專利名稱：：高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種特殊的高大截面薄板空腹鋼柱焊接制作工藝，尤其與架立鋼板有關(guān)。(二)
背景技術(shù)：
高大截面薄板空腹鋼柱，由于鋼板很薄，焊接制作時產(chǎn)生大量熱量使鋼柱產(chǎn)生變形，尤其是架立鋼板與腹板的焊接產(chǎn)生的腹板變形。常規(guī)的高大截面薄板空腹鋼柱的制作按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JGJ81—2002)進行，為了保證強度，架立鋼板與一側(cè)腹板采用滿焊，與另一側(cè)允許非連續(xù)焊接，具體工藝條件為焊接100Mi，間斷100mm。我公司在承建北京五棵松文化體育中心體育館幕墻及幕墻鋼支撐工程中，所制作的裝飾用高大截面薄板空腹鋼柱的鋼板厚度是6mm，按照常規(guī)焊接施工工藝實施，總共做了四榀，鋼柱表現(xiàn)為腹板變形過大，對照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205—2002)的要求驗收，均為廢品。常規(guī)制作方法有以下不足-(1)腹板變形大。(2)鋼柱變形修整量大。(3)制作費工。(4)產(chǎn)品合格率低。鋼柱制作允許偏差質(zhì)量問題主要是整體彎曲和大面平整，整體彎曲可以矯正達到合格要求，但大面彎曲即使整修，仍達不到要求。大面平整引起的主要原因就是鋼柱腹板與架立鋼板之間的焊縫引起的。如果采用折彎法制作，雖然能夠控制變形，但折彎的角度不容易控制到很準確，造成翼板處的拼縫不平整，不能滿足設(shè)計要求；將鋼板厚度加大，則會大大增加成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝腹板變形大的不足，提供一種能有效控制腹板焊接變形的高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝。本發(fā)明所述的高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝1.按照設(shè)計尺寸下料；2.在腹板1上將架立鋼板、端板、和加勁板分別點焊組立；3.在另一腹板2上打孔，與腹板1合片，將腹板2與架立鋼板塞孔焊接，架立鋼板與腹板1間斷焊的焊接長度取100-25mm,間距取100-200咖；與腹板2的塞焊孔徑為12咖，間距取100-200mm;4.將組立的鋼柱翻身，使小頭朝下，將翼板與腹板1及腹板2組、、,:5.將鋼柱子翻身，使小頭朝上，將鋼管與腹板1及腹板2組立；6.采用分層對稱方法，分別將翼板、鋼管與腹板1和腹板2焊接成形；7.將鋼柱缺陷進行校正，焊縫焊點打磨平整。為了在減少焊接量與保證強度之間取得平衡，焊接長度的適當選擇是關(guān)鍵。優(yōu)選地，架立鋼板與腹板1跳焊的焊接長度取25mm，間距取200mm;與腹板2的塞焊孔徑為12mi,間距取200mm。本發(fā)明所采用的方法，架立鋼板與兩側(cè)腹板的焊接都不采用滿焊。超出了常規(guī)的設(shè)計規(guī)范，一般認為這樣做會造成強度不足。但是，根據(jù)鋼柱受力條件，架立鋼板只是使鋼柱成型作用，在鋼柱垂直受力時，腹板與架立鋼板之間的變形是協(xié)調(diào)的，架立鋼板與腹板之間沒有相對位移；鋼柱水平方向受力將引起架立鋼板與腹板之間產(chǎn)生應(yīng)力與位移。但是鋼柱對水平方向受力的抵抗矩很大，鋼柱截面高，鋼柱水平只承受通過幕墻單元傳遞的風荷載，相對于鋼柱受力截面，可以推斷架立鋼板與腹板焊接點的應(yīng)力不會很大，因此，減少架立鋼板與腹板之間的焊接長度的考慮是完全可以接受的。本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，因而具有如下有益效果(一)架立鋼板與腹板焊接量減少；(二)腹板變形??；(三)鋼柱變形修整工作量少；(四)本工藝生產(chǎn)的鋼柱合格率很高。(四)圖1是本發(fā)明高大截面薄板空腹鋼柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明高大截面薄板空腹鋼柱的腹板1與架立鋼板、端板9和加勁板8組立示意圖。圖3是本發(fā)明高大截面薄板空腹鋼柱的腹板2組立示意圖。圖4是本發(fā)明高大截面薄板空腹鋼柱的翼板3組立示意圖。圖5是本發(fā)明高大截面薄板空腹鋼柱的鋼管4組立示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細的描述。