一种厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统的制作方法

本实用新型涉及一种厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统，属于钢结构装配式建筑领域。

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。

现有的圆管钢柱框架系统设计加工可分为二种：一种采用成品钢圆管直接焊接钢牛腿或连接钢板做成钢柱的框架系统，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，不得不增加整个钢圆管的壁厚，成而增加整个钢柱用钢量。另一种采用热轧钢板切割成条板，再用卷板机加工成卷板管，节点位置需人钻进管体内焊接贯通内衬钢板，最后人工焊接组成管体结构钢柱的框架系统。此种结构目前应用最为广泛。此种圆管钢柱虽能解决节点位置受力问题，但加工制作工序复杂、现场焊接对中困难，制作和施工周期长、人工费用高，非节点位置钢管体未因受力小而减少用钢量，造价高。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的钢构件框架系统存在的上述缺陷，提供一种厚壁贯通节点法兰连接圆管钢构件框架系统，通过厚壁贯通节点圆管钢柱之间通过高强螺栓装配连接，以及钢梁连接，形成整个建筑框架系统。

本实用新型具体采用如下技术方案实现：

一种厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统，包括薄壁钢圆管、厚壁贯通圆管钢柱节点和钢梁；

所述厚壁贯通圆管钢柱节点包括管体和内衬加劲钢板，所述管体为壁厚大于薄壁钢圆管的上下贯通圆管构件，管体底端与薄壁钢圆管顶端焊接固定，所述薄壁钢圆管底端和管体的顶端分别焊接固定法兰板，形成一节圆管钢柱，所述法兰板通过高强螺栓实现上下圆管钢柱之间固定连接，或者圆管钢柱与混凝土基础表面锚固连接；

所述内衬加劲钢板为与管体内部截面相同的圆形钢板，并嵌入管体内与管体的内壁焊接固定；

所述管体外壁上焊接固定有至少两个用于连接钢梁的钢梁连接件，所述钢梁与钢梁连接件固定连接，将相邻圆管钢柱连成框架结构。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述管体为成品厚壁钢圆管或钢板卷板、焊接钢圆管。

优选的，述圆管的壁厚为成品钢圆管壁厚的1.1-2倍。

进一步的，所述薄壁钢圆管为成品钢圆管。

进一步的，所述钢梁为热轧钢板加工成的H形钢构件或成品H形钢构件，所述钢梁两端和钢梁连接件上设有用于螺栓固定连接的螺栓孔。

进一步的，所述法兰板和圆管钢柱之间焊接固定有法兰加劲板。

在本实用新型的一种厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统中，所述圆管钢柱包括至少一段薄壁钢圆管和一个厚壁贯通圆管钢柱节点拼接，至少四根圆管钢柱通过钢梁连成框架结构。

进一步的，所述圆管钢柱最底层的薄壁钢圆管底部焊接的法兰板为与基础地面锚固的柱底钢板，所述柱底钢板与薄壁钢圆管之间焊接设有柱底加劲钢板。

本实用新型的厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统由厚壁贯通圆管钢柱节点连接的圆管钢柱和H形钢梁装配连接而成。圆管钢柱非节点受力位置采用薄壁成品圆管直接按构件长度切割下料；节点受力位置钢管体采用厚壁成品钢圆管切割下料或用热轧钢板卷板加工成钢管；在节点位置钢管体内焊接贯通内衬钢板；将不同壁厚钢圆管或卷板加工钢管对接焊接，组成钢柱体；在节点位置的管体外焊接钢梁连接件；在钢柱体底端焊接柱底钢板和柱底加劲钢板。除最底层的薄壁钢圆管底部焊接设有柱底钢板外，其余层厚壁贯通节点法兰连接圆管钢柱体两端焊接法兰和加劲板。

本实用新型具有如下有益效果：圆管钢柱受力节点位置采用厚壁钢圆管或卷板焊接钢管，同时可方便焊接内衬加劲钢板，在管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。圆管钢柱非主受力位置采用薄壁成品钢圆管，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。不同壁厚的钢圆管或卷板焊接钢管对接焊接，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。对应的该框架系统的施工方法可将组成框架系统的所有构件都由工厂预制加工完成，现场装配只需对接焊接和螺栓连接。圆管钢柱上的法兰在车间加工，保证精度，上下圆管钢柱的对中通过法兰之间的螺栓连接实现，拼装过程较现场焊接效率更高，安装周期短、速度快，拼装过程较现场焊接效率更高，对现场环境影响小，节省人工和成本。上下层圆管钢柱通过高强螺栓进行装配连接，减少了现场安装工人劳动强度，加快了安装进度。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统的立体结构示意图。

