本發(fā)明涉及一種鋼柱的制作，具體是一種大跨度、大角度塔冠連接巨柱的制作方法。屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著國內(nèi)大型超高層復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程的增多，鋼結(jié)構(gòu)工程中的巨柱跨度越來越大，形式也越來越復(fù)雜，制造難度加大，而構(gòu)件的制作精度要求也越來越高。為提高構(gòu)件的制作效率，縮短項目工期，如何采用合理簡單高效的制作方法完成構(gòu)件的制作，不僅滿足設(shè)計的受力要求，而且保證較高制作精度焊接質(zhì)量，現(xiàn)在成為了鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的重要研究熱點(diǎn)之一。

某工程位于深圳市福田區(qū)，建筑總面積約48.9萬平方米，主體結(jié)構(gòu)高度為558.45米，塔尖高度為660米，是一幢以甲級寫字樓為主、集購物、觀光、餐飲、娛樂為一體的綜合性大型超高層建筑。該巨柱位于塔樓頂端塔冠連接位置，內(nèi)連核心筒內(nèi)鋼梁，外接頂端塔冠結(jié)構(gòu)，是塔樓關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置，在該工程的整體結(jié)構(gòu)中起著重要作用。

筒外41節(jié)巨柱總長約為14米，主體為箱型結(jié)構(gòu)，本體材質(zhì)為Q345GJC，且板厚最厚達(dá)80mm。箱型巨柱外部分布著復(fù)雜箱型牛腿、型鋼牛腿及雙T型牛腿，其中外部伸出的塔冠連接部分，與巨柱本體傾斜角度達(dá)到64°，制作精度要求高，并且巨柱頂端內(nèi)部錯綜復(fù)雜的分布著板厚不同的隔板，隔板定位與施焊難度較大。因本結(jié)構(gòu)需要與上部塔冠結(jié)構(gòu)相連，制作精度要求極高，如何在制作中克服整體的尺寸控制、加工精度及焊接變形等不利因素，成為構(gòu)件制作的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種跨度、大角度塔冠連接巨柱的制作方法，從整體的制作方法，如何控制尺寸及焊接質(zhì)量等方面著手，探究高效、高質(zhì)量的制作方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種大跨度、大角度塔冠連接巨柱的制作方法，該巨柱包括相互焊接在一起的第一單元和第二單元，兩個單元均包括下翼板、中間腹板、左腹板、右腹板和上翼板，在所述下翼板和上翼板上布置加強(qiáng)板，所述上、下翼板和左、右腹板表面布置與其垂直的栓釘及鋼筋連接器，所述第一單元的下翼板布置有與鋼梁連接的H型斜牛腿，上翼板布置有與鋼梁連接的雙T型牛腿，所述第二單元的上翼板布置有箱型牛腿和型鋼牛腿，下翼板和右腹板布置有異形箱型牛腿，以及與與塔冠結(jié)構(gòu)連接的塔冠連接件，所述巨柱本體及各個牛腿表面設(shè)置有連接耳板，所述塔冠連接件與巨柱本體傾斜角度達(dá)60°，所述左腹板與上、下翼板之間呈74°的傾斜角度，且在第二單元內(nèi)部布置各種橫縱向加強(qiáng)隔板和封板，所述制作方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)連接巨柱的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定分段制作的整體方案；

步驟二、進(jìn)行第一單元分段的裝焊：

首先進(jìn)行下翼板定位，在劃線的下翼板上先組裝中間腹板，將中間腹板對稱焊接于上、下翼板之間，然后組裝左、右腹板，并進(jìn)行對稱施焊，先焊接內(nèi)側(cè)焊縫至兩層，然后在外側(cè)氣刨清根，進(jìn)行填充至1/3，再將內(nèi)外側(cè)的焊縫填滿蓋面；

步驟二、進(jìn)行第二單元分段的裝焊：

首先定位下翼板，在下翼板上劃線定位組焊橫向隔板、中間豎向隔板及兩側(cè)的豎向隔板，然后組焊豎向隔板間的下層隔板，逐步退裝焊接內(nèi)隔板，再組焊上部隔板；其次組裝焊接左腹板及內(nèi)側(cè)封板，然后焊接塔冠連接件伸出的中間板，將塔冠連接部位中間板兩側(cè)的翼腹板進(jìn)行組裝焊接；將上翼板、右腹板及封板進(jìn)行組裝焊接，最后定位組焊箱型牛腿和異形箱型牛腿；

