一种大型目字型厚板组合箱形柱及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型目字型厚板组合箱形柱，该柱包括：横隔板两块、箱体本体一个，所述箱体本体横截面为矩形，所述两块横隔板相互平行固定于箱体本体的内部，横隔板和箱体本体组合成的箱形柱横截面为“目”字形；本发明还公开了大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法，形成此种结构形式的设计，在保证柱承重力的同时，最大限度的简化了柱的结构，节约了原材料；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，同时合理的分段设计减少了焊接的难度及工作量。
【专利说明】一种大型目字型厚板组合箱形柱及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种钢结构,具体为一种由厚板柱和牛腿构成的一种大型目字型厚板组合箱形柱及其制作方法。
【背景技术】
[0002]人民日报社新大楼将落成于北京东三环金台西路2号，处在北京市CBD(中央商务区)东扩的核心位置，与新近落成的中央电视台(CCTV)大楼遥相呼应。总体建设规模达到135797平方米，由国际会议中心，图书馆，报业大厦等一系列建筑所组成。
[0003]方案主要设计概念是以圆形造型表达“天圆地方”的寓意，通过电脑模拟从圆形开始逐渐演变成三维动态的双曲面造型，并且与长方形的基地形成呼应。最后在顶端形成的三角形的人字，与人民日报的主题关联，圆形的统摄地位同时满足了该项目作为区域中心的定位要求。建筑从三个“角”上以外凸浑圆的巨大钢柱沿弧线直接交汇到楼顶，三面的玻璃(陶棍)幕墙则是内凹的曲面，整个造型简洁，并且十分节约造价。这个就要求设计出结构简洁，承重能力强的大型钢柱。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种大型目字型厚板组合箱形柱及其制作方法。
[0005]技术方案:为了实现上述目的，本发明所述的一种大型目字型厚板组合箱形柱，该柱包括:横隔板两块、箱体本体一个，所述箱体本体横截面为矩形，所述两块横隔板相互平行固定于箱体本体的内部，横隔板和箱体本体组合成的箱形柱横截面为“目”字形。
[0006]本发明中所述大型目字型厚板组合箱形柱还包括:楼层钢梁牛腿；所述箱体本体的底端、中部和底部的外周面上各固定一组楼层钢梁牛腿。
[0007]本发明种所述楼层钢梁牛腿为箱型，每组楼层钢梁牛腿为四根，包括:侧面牛腿两根、前牛腿一根和后牛腿一根；所述侧面牛腿垂直固定于箱体本体的侧面，所述前牛腿固定于箱体本体的前表面，并与前表面形成角度a，角度a的范围是30° -45°，所述后牛腿垂直固定于箱体本体的后表面。
[0008]本发明所述大型目字型厚板组合箱形柱还包括内加劲板；所述内加劲板垂直于横隔板，并固定于箱体本体与横隔板之间。本发明中所述内加劲板的设置提高了承重能力，同时也提高了大型目字型厚板组合箱形柱的整体强度。
[0009]本发明中所述所述箱体本体包括:底板一块、纵向腹板两块和顶板一块；所述纵向腹板垂直固定于底板的两侧面，所述顶板固定于纵向腹板的顶部，底板、纵向腹板和顶板构成一矩形柱。
[0010]本发明所述大型目字型厚板组合箱形柱为目字型箱形柱，钢柱截面净尺寸最大为1500 X 600 X 30mm,属大型组合钢柱，由于钢柱全熔透焊缝多，焊接收缩变形较大，易产生各种变形，会造成钢柱截面尺寸发生较大的误差，如果钢柱加工后误差过大，则会严重影响到现场的安装进度和安装质量，为保证目字型钢柱现场安装的进度和精度要求，本发明还公开了上述大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法。
[0011]本发明所述大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法从具体步骤如下:
(1)选取钢板，按照图纸尺寸将钢板压制成:横隔板、箱体本体组件、楼层钢梁牛腿组
件；
(2)制作大型目字型厚板组合箱形柱的安装胎架；
(3)将箱体本体的底板吊装上安装胎架定位固定，并在底板上划出内加劲板、箱体本体的纵向腹板、横隔板的位置线；
