一种巨型十字结构组合柱的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种巨型十字结构组合柱，包括两块T型钢和一块工字钢；所述T型钢安装在工字钢两侧形成带侧板的十字形柱体结构；所述柱体结构上、中、下分别设有两层加劲板、在所述柱体结构的侧板上设有栓钉，在所述工字钢上与所述加劲板的连接处设有牛腿。本实用新型所述的巨柱，在保证了柱承重力的同时，最大限度的简化了柱的结构，节约了原材料，节省成本，增加了有效的建筑使用面积，同时减少结构自重，减小结构地震反应。
【专利说明】一种巨型十字结构组合柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢结构，具体涉及一种巨型十字结构组合柱。
【背景技术】
[0002]武汉绿地中心位于武昌滨江商务区核心区域，与汉口百年外滩隔江相望，地理位置十分优越，是武汉新一轮城市发展的重点区域。武汉绿地中心由一幢主塔楼、一幢办公辅楼、一幢公寓楼及裙楼组成，其中主塔楼地下室6层，地上125层，地上建筑面积32.3万平方米，总建筑高度为606米。是一座集办公、会展、酒店、观光娱乐、商业等为一体的综合大楼，建成后将成为武汉超高层地标性建筑。
[0003]塔楼框架采用适合商用超高层建筑的结构体系:巨型框架一核心筒一伸臂桁架结构体系。该体系由三个部分组成:内置钢骨柱和钢板的钢筋混凝土核心筒、外框型钢混凝土柱和楼层钢梁形成巨型框架，相应楼层部位设置环带桁架、伸臂桁架加强外框与内筒的连接。地下钢结构主要由12根钢骨巨柱、楼层钢梁、核心筒钢骨柱钢板剪力墙三大部分组成，
[0004]钢骨巨柱包括组合H型截面和十字形截面；十字形截面巨柱分段长度较长，分段外形尺寸较大，且重量较重，属超长、超宽构件，对运输影响较大。钢骨巨柱分段结构相对简单，与其连接的仅只有楼层钢梁牛腿，故其内部仅局部有加劲肋。由于巨柱分段外形尺寸大，腹板高度高，结构易产生变形，因此需考虑结构的加强，防止倒运、吊装过程中产生塑性变形。巨柱分段对外形尺寸精度要求较高，工厂加工制作时应进行严格控制。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了解决施工过程中运输不便、现场加工难度大，施工面要求高的问题，更便于质量控制、节约安装成本，本发明提供一种巨型十字结构组合柱。
[0006]技术方案:本发明所述的巨型十字结构组合柱，包括两块T型钢和一块工字钢；所述T型钢安装在工字钢两侧形成为带侧板的十字形柱体结构；所述柱体结构上、中、下分别设有两层加劲板、在所述柱体结构的侧板上设有栓钉，在所述工字钢上与所述加劲板的连接处设有牛腿。
[0007]所述柱体结构采用板厚40彡t < 60mm、材质为Q345GJC-Z15的钢板或板厚t彡60mm、材质为Q345GJC-Z25的钢板制成。
[0008]所述两个T型钢板之间的夹角为1.5±0.2度。
[0009]所述巨型十字结构组合柱的制作方法，包括如下步骤:
[0010](I)采用2000吨油压机对工字钢和T型钢进行矫平，采用数控直条切割机或数控等离子切割机对牛腿、栓钉进行切割，切割时预留焊接收缩量和加工余量，切割后进行填补、打磨、除溃和毛刺；
[0011](2)在车间平台上画出相关的巨型十字结构组合柱中心线、牛腿中心线、角度线、牛腿端面企口位置线，设置胎架；
[0012](3)在胎架上将两个T型钢相向组装、对角焊缝进行自动埋弧焊接，将T型钢拆开、矫正；
[0013](4)在胎架上定位、安装工字钢，在工字钢的两侧定位、安装T型钢，采用气体保护焊和自动埋弧焊结合焊接，焊接后矫正；
[0014](5)安装加劲板，焊接，并进行检查测量；
[0015](6)对十字形端面进行端统,对安装好的构件进行矫正、检测；
[0016](7)定位、安装牛腿，栓钉划线、焊接；
[0017](8)整体测量，验收。
[0018]所述步骤(4)定位包括:定位时必须对组装角度用专用样板进行检测，定位正确后与胎架点焊接牢固，零件局部平面度不超过2mm，外形尺寸±lmm，装配基准线±0.5mm；构件定位时，以一端为正作端进行加工制作，余量放在另外一端；安装前将与工字钢连接处进行打磨光滑；所述步骤(4)的焊接包括:采用电加热板对焊缝两侧进行预热，严格按电加热数字温控箱和测温笔进行监控，预热后采用埋弧焊接，点焊工字钢一端面与两侧T型钢的连接处，待焊至坡口深度一半时翻身进行清根再焊接连接工字钢另一端面与两侧T型钢的连接处，同样焊至一半坡口深度后翻身焊工字钢原端面与两侧T型钢的连接处，依此通过不断翻身对称焊接，控制焊接变形，焊后探伤检测；焊缝处50mm范围以内的铁锈、油污等应进行打磨清理干净，直至露出金属光泽后才能进行拼装；在专用工字钢自动组装机或者专用组装平台上组装成十字形构件，工字钢和T型板中心线必须对齐；工字钢拼装定位焊所采用的焊接材料须与正式焊缝的要求相同，定位焊的焊脚不应大于设计焊缝的2/3，且不得大于8mm，定位焊缝长度宜为500mnT6(K)mm，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣，否则必须清除后重新焊接；矫正时检查如下参数:间隙:± 1.0mm，垂直度:b/200，且不应大于2.0，长、宽、高:±2.0mm,中心偏移:± 1.0mm。
[0019]所述步骤(5)包括:对整体进行检查测量，特别是巨型十字结构组合柱上下两端的截面尺寸以及工字钢和T型钢的垂直度、直线度，必须由专职检查人员进行全面测量检查，同时对主要焊缝进行超声波探伤，满足要求后采用钢针划线的方法划出上下端面的端铣加工位置线，并用洋冲印进行标记，作为端铣时的检查基准，然后进行下一步构件端面端?先。
[0020]所述步骤(6)包括:在端面机加工平台上定好巨型十字结构组合柱的中心线和水平度，进行端面的整体端铣加工，端铣加工过程中应注意以洋冲印作为基准，端铣时应留半只洋冲印，端铣后进行分段接口处的焊接坡口切割；端铣允许偏差为:两端铣平时构件外形尺寸:±2.0mm，铣平面的平整度:0.3mm，铣平面对轴线的垂直度L/1500。
[0021]所述步骤(7)包括:牛腿安装前，应矫正好牛腿的垂直度、直线度、平整度，并先进行螺栓孔的制孔，符合要求后才能进行安装，安装时采用临时定位板进行定位和调整，必须保证牛腿位置的正确无误，特别是螺栓孔群与钢柱中心线的距离要保证，同时重点控制牛腿的角度及其他相对位置；栓钉与钢柱之间的焊缝成形效果与焊接用瓷环也有一定的关系，在进行栓钉焊接之前一定注意栓钉与焊接用瓷环之间的吻合度，必须紧密贴合。
[0022]所述步骤(8)包括:需采用全站仪和地面定位线方法进行综合测量，以确保其精度；构件焊接矫正后公差要求:钢柱高度:± 1mm、钢柱宽度；±2mm、腹板中心偏移:± 1mm、翼缘板垂直度；± 2mm、柱身弯曲矢度:L/1000mm、且不大于10mm，腹板局部平整度2mm，柱身扭曲:H/250、且不大于5mm。
[0023]有益效果:本发明所述的巨型十字结构组合柱及其制作方法具有如下优点:
[0024]1、本发明结构设计新颖、在保证了柱承重力的同时，最大限度的简化了柱的结构，节约了原材料，节省成本，增加了有效的建筑使用面积，同时减少结构自重，减小结构地震反应，提闻支撑效果。
[0025]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，同时合理的设计减少了焊接的难度及工作量，方便施工，减少施工措施费用，并节省工期。
[0026]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巨柱的质量；减小分段加工过程中的焊接变形，同时保证大尺度钢柱的外形精度；严格控制安装过程中精度以及总体尺寸等，保证现场安装的方便快捷以及安装质量，同时为减少拼装工作量。
[0027]4、本发明为典型的超高层建筑结构，所提供的超大型组合H型截面钢柱的结构及其制作方法可以推广到其他高层建筑结构的建造，并为交叉施工提供便捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构示意图。
[0029]图2为本发明的分解结构示意图。
[0030]图3为步骤(3)的示意图。
[0031]图4为步骤(4)的示意图。
[0032]图5为步骤(5)的示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0034]实施例1:如图1和图2所示的巨型十字结构组合柱，包括两块T型钢2和一块工字钢I ;T型钢2安装在工字钢I两侧形成为带侧板的十字形柱体结构，两个T型钢2板之间的夹角为1.5度；柱体结构上、中、下分别设有两层加劲板3、在柱体结构的侧板上设有栓钉5，在工字钢I上与加劲板3的连接处设有牛腿4。
[0035]柱体结构采用板厚45mm、材质为Q345GJC-Z15的钢板和板厚60mm、材质为Q345GJC-Z25的钢板制成。
[0036]上述巨型十字结构组合柱的制作方法，具体包括如下步骤:
[0037](I)采用2000吨油压机对工字钢和T型钢进行矫平，采用数控直条切割机或数控等离子切割机对牛腿、栓钉进行切割，切割时预留焊接收缩量和加工余量，切割后进行填补、打磨、除溃和毛刺；