步驟三、第一單元分段和第二單元分段分別組裝焊接完成，并經(jīng)過探傷檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行整體的組焊；

步驟四、根據(jù)深化設(shè)計圖紙，預(yù)先在鋼柱翼腹板需要焊接鋼筋連接器及栓釘?shù)奈恢卯嬀€示出，在鋼柱上焊接耳板、連接板，在劃線位置植焊栓釘,并在對應(yīng)位置焊接鋼筋連接器。

優(yōu)選地，在步驟二中，采用全站儀與劃線定位組合的方式，將雙T型牛腿及H型斜牛腿組焊在第一單元分段的上、下翼板上。

優(yōu)選地，在步驟三中采用全站儀與放地樣配合的方式進(jìn)行坐標(biāo)定位，焊接時進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊后保溫，焊接過程中層間溫度控制在120-250℃，焊接完成后采用電加熱對構(gòu)件進(jìn)行后熱處理，溫度為250-350℃，保溫2～3h，并用石棉布覆蓋保溫緩冷至室溫。

優(yōu)選地，在步驟四中第一單元分段和第二單元分段拼接時開設(shè)過渡坡口，并采用斜撐進(jìn)行加強(qiáng)，焊接時采用對稱焊接，多層多道焊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明根據(jù)構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用分段制作的方法，裝配工藝方面重點(diǎn)關(guān)注異形塔冠連接部分與本體之間傾斜的角度及牛腿定位，根據(jù)深化設(shè)計坐標(biāo)點(diǎn)，采用端部設(shè)置控制點(diǎn)、全站儀與放地樣結(jié)合的方式進(jìn)行輔助測控定位；焊接工藝方面充分考慮構(gòu)件截面焊接收縮變形、焊接質(zhì)量控制等，從而制定合理的坡口形式、焊接作業(yè)指導(dǎo)書、控制焊接層間溫度、注意焊前預(yù)熱及后熱、優(yōu)化焊接順序，嚴(yán)格執(zhí)行焊接參數(shù)，提高構(gòu)件整體焊接質(zhì)量以及構(gòu)件的制作精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中巨柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中第一單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中第二單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4～圖5為本發(fā)明中第一單元的組焊示意圖。

圖6～圖15為本發(fā)明中第二單元的組焊示意圖。

圖16為本發(fā)明中第一單元和第二單元的拼裝示意圖。

圖17為本發(fā)明中在巨柱本體上焊接鋼筋連接器、栓釘及耳板的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明涉及一種大跨度、大角度塔冠連接巨柱的制作方法，該巨柱包括相互焊接在一起的第一單元和第二單元，兩個單元均包括下翼板、中間腹板、左腹板、右腹板和上翼板，在所述下翼板和上翼板上布置加強(qiáng)板1，所述上、下翼板和左、右腹板表面布置與其垂直的栓釘2及鋼筋連接器3，所述第一單元的下翼板布置有與鋼梁連接的H型斜牛腿4，上翼板布置有與鋼梁連接的雙T型牛腿5，所述第二單元的上翼板布置有箱型牛腿6和型鋼牛腿7，下翼板和右腹板布置有異形箱型牛腿8，以及與與塔冠結(jié)構(gòu)連接的塔冠連接件9，所述巨柱本體及各個牛腿表面設(shè)置有連接耳板10，所述塔冠連接件9與巨柱本體傾斜角度達(dá)60°，所述左腹板與上、下翼板之間呈74°的傾斜角度，且在第二單元內(nèi)部布置各種橫縱向加強(qiáng)隔板11和封板12。

上述巨柱的制作方法具體步驟如下：

（1） 根據(jù)圖1中大跨度、大角度塔冠連接巨柱的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定分段制作的整體方案，具體的分段如圖2、圖3所示；