(4)将内加劲板定位装焊在横隔板之间，将横隔板吊装上箱体本体的底板定位固定；然后将纵向腹板吊装上底板定位固定；定位焊接采用C02气保护焊；
(5)将顶板吊装上组装胎架，组装前先开塞焊孔，组装时顶板与纵向腹板、横隔板的组装间隙为0.lmm-0.5mm ;组装后定位焊接,定位焊接时,顶板先与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊时将塞焊孔焊没，然后打磨平整；
(6)内隔板的定位装焊；
(7)安装横隔板，将横隔板定位组装，组装后进行箱体内部的横隔板的三面围焊，焊接采用C02气保护焊；
(8)顶板与中间横隔板的塞焊焊接，顶板组装后，先进行与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊要求将塞焊孔焊没，然后打磨平整；
(9)纵向腹板与顶板、底板的纵缝焊接，中间横隔反塞焊焊接后，进行局部矫正，然后进行二块横隔板与翼缘板间的纵缝焊接，焊接采用C02气保护焊，焊后进行局部矫正；
(10)外侧横隔板组装焊接后进行外侧二块腹板的组装，组装后进行焊接，焊接先采用C02打底，然后用埋弧焊盖面，焊后探伤检测；
(11)隔板电渣焊处占孔，箱体本体的纵缝焊接完成后，根据箱体本体上的位置线将横隔板的位置线划出来，并划出对合位置线，作为端铣时的对合标记，然后对箱体本体进行钻孔；
(12)箱体本体外侧腹板与横隔板的电渣焊接，钻孔后采用专用台湾欧淬电渣焊机进行电渣焊接，(电渣焊接工艺详见前述箱型柱电渣焊接)焊接后去除引弧装置半将焊缝收口端焊缝修磨平整；
(13)箱体本体矫正,箱体本体焊接完成后,在水平胎架上进行初步测量,对箱体本体变形处如直线度、局部平整度、旁弯等进行矫正，矫正采用火焰矫正；
(14)箱体本体端部端铣加工,采用端面铣床对箱体本体两端面进行机加工，使箱体本体端面与箱体中心线垂直，保证箱体的几何长度尺寸度；
(15)装焊牛腿，完成大型目字型厚板组合箱形柱的制作。
[0012]其中，所述步骤(15)的具体方法如下:
(1)制作楼层牛腿安装胎架；
(2)划出楼层牛腿安装位置线，在楼层牛腿安装胎架上进行划线，划线必须以端面机加工面为基准，采用钢带划线；
(3)楼层牛腿组装焊接，楼层牛腿在楼层牛腿安装胎架上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，按生产要求控制牛腿的相对位置、垂直度及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离；
(4)先装焊箱体本体背面的楼层牛腿，装焊后，将箱体本体翻身重新与楼层牛腿安装胎架定位，按同样的方法组装焊接其他位置的楼层牛腿。
[0013]本发明中由于大型目字型厚板组合箱形柱在结构设计中是关键的部位，在现场的安装中至关重要，所以对工厂的加工制作精度控制要求很高。所以需做好以下流程控制把关环节:
1、通过采用不同的焊接方法对目字型箱型钢柱进行焊接控制，同时对电渣焊接的部位进行重点检测；
2、控制焊接变形，采取合理的焊接顺序和焊接方法，采取焊后消应处理等措施，保证厚板焊接质量；
3、消减焊接残余应力，采用冲砂除锈法消除应力和局部烘烤释放应力进行焊接残余应力的消除；
4、本发明所述制作方法中合理的组装方法以及组装顺序可以对各零部件加工导致的公差或累积公差及时进行修整，通过本发明所述方法，保证了结构的整体质量。
[0014]有益效果:
1、本发明中采用这一种目字型厚板组合箱形柱的结构形式，在保证了承重能力的同时，最大限度的简化了柱的结构，节约了原材料；
2、本发明采用的组装、焊接方法，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，同时合理的分段设计减少了焊接的难度及工作量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构示意图。
[0016]图2为本发明中实施例的剖视图。
【具体实施方式】
