專利名稱：大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)及在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，尤其是一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)及在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在超高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)框架是結(jié)構(gòu)的主體，框架中的節(jié)點(diǎn)是承受結(jié)構(gòu)荷載的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)中，尤其是框架核心筒內(nèi)筒柱與伸臂桁架及巨型斜撐桁架連接的節(jié)點(diǎn)，即該節(jié)點(diǎn)分別與伸臂桁架、巨型斜撐桁架、剪力墻內(nèi)鋼板及連梁連接，由于該節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，經(jīng)綜合評(píng)定，采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)，目前存在的問題是
a)鑄鋼節(jié)點(diǎn)處為多桿件交匯，與之連接的桿件均為厚壁構(gòu)件，其中伸臂桁架弦桿鋼材最大厚度為130mm，材質(zhì)為低合金高強(qiáng)鋼Q420GJC，存在焊接熔敷量大，焊接殘余應(yīng)力大的問題；
b)鑄鋼節(jié)點(diǎn)是鑄鋼件，自身勻質(zhì)性差，晶體結(jié)構(gòu)較軋制鋼板疏松，鑄鋼件壁厚方向受力較弱，不能用軋制鋼板厚度方向的性能指標(biāo)與其比對(duì)；
c)厚度60 130mm的鋼板焊接于鑄鋼節(jié)點(diǎn)的側(cè)面上，將會(huì)產(chǎn)生較大的焊接收縮應(yīng)力， 增大了鑄鋼節(jié)點(diǎn)壁厚方向?qū)訝钏毫芽赡苄裕?br> d)鑄鋼件晶粒粗大，雜質(zhì)多，存在縮松和氣孔，在高的熱應(yīng)力作用情況下可能導(dǎo)致鑄鋼件內(nèi)部熱裂紋；電弧燃燒過程中內(nèi)部氣體的分解，增加了熔池中氣體的成分，易產(chǎn)生氣孔； 若焊接材料、焊接工藝不當(dāng)，還容易產(chǎn)生冷裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)及在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，本發(fā)明通過對(duì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的改變，緩解了節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力的疊加作用，減小了作用于節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現(xiàn)象，選用適合的焊接材料與焊接工藝， 使厚壁鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)是該鑄鋼節(jié)點(diǎn)為軸心設(shè)有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設(shè)有凸起的方框，柱體的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有至少一個(gè)凸臺(tái)或連接臂，所述凸臺(tái)或連接臂與柱體側(cè)面之間為圓弧過渡。上述大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，特點(diǎn)是該鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)中內(nèi)筒柱與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架的交點(diǎn)上，鑄鋼節(jié)點(diǎn)兩端面上的方框與內(nèi)筒柱連接，鑄鋼節(jié)點(diǎn)側(cè)面的凸臺(tái)或連接臂與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架連接。所述凸臺(tái)或連接臂沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間。本發(fā)明通過對(duì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的改變，緩解了節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力的疊加作用，減小了作用于節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現(xiàn)象，選用適合的焊接材料與焊接工藝，使厚壁鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)與連接構(gòu)件焊接的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)的使用狀態(tài)示意圖。圖4為本發(fā)明凸臺(tái)或連接臂與剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架接頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明凸臺(tái)或連接臂與連梁接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖1，本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)1為軸心設(shè)有橢圓孔2的矩形柱體，柱體的兩端面上設(shè)有凸起的方框7，柱體的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有至少一個(gè)凸起的凸臺(tái)3或連接臂4，凸臺(tái)3或連接臂4與柱體的側(cè)面之間設(shè)有過渡圓弧5。參閱圖2及圖3，本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)1設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)中內(nèi)筒柱6與連梁12、剪力墻內(nèi)鋼板13或伸臂桁架14的交點(diǎn)上，所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)1兩端面的方框7與內(nèi)筒柱6的上、下端連接，凸臺(tái)3或連接臂4與連梁12、剪力墻內(nèi)鋼板13或伸臂桁架14連接。參閱圖1，所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)1側(cè)面的凸臺(tái)3或連接臂4沿凸起的方向截面的變化率在 100 % 80 %之間。