實施例一如圖1所示，本發(fā)明所述的高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝，其制作工藝過程為下料一在腹板1上組立架立鋼板，端板，加勁板一組立腹板2—組立翼板一組立鋼管一焊接一打磨。具體說，進行下列步驟(1)按照設(shè)計尺寸下料。(2)如圖2所示，在腹板1上將架立鋼板5、6、7,端板9和加勁板8分別按劃線位置先點焊組立。(3)如圖3所示，在在另一腹板2上按照加工圖打孔，與腹板l合片，將腹板2與架立鋼板5、6、7塞孔焊接。架立鋼板與腹板l間斷焊的焊接長度取100mm，間距取100mm;與腹板B的塞焊孔徑為12咖，間距取100咖。(4)如圖4所示，將組立的鋼柱翻身，使小頭朝下，將翼板3與腹板1及腹板2組立。(5)如圖5所示，將鋼柱子翻身，使小頭朝上，將鋼管4與兩腹板l、2組立。(6)采用分層對稱方法，分別將翼板3、鋼管4與腹板1和腹板2焊接成形。(7)將鋼柱缺陷進行校正，焊縫焊點打磨平整。實施例二本實施例中架立鋼板與腹板1跳焊的焊接長度取50mm，間距取150mm;與腹板B的塞焊孔徑為12mm,間距取150mm。其余與實施例相同。實施例三本實施例中架立鋼板與腹板1跳焊的焊接長度取25mm,間距取200mm;與腹板B的塞悍孔徑為12mm,間距取200mm。其余與實施例相同。按照三實施例的方案各做一榀鋼柱，發(fā)現(xiàn)焊接長度越小、間距越大，鋼柱變形越小，按照本實施例的方案生產(chǎn)的鋼柱幾乎不用矯正就可符合設(shè)計與規(guī)范要求。按照本實施例的工藝所制作的鋼柱，進行設(shè)計荷載的力學模擬試驗。檢測標準是(l)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》(GB/550344-2004);(2)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)。1.試驗內(nèi)容1)測定鋼柱在風壓、風吸的狀況下，分級加載時兩側(cè)腹板指定側(cè)點的應(yīng)變值；2)測定箱形鋼柱卸載后的殘余應(yīng)變值。2.測點布置應(yīng)變測點在前腹板(與隔板塞焊的)半邊，測點縱向布置在架立鋼板位置上，橫向每隔lm位置布置，共布置15個測點。后腹板(與架立鋼板點焊的)共布置15個測點，測點位置與前腹板對應(yīng)。3.計算荷載計算鋼柱所在高度標高為29.95m處的風荷載。風壓0.8kN/m風吸0.5KN/m2計算標高為17.69m處的風荷載。風壓0.73kN/m2風吸0.45KN/m2計算玻璃幕墻腳碼處的集中荷載風壓7.16kN/m2風吸4.45KN/m24.加載方法(1)風壓試驗首先制作支架，支架間距為12m。將試件大頭朝上模擬風壓試驗，在指定位置施加集中荷載，試驗進行三次，第一次按理論計算結(jié)果荷載施加，第二次、第三次分別按1.5，2.0倍荷載進行試驗。(2)風吸試驗制作支架，支架間距為12m。將試件小頭朝上模擬風吸試驗，在指定位置施加集中荷載，試驗進行三次，第一次按理論計算結(jié)果荷載施加，第二次、第三次分別按1.5、2.0倍荷載進行試驗。5.應(yīng)變測量(1)應(yīng)變測量用電阻應(yīng)變片，采用YJ22P靜態(tài)應(yīng)變儀記錄、打印。(2)試驗荷載施加前測得各點的讀數(shù)，每級荷載施加后，在第5分鐘、IO分鐘、15分鐘記錄各點讀數(shù)。卸荷分二級，在第5分鐘、10分鐘測讀一次，全部卸除后隔20分鐘記錄各點的殘余讀數(shù)。6.試驗結(jié)果及分析(l)各測點應(yīng)力值以第15分鐘的應(yīng)變作為實測值。前后腹板在風吸、風壓下各測點的應(yīng)變實測值見表1-表4。表l、前腹板(塞焊)在風吸試驗各級荷載作用下各測點應(yīng)變實測值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>備注拉應(yīng)變?yōu)?+)，壓應(yīng)變?yōu)?-)表2后腹板(點焊)在風吸試驗各級荷載作用下各測點應(yīng)變實測值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>備注拉應(yīng)變?yōu)?+)，壓應(yīng)變?yōu)?-)表3、前腹板(塞焊)在風壓試驗各級荷載作用下各測點應(yīng)變實測值序號測點各級荷載下的實測應(yīng)變Ue卸載后殘余應(yīng)變值Ue相對殘余應(yīng)變100%<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>備注拉應(yīng)變?yōu)?+),壓應(yīng)變?yōu)?-)表4后腹板(點焊)在風壓試驗各級荷載作用下各測點應(yīng)變實測值序號觀U點各級荷載下的實測應(yīng)變Ue卸載后殘余應(yīng)變值相對殘余應(yīng)變100%<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>備注拉應(yīng)變?yōu)?+),壓應(yīng)變?yōu)?-)(2)出表1、表2可知，前腹板(塞焊)及后腹板(點焊)在風吸試驗各級荷載作用下變化情況相似，各測點的實測應(yīng)變值呈遞增變化，縱向各測點由上向下呈遞增變化，基本符合腹板在荷載作用下的變化規(guī)律，前腹板最大應(yīng)變值為63We，后腹板最大京戲變值為68Pe，前、后腹板各測點相對殘余應(yīng)變均小于20%。(3)出表3、表4可知，前腹板(塞焊)及后腹板(點焊)在風壓試驗各級荷載作用下情況基本相似，前腹板最大拉應(yīng)變值為355ue，最大壓變變值為-280"e,后腹板最大拉應(yīng)變值為271ue，最大壓應(yīng)變值為-322ue，前、后腹板各測點相對殘余應(yīng)變均小于20%,部分測點在各級荷哉下的應(yīng)變值差異較大且無線性變化規(guī)律，這可能是在加載時鋼柱發(fā)生局部扭曲狀況所致。(4)在風吸、風壓的試驗過程中，前腹板(塞焊)大多數(shù)測點的應(yīng)變值無明顯突變，前后腹板變化規(guī)律基本一致，數(shù)據(jù)差異不大；少數(shù)測點在風壓的試驗情況下，前后腹板部分對應(yīng)的測點有一定差異，例如AIO與BIO，A10為拉應(yīng)變，而B10為壓應(yīng)變，A2和B2情況相似，1.5P1和2P1載時，A2為拉應(yīng)變，而B2為壓應(yīng)變。各測點的應(yīng)變值均不大，即使最大試驗荷載2P1值時，實測應(yīng)變值跡遠小于鋼板的極限應(yīng)變值，各測點相對殘余應(yīng)變均小于20%，表明各測點所在腹板與隔板連接較好，未發(fā)現(xiàn)脫焊現(xiàn)象。7.結(jié)論(1)在風吸試驗荷載作用下，前腹板(塞焊)最大拉應(yīng)變值為63"e，后腹板(點焊)最大應(yīng)變值為68Ue，前、后腹板各測點相對殘余應(yīng)變均小于20%。(2)在風壓試驗荷載作用下，前腹板最大拉應(yīng)變值為355iie，最大壓應(yīng)變值為-280ue，后腹板最大拉應(yīng)變值為271ue，最大壓應(yīng)變值為-322us，前、后腹板各測點相對殘余應(yīng)變均小于200/。。(3)在風吸、風壓的試驗過程中，各測點所在腹板與隔板連接較好，未發(fā)現(xiàn)脫焊現(xiàn)象。權(quán)利要求1.高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝，包括如下工藝步驟(1)按照設(shè)計尺寸下料；(2)在腹板(1)上將架立鋼板、端板、和加勁板分別點焊組立；(3)在另一腹板(2)上打孔，與腹板(1)合片，將腹板(2)與架立鋼板塞孔焊接，架立鋼板與腹板(1)間斷焊的焊接長度取100-25mm，間距取100-200mm；與腹板(2)的塞焊孔徑為12mm，間距取100-200mm；(4)將組立的鋼柱翻身，使小頭朝下，將翼板與腹板(1)及腹板(2)組立；(5)將鋼柱子翻身，使小頭朝上，將鋼管與腹板(1)及腹板(2)組立；(6)采用分層對稱方法，分別將翼板、鋼管與腹板(1)和腹板(2)焊接成形；(7)將鋼柱缺陷進行校正，焊縫焊點打磨平整。2.如高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝，其特征在于步驟3中架立鋼板與腹板(l)跳焊的焊接長度取25mm，間距取200mm;與腹板(2)的塞焊孔徑為12imn，間距取200nim。全文摘要高大截面薄板空腹鋼柱制作工藝，其制作工藝過程為下料—在腹板1上組立架立鋼板，端板，加勁板—組立腹板2—組立翼板—組立鋼管—焊接—打磨。能夠控制腹板焊接變形。文檔編號E04C3/30GK101255757SQ20071006978公開日2008年9月3日申請日期2007年6月29日優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日發(fā)明者華玉武,李新武,林守忠,汪自強,王榮富申請人:浙江寶業(yè)建設(shè)集團有限公司;浙江寶業(yè)鋼結(jié)構(gòu)有限公司