[0038](2)在车间平台上画出相关的巨型十字结构组合柱中心线、牛腿中心线、角度线、牛腿端面企口位置线，设置胎架；
[0039](3)在胎架上将两个T型钢相向组装、如图3所示，对角焊缝进行自动埋弧焊接，将T型钢拆开、矫正；
[0040](4)在胎架上定位、安装工字钢，在工字钢的两侧定位、安装T型钢，采用气体保护焊和自动埋弧焊结合焊接，焊接后矫正，如图4所示；定位时必须对组装角度和反变形值用专用样板进行检测，定位正确后与胎架点焊接牢固，零件局部平面度不超过2mm，外形尺寸±lmm,装配基准线±0.5mm ;构件定位时，以一端为正作端进行加工制作,余量放在另外一端；安装前将与工字钢连接处进行打磨光滑；采用电加热板对焊缝两侧进行预热，严格按电加热数字温控箱和测温笔进行监控，预热后采用埋弧焊接，点焊工字钢一端面与两侧T型钢的连接处，待焊至坡口深度一半时翻身进行清根再焊接连接工字钢另一端面与两侧T型钢的连接处，同样焊至一半坡口深度后翻身焊工字钢原端面与两侧T型钢的连接处，依此通过不断翻身对称焊接，控制焊接变形，焊后探伤检测；焊缝处50_范围以内的铁锈、油污等应进行打磨清理干净，直至露出金属光泽后才能进行拼装；在专用工字钢自动组装机或者专用组装平台上组装成十字形构件，工字钢和T型板中心线必须对齐；工字钢拼装定位焊所采用的焊接材料须与正式焊缝的要求相同，定位焊的焊脚不应大于设计焊缝的2/3，且不得大于8mm，定位焊缝长度宜为500mnT6(K)mm，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣，否则必须清除后重新焊接；矫正时检查如下参数:间隙:±1.0mm，垂直度:b/200，且不应大于2.0，长、宽、高:±2.Ctam,中心偏移:±1.Ctam ;
[0041](5)安装加劲板、焊接，如图5所示，并进行检查测量；对整体进行检查测量，特别是巨型十字结构组合柱上下两端的截面尺寸以及工字钢和T型钢的垂直度、直线度，必须由专职检查人员进行全面测量检查，同时对主要焊缝进行超声波探伤，满足要求后采用钢针划线的方法划出上下端面的端铣加工位置线，并用洋冲印进行标记，作为端铣时的检查基准，然后进行下一步构件端面端铣；
[0042](6)对十字形端面进行端铣，对安装好的构件进行矫正、检测；在端面机加工平台上定好巨型十字结构组合柱的中心线和水平度，进行端面的整体端铣加工，端铣加工过程中应注意以洋冲印作为基准，端铣时应留半只洋冲印，端铣后进行分段接口处的焊接坡口切割；端铣允许偏差为:两端铣平时构件外形尺寸:±2.0mm，铣平面的平整度:0.3mm，铣平面对轴线的垂直度L/1500 ；
[0043](7)定位、安装牛腿，栓钉划线、焊接；牛腿安装前，应矫正好牛腿的垂直度、直线度、平整度，并先进行螺栓孔的制孔，符合要求后才能进行安装，安装时采用临时定位板进行定位和调整，必须保证牛腿位置的正确无误，特别是螺栓孔群与钢柱中心线的距离要保证，同时重点控制牛腿的角度及其他相对位置；栓钉与钢柱之间的焊缝成形效果与焊接用瓷环也有一定的关系，在进行栓钉焊接之前一定注意栓钉与焊接用瓷环之间的吻合度，必须紧密贴合；
[0044](8)整体测量，验收；需采用全站仪和地面定位线方法进行综合测量，以确保其精度；构件焊接矫正后公差要求:钢柱高度:± 1mm、钢柱宽度；±2mm、腹板中心偏移:± 1臟、翼缘板垂直度；± 2mm、柱身弯曲矢度:L/1000mm、且不大于10mm，腹板局部平整度2mm，柱身扭曲:H/250、且不大于5mm。
[0045]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种巨型十字结构组合柱，其特征在于:包括两块T型钢和一块工字钢；所述T型钢安装在工字钢两侧形成为带侧板的十字形柱体结构；所述柱体结构上、中、下分别设有两层加劲板、在所述柱体结构的侧板上设有栓钉，在所述工字钢上与所述加劲板的连接处设有牛腿。
2.根据权利要求1所述的巨型十字结构组合柱，其特征在于:所述柱体结构采用板厚40彡t < 60mm、材质为Q345GJC-Z15的钢板或板厚t彡60mm、材质为Q345GJC-Z25的钢板制成。
3.根据权利要求1所述的巨型十字结构组合柱，其特征在于:所述十字形两个T型钢板之间的夹角为1.5±0.2度。
【文档编号】E04C3/32GK204081261SQ201420500405
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】顾晓付, 顾晨华, 王小宁, 顾涛, 张建新 申请人:江苏沪宁钢机股份有限公司