[0017]实施例:如图1、图2所示的一种大型目字型厚板组合箱形柱，包括:横隔板1、箱体本体2、楼层钢梁牛腿3和内加劲板4 ;其中所述横隔板I两块、所述箱体本体2 —个、所述楼层钢梁牛腿3和内加劲板4多个，所述箱体本体2横截面为矩形，所述两块横隔板相互平行固定于箱体本体2的内部，横隔板和箱体本体组合成的箱形柱横截面为“目”字形；所述内加劲板4垂直于横隔板I,并固定于箱体本体2与横隔板I之间。所述箱体本体的底端、中部和底部的外周面上各固定一组楼层钢梁牛腿。所述楼层钢梁牛腿3为箱型，每组楼层钢梁牛腿为四根，包括:侧面牛腿31两根、前牛腿32 —根和后牛腿33 —根；所述侧面牛腿垂直固定于箱体本体的侧面，所述前牛腿32固定于箱体本体2的前表面，并与前表面形成角度a，角度a的范围是30°，所述后牛腿33垂直固定于箱体本体2的后表面。
[0018]本实施例中所述箱体本体2包括:底板21 —块、纵向腹板22两块和顶板23 —块；所述纵向腹板22垂直固定于底板21的两侧面，所述顶板23固定于纵向腹板22的顶部，底板、纵向腹板和顶板构成一矩形柱。
[0019]上述大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法，具体步骤如下:(I)选取钢板，按照图纸尺寸将钢板压制成:横隔板、箱体本体组件、楼层钢梁牛腿组件； (2)制作大型目字型厚板组合箱形柱的安装胎架；
(3)将箱体本体的底板吊装上安装胎架定位固定，并在底板上划出内加劲板、箱体本体的纵向腹板、横隔板的位置线；
(4)将内加劲板定位装焊在横隔板之间，将横隔板吊装上箱体本体的底板定位固定；然后将纵向腹板吊装上底板定位固定；定位焊接采用C02气保护焊；
(5)将顶板吊装上组装胎架，组装前先开塞焊孔，组装时顶板与纵向腹板、横隔板的组装间隙为0.lmm-0.5mm ;组装后定位焊接,定位焊接时,顶板先与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊时将塞焊孔焊没，然后打磨平整；
(6)内隔板的定位装焊；
(7)安装横隔板，将横隔板定位组装，组装后进行箱体内部的横隔板的三面围焊，焊接采用C02气保护焊；
(8)顶板与中间横隔板的塞焊焊接，顶板组装后，先进行与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊要求将塞焊孔焊没，然后打磨平整；
(9)纵向腹板与顶板、底板的纵缝焊接，中间横隔反塞焊焊接后，进行局部矫正，然后进行二块横隔板与翼缘板间的纵缝焊接，焊接采用C02气保护焊，焊后进行局部矫正；
(10)外侧横隔板组装焊接后进行外侧二块腹板的组装，组装后进行焊接，焊接先采用C02打底，然后用埋弧焊盖面，焊后探伤检测；
(11)隔板电渣焊处占孔，箱体本体的纵缝焊接完成后，根据箱体本体上的位置线将横隔板的位置线划出来，并划出对合位置线，作为端铣时的对合标记，然后对箱体本体进行钻孔；
(12)箱体本体外侧腹板与横隔板的电渣焊接，钻孔后采用专用台湾欧淬电渣焊机进行电渣焊接，(电渣焊接工艺详见前述箱型柱电渣焊接)焊接后去除引弧装置半将焊缝收口端焊缝修磨平整；
(13)箱体本体矫正,箱体本体焊接完成后,在水平胎架上进行初步测量,对箱体本体变形处如直线度、局部平整度、旁弯等进行矫正，矫正采用火焰矫正；
(14)箱体本体端部端铣加工，采用端面铣床对箱体本体两端面进行机加工，使箱体本体端面与箱体中心线垂直，保证箱体的几何长度尺寸度；
(15)装焊牛腿，完成大型目字型厚板组合箱形柱的制作。
[0020]其中，所述步骤(15)的具体方法如下:
(1)制作楼层牛腿安装胎架；
(2)划出楼层牛腿安装位置线，在楼层牛腿安装胎架上进行划线，划线必须以端面机加工面为基准，采用钢带划线；
(3)楼层牛腿组装焊接，楼层牛腿在楼层牛腿安装胎架上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，按生产要求控制牛腿的相对位置、垂直度及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离；
(4)先装焊箱体本体背面的楼层牛腿，装焊后，将箱体本体翻身重新与楼层牛腿安装胎架定位，按同样的方法组装焊接其他位置的楼层牛腿。
【权利要求】
1.一种大型目字型厚板组合箱形柱，其特征在于:该柱包括:横隔板(I)两块、箱体本体(2)—个，所述箱体本体(2)横截面为矩形，所述两块横隔板相互平行固定于箱体本体(2)的内部，横隔板和箱体本体组合成的箱形柱横截面为“目”字形。
2.根据权利要求1所述的大型目字型厚板组合箱形柱，其特征在于:包括:楼层钢梁牛腿(3);所述箱体本体的底端、中部和底部的外周面上各固定一组楼层钢梁牛腿。
3.根据权利要求2所述的大型目字型厚板组合箱形柱，其特征在于:所述楼层钢梁牛腿(3)为H型，每组楼层钢梁牛腿为四根，包括:侧面牛腿(31)两根、前牛腿(32) —根和后牛腿(33)—根；所述侧面牛腿垂直固定于箱体本体的侧面，所述前牛腿(32)固定于箱体本体(2)的前表面，并与前表面形成角度a，角度a的范围是30°~45°，所述后牛腿(33)垂直固定于箱体本体(2)的后表面。
4.根据权利要求3所述的大型目字型厚板组合箱形柱，其特征在于:包括内加劲板(4);所述内加劲板(4)垂直于横隔板(1)，并固定于箱体本体(2)与横隔板(I)之间。
5.根据权利要求1所述的大型目字型厚板组合箱形柱，其特征在于:所述箱体本体(2)包括:底板(21)—块、纵向腹板(22)两块和顶板(23)—块；所述纵向腹板(22)垂直固定于底板(21)的两侧面，所述顶板(23)固定于纵向腹板(22)的顶部，底板、纵向腹板和顶板构成一矩形柱。
6.一种大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法，其特征在于:该制作方法的具体步骤如下: (O选取钢板，按照图纸尺寸 将钢板压制成:横隔板、箱体本体组件、楼层钢梁牛腿组件； (2)制作大型目字型厚板组合箱形柱的安装胎架； (3)将箱体本体的底板吊装上安装胎架定位固定，并在底板上划出内加劲板、箱体本体的纵向腹板、横隔板的位置线； (4)将内加劲板定位装焊在横隔板之间，将横隔板吊装上箱体本体的底板定位固定；然后将纵向腹板吊装上底板定位固定；定位焊接采用C02气保护焊； (5)将顶板吊装上组装胎架，组装前先开塞焊孔，组装时顶板与纵向腹板、横隔板的组装间隙为0.lmm-0.5mm ;组装后定位焊接,定位焊接时,顶板先与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊时将塞焊孔焊没，然后打磨平整； (6)内隔板的定位装焊； (7)安装横隔板，将横隔板定位组装，组装后进行箱体内部的横隔板的三面围焊，焊接采用C02气保护焊； (8)顶板与中间横隔板的塞焊焊接，顶板组装后，先进行与中间横隔板的塞焊焊接，焊接采用C02气保护焊接，塞焊要求将塞焊孔焊没，然后打磨平整； (9)纵向腹板与顶板、底板的纵缝焊接，中间横隔反塞焊焊接后，进行局部矫正，然后进行二块横隔板与翼缘板间的纵缝焊接，焊接采用C02气保护焊，焊后进行局部矫正； (10)外侧横隔板组装焊接后进行外侧二块腹板的组装，组装后进行焊接，焊接先采用C02打底，然后用埋弧焊盖面，焊后探伤检测； (11)隔板电渣焊处占孔，箱体本体的纵缝焊接完成后，根据箱体本体上的位置线将横隔板的位置线划出来，并划出对合位置线，作为端铣时的对合标记，然后对箱体本体进行钻孔； (12)箱体本体外侧腹板与横隔板的电渣焊接，钻孔后采用专用台湾欧淬电渣焊机进行电渣焊接，焊接后去除引弧装置半将焊缝收口端焊缝修磨平整； (13)箱体本体矫正,箱体本体焊接完成后,在水平胎架上进行初步测量,对箱体本体变形处如直线度、局部平整度、旁弯等进行矫正，矫正采用火焰矫正； (14)箱体本体端部端铣加工,采用端面铣床对箱体本体两端面进行机加工，使箱体本体端面与箱体中心线垂直，保证箱体的几何长度尺寸度； (15)装焊牛腿，完成大型目字型厚板组合箱形柱的制作。
7.根据权利要求6大型目字型厚板组合箱形柱的制作方法，其特征在于:所述步骤(15)的具体方法如下: (1)制作楼层牛腿安装胎架； (2)划出楼层牛腿安装位置线，在楼层牛腿安装胎架上进行划线，划线必须以端面机加工面为基准，采用钢带划线； (3)楼层牛腿组装焊接，楼层牛腿在楼层牛腿安装胎架上进行组装定位和焊接，焊接采用C02气保护焊对称焊接，按生产要求控制牛腿的相对位置、垂直度及高强螺栓孔群与箱体中心线的距离1650mm ； (4)先装焊箱体本体背面的楼层牛腿，装焊后，将箱体本体翻身重新与楼层牛腿安装胎架定位，按同样的方法组装焊接 其他位置的楼层牛腿。
【文档编号】B23K28/02GK103510658SQ201310312755
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】周永明, 甘国军, 李峰, 张富强, 胡海国, 史建忠, 朱雪磊, 余志刚, 李庆斌 申请人:江苏沪宁钢机股份有限公司