图2为实施例中的厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统的圆管钢柱示意图。

图3为实施例中的钢梁示意图。

图中标号：1-管体，2-内衬加劲钢板，3-薄壁钢圆管，4-钢牛腿翼板，5-钢牛腿腹板，6-柱底钢板，7-柱底加劲钢板，8-法兰板，9法兰加劲板，10-钢梁。

具体实施方式

实施例

参见图1-3，图示中的厚壁贯通节点圆管钢构件框架系统为本实用新型的优选方案，具体包括若干段薄壁钢圆管3、钢梁10和厚壁贯通圆管钢柱节点进行拼接。

具体的，厚壁贯通圆管钢柱节点包括管体1、内衬加劲钢板2、钢牛腿翼板4和钢牛腿腹板5。

管体1为一个上下贯通的圆形管件，即在管体1的上端和下端均开口设置，用于与下端拼接的薄壁钢圆管进行对接焊接。实际应用中，可采用成品厚壁钢圆管或卷板焊接钢管，管体1的壁厚要大于薄壁钢圆管的壁厚，一般优选管体1的壁厚为对接薄壁钢圆管壁厚的1.1-2倍，同时应当保证管体1的外壁与薄壁钢圆管的外壁平齐，使其搭建的钢结构表面平整美观。若干段薄壁钢圆管与厚壁贯通圆管钢柱节点的管体1拼接后可构成圆管钢柱体，再在柱体两端焊接法兰板8和加劲板9后构成圆管钢柱。

在管体1内部设有内衬加劲钢板2，内衬加劲钢板2采用与管体1内部截面相同的形状，将内衬加劲钢板2能够从管体的两侧开口嵌入到管体1的内部，本实施例的管体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的侧边与管体1的内壁焊接固定。

在管体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管体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在管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形成贯通连续的受力平面，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3所示，本实施例的钢梁10为H形钢梁构件，可采用热轧钢板加工制作成H形构件或直接采用成品H形钢构件按设计尺寸切割，在钢梁两端设有用于与钢牛腿腹板通过螺栓固定连接的螺栓孔，通过螺栓与钢牛腿腹板4紧固连接，然后将钢梁6的上下侧面与钢牛腿翼板3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。

本实施例中的圆管钢柱主体在厚壁贯通圆管钢柱节点的管体1一端与薄壁钢圆管3焊接对接，形成圆管钢柱主体，在管体1外侧的钢梁连接件用于与钢梁连接，通过多组圆管钢柱和若干钢梁搭建，可建成钢结构框架系统。

本实施例中的圆管钢柱在厚壁贯通圆管钢柱节点的管体1一端与薄壁钢圆管3焊接对接，形成圆管钢柱，在管体1外侧的钢梁连接件用于与钢梁连接，通过多组圆管钢柱和若干钢梁搭建，可建成钢结构框架系统。在薄壁钢圆管3的底部焊接法兰板8后，可成为一节单独的圆管钢柱，上下两个法兰板8分别可与建筑物固定连接形成圆管钢柱，也可采用将若干段圆管钢柱之间通过法兰板8拼接后形成多层钢构件框架系统钢柱，通过厚壁贯通圆管钢柱节点两侧设置的钢梁连接件连接钢梁，最底层圆管钢柱底端的法兰板8作为柱底钢板6，再柱底钢板6和薄壁钢圆管3之间焊接柱底加劲钢板7与建筑混凝基础土地面锚固。

本实施例的每组圆管钢柱主体由两段薄壁钢圆管3和两个厚壁贯通圆管钢柱节点拼接，九组圆管钢柱主体和钢梁按照田字分布连接，形成个两层建筑框架，每层建筑框架分为四格。在实际施工中，一根圆管钢柱可由至少一段薄壁钢圆管3和一个厚壁贯通圆管钢柱节点拼接而成，框架整体由至少四组圆管钢柱和钢梁拼接。在最底层的薄壁钢圆管底部焊接设有柱底钢板6，柱底钢板6上设有用于与建筑基础锚固的螺栓孔，柱底钢板6与薄壁钢圆管3之间焊接设有柱底加劲钢板7，提高圆管钢柱的支撑强度。其余层在圆管柱主体两端焊接法兰板8和法兰加劲板9。

本实施例的厚壁贯通节点法兰连接圆管钢构件框架系统的施工方法包括如下步骤：

A、先在工厂将圆管钢柱主体和和钢梁加工好，运至装配现场；具体的，用成品钢圆管或卷板焊接钢管加工成厚壁贯通节点的管体；将内衬加劲钢板焊接到管体内；根据设计尺寸用成品钢圆管切割下料成薄壁钢圆管；将已焊接内衬加劲钢板的管体和薄壁成品钢圆管对接焊接成一层圆管钢柱主体；再将钢牛腿翼板、钢牛腿腹板焊接在管体外节点尺寸位置；最后除最底层的薄壁钢圆管底部焊接较大面积的法兰板作为柱底钢板外，其余层在圆管柱体两端焊接法兰和法兰加劲板。通过以上工序，厚壁贯通节点法兰连接圆管钢柱加工完成。

B、现场装配时，先装第一层有柱底钢板的圆管钢柱主体，通过预埋地锚和螺帽与基础固定连接；

C、再装配第一层圆管钢柱之间的钢梁，钢梁与第一层圆管钢柱上的钢梁连接件用高强螺栓连接，形成第一层框架；

D、将第二层圆管钢柱主体与第一层圆管钢柱主体通过高强螺栓进行连接；再装配第二层圆管钢柱之间的钢梁，形成第二层框架；

E、重复D步骤，直到所有的楼层的框架组装完成，形成整个建筑框架系统。

以上实施例描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的具体工作原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。