（2） 參見圖4，圖5所示第一單元分段的裝焊順序：裝配時首先下翼板定位，在劃線的下翼板上，先組裝中間腹板，為防止焊接變形，可加設(shè)臨時支撐。焊接時，可安排兩名焊工對稱焊接翼腹板焊縫；然后組裝兩側(cè)腹板，焊接時同樣安排兩名焊工對稱施焊，先焊接內(nèi)側(cè)焊縫至兩層，然后在外側(cè)氣刨清根，進(jìn)行填充至1/3，再將內(nèi)外側(cè)的焊縫填滿蓋面。

為避免構(gòu)件整體組裝完成后，再裝焊牛腿，減少沒必要的翻身次數(shù)，可在第一單元部分制作時，采用全站儀與劃線定位組合的方式，將雙T型牛腿及H型斜牛腿組焊在本體上。

（3） 參見圖6—圖15所示第二單元分段的裝焊順序：首先定位第二單元的下翼板，在下翼板上劃線定位組焊橫向隔板、中間豎向隔板及兩側(cè)的豎向隔板，然后組焊豎向隔板間的下層隔板，逐步退裝焊接內(nèi)隔板，再組焊上部隔板；其次組裝焊接第二單元的左腹板及內(nèi)側(cè)封板，然后焊接塔冠連接件伸出的中間板，將塔冠連接部位中間板兩側(cè)的翼腹板進(jìn)行組裝焊接；將第二單元部分的上翼板、右腹板及封板進(jìn)行組裝焊接。最后定位組焊第二單元部分的箱型牛腿、異形箱型牛腿。

在上述的組焊流程中為提高整體的定位精度，采用全站儀與放地樣配合的方式，對牛腿、塔冠連接件等重要位置進(jìn)行坐標(biāo)定位；由于第二單元部分的塔冠連接件內(nèi)部最厚板達(dá)80mm，異形牛腿本體板厚達(dá)50mm， 焊接時尤其需要注意焊前預(yù)熱及焊后保溫，焊接過程中嚴(yán)格將層間溫度控制在120-250℃（尤其在防撕裂坡口位置更需注意）。焊接完成后應(yīng)采用電加熱對構(gòu)件進(jìn)行后熱處理，溫度應(yīng)達(dá)到250-350℃，保溫2～3h,并用石棉布覆蓋保溫緩冷至室溫。

（4） 參見圖16，巨柱第一單元、第二單元分別組裝焊接完成，并經(jīng)過探傷檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行整體的組焊。兩單元的對接板處，由于兩單元翼腹板厚度不一，拼接時開設(shè)了過渡坡口，為防止在焊接時產(chǎn)生過大的焊接變形,拼裝應(yīng)采用斜撐進(jìn)行加強(qiáng),焊接時采用對稱焊接，多層多道焊，以減少焊接變形，焊后對過大的截面變形可采用火焰進(jìn)行矯正。

（5）參見圖17，巨柱第一單元、第二單元組焊完成后，根據(jù)深化設(shè)計圖紙，預(yù)先在鋼柱翼腹板需要焊接鋼筋連接器及栓釘?shù)奈恢卯嬀€示出，在鋼柱上焊接耳板、連接板，在劃線位置采用栓釘植焊機(jī)植焊栓釘，并在對應(yīng)位置焊接鋼筋連接器。

該巨柱位于塔樓頂端塔冠連接位置，內(nèi)連核心筒內(nèi)鋼梁，外接頂端塔冠結(jié)構(gòu)，是塔樓關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置。為減小現(xiàn)場安裝難度，同時滿足運(yùn)輸要求，鋼柱分兩個單元，工廠制作。鋼柱截面為2230×1000mm，其中單元一為典型的類箱型柱，外部布置雙T型牛腿及斜H型牛腿；單元二箱體內(nèi)部分布多塊橫縱向隔板，空間狹小，焊縫密集，且箱體外部布置復(fù)雜塔冠連接件及異形牛腿；單元二部分根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定最合適的裝焊順序，保證構(gòu)件制作精度；制作完成后，整體組焊在一起，箱體連接牛腿依次定位組裝，異形復(fù)雜牛腿采用全站儀三維定位，確保裝配精度。大跨度塔冠連接鋼柱制作，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用“分段制作、整體統(tǒng)一”的方式，有效降低了制作的難度，保證了制作精度，提高了生產(chǎn)效率，大大縮短了制作周期，為類似難度的構(gòu)件制作提供了一定的經(jīng)驗(yàