072](I)安裝引出裝置:用黃銅制成引出裝置，放置于焊道上端，安裝前應將焊孔周圍約Φ 150范圍打磨平，使焊接時渣液不易外流；
[0073](2)焊接前將焊絲插入熔嘴中，檢查焊絲是否平直，是否位于熔嘴的中心，并根據(jù)情況作出相應處理；焊絲伸出熔嘴末端約5mm ；
[0074](3)安裝引弧裝置:引弧裝置為引弧銅帽，用黃銅制成，將其孔中心對準焊孔中心，焊前在引弧裝置的凹部撒放高約10臟，粒度為(MXlmm的引弧劑，再撒放高約15mm的焊劑，整套裝置對準中心后，放于焊口下端，并用千斤頂頂緊；
[0075](C)焊接
[0076](I)電渣焊焊接:啟動電渣焊機，引燃電弧，熔劑熔化后，形成熔渣；焊接過程中，根據(jù)面板顏色適當?shù)恼{(diào)節(jié)熔化嘴或焊槍的空間位置，使其處于熔池中心部位，穩(wěn)定燃燒，防止燒穿，并根據(jù)渣池的深度適當?shù)难a充焊劑，保持渣池深度約30-60mm ；
[0077](2)焊縫收尾:當焊接進行到引出階段時，不應立刻放掉熔渣，而應保證合適的引出長度；為了有效防止收尾處的縮孔和火口裂紋，可以采用斷續(xù)送絲和逐漸減小電流和電壓直至斷電的方法進行收尾；
[0078](D)收尾后，渣池不應立即放掉，以免產(chǎn)生裂縫。
[0079]本實施例中焊接后對于焊接應力的消減采用沖砂除銹法和加熱減應區(qū)法；所述沖砂除銹法消除應力的具體方法為:在沖砂除銹時，噴出的鐵砂束高達2500MP/cm2，用鐵砂束對構(gòu)件焊縫及其熱影響區(qū)反復、均勻的沖擊。所述加熱減應區(qū)法消除應力的具體方法為:在構(gòu)件完工后，在其焊縫背部或焊縫二側(cè)進行烘烤即可。
【權(quán)利要求】
1.一種日字型厚板組合鋼柱，其特征在于:包括箱體(I)、隔板(2)、牛腿(3)，所述隔板一塊、箱體一個，所述箱體橫截面為矩形，所述隔板固定于箱體的內(nèi)部，隔板和箱體組合橫截面為“日”字形成的箱形柱；所述牛腿(3)為工字型，固定在箱體(I)的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的日字型厚板組合鋼柱，其特征在于:所述牛腿(3)為工字型，牛腿(3)包括:第一牛腿(31)、第二牛腿(32)、第三牛腿(33)、第四牛腿(34)和第五牛腿(35)； 所述第一牛腿(31)固定于箱體(I)的上表面，并與上表面形成角度a的范圍為120° -150° ;所述第二牛腿(32)位于第一牛腿的左側(cè)并固定于箱體的上表面,并與上表面形成角度b的范圍為120° -170° ;所述第三牛腿(33)固定于箱體(I)的左側(cè)外表面，與箱體的左側(cè)外表面形成角度c的范圍為45° -70° ;所述第四牛腿(34)固定于箱體(I)的下表面，與箱體的下表面形成角度d的范圍為90° -120° ;所述第五牛腿(35)固定于箱體(I)的右側(cè)外表面，與箱體的右側(cè)外表面形成角度e的范圍為90° -120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的日字型厚板組合鋼柱，其特征在于:包括內(nèi)加勁板(4)，所述內(nèi)加勁板(4)位于箱體(I)內(nèi)部,并垂直于隔板(2)。
【文檔編號】E04C3/32GK203640162SQ201320442542
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】蔣良軍, 徐綱, 宋元亮, 張富強, 王小寧, 馬建為, 范榮如, 顧濤, 陳濤, 易云 申請人:江蘇滬寧鋼機股份有限公司