實(shí)施例本實(shí)施例結(jié)合正在建造的深圳京基蔡屋圍金融中心工程，對(duì)大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)1在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)一步說明，工程占地面積達(dá)4. 6萬平方米，地下四層，地上98層， 結(jié)構(gòu)總高度達(dá)446米；沿高度方向設(shè)有4個(gè)加強(qiáng)層，其中37 38層、55 59層加強(qiáng)層核心筒內(nèi)筒柱6與桁架連接的節(jié)點(diǎn)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)1，鑄鋼節(jié)點(diǎn)1設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)中核心筒內(nèi)筒柱6與連梁12、剪力墻內(nèi)鋼板13和伸臂桁架14的交點(diǎn)處，鑄鋼節(jié)點(diǎn)1設(shè)于內(nèi)筒柱6上， 鑄鋼節(jié)點(diǎn)1上下兩端面的方框7均與內(nèi)筒柱6連接，凸臺(tái)3分別連接連梁12、剪力墻內(nèi)鋼板 13或伸臂桁架14，連接臂4連接連梁12和伸臂桁架14，伸臂桁架14連接外框巨型柱11。本發(fā)明鑄鋼節(jié)點(diǎn)1的結(jié)構(gòu)為軸心設(shè)有橢圓孔2的矩形柱體，柱體的兩端面上設(shè)有凸起的方框7，柱體的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)凸起的凸臺(tái)3或連接臂4，所述凸臺(tái)3 或連接臂4與柱體的側(cè)面之間設(shè)有過渡圓弧5 ；鑄鋼節(jié)點(diǎn)1的凸臺(tái)3或連接臂4與其他連接構(gòu)件焊接時(shí)，焊縫采用對(duì)接全熔透焊縫；鑄鋼節(jié)點(diǎn)1通過其上的凸臺(tái)3或連接臂4與厚板連接構(gòu)件焊接，避免了鑄鋼節(jié)點(diǎn)1的壁厚直接與厚板連接構(gòu)件呈“T”形狀態(tài)的連接；在凸臺(tái)3 或連接臂4的構(gòu)造上，控制凸臺(tái)3或連接臂4截面的變化率，凸臺(tái)3或連接臂4沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間；清除鑄鋼節(jié)點(diǎn)1上的尖角，未注明鑄造圓角為RlO 20mm，利于氣體的排出。鑄鋼節(jié)點(diǎn)1材質(zhì)選用G20Mn5QT，按《鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS235 :2008標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行控制，主要性能指標(biāo)
屈服強(qiáng)度RpO. 2彡300MPa ；
抗拉強(qiáng)度 Rm=500-650MPa ；
延伸率A彡22%，沖擊功AKV (20°C)彡60。鑄鋼節(jié)點(diǎn)1化學(xué)成分滿足表一規(guī)定表一
權(quán)利要求
1.一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)，其特征在于該鑄鋼節(jié)點(diǎn)為軸心設(shè)有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設(shè)有凸起的方框，柱體的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有至少一個(gè)凸臺(tái)或連接臂，所述凸臺(tái)或連接臂與柱體側(cè)面之間為圓弧過渡。
2.—種權(quán)利要求1所述大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其特征在于該鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)中內(nèi)筒柱與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架的交點(diǎn)上，鑄鋼節(jié)點(diǎn)兩端面上的方框分別與內(nèi)筒柱連接，鑄鋼節(jié)點(diǎn)側(cè)面的凸臺(tái)或連接臂與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述凸臺(tái)或連接臂沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)是該鑄鋼節(jié)點(diǎn)為軸心設(shè)有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設(shè)有凸起的方框，柱體的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有至少一個(gè)凸臺(tái)或連接臂。上述鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，特點(diǎn)是該鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)中內(nèi)筒柱與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架的交點(diǎn)上，鑄鋼節(jié)點(diǎn)兩端面與內(nèi)筒柱連接，鑄鋼節(jié)點(diǎn)側(cè)面的凸臺(tái)或連接臂與連梁、剪力墻內(nèi)鋼板或伸臂桁架連接。本發(fā)明通過對(duì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的改變，緩解了節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力的疊加作用，減小了作用于節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現(xiàn)象，選用適合的焊接材料與焊接工藝，使厚壁鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)E04B1/24GK102312486SQ20111019585
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者何濤, 費(fèi)新華, 賀明玄, 陳東昱, 高國兵 申請(qǐng)人:寶鋼鋼構(gòu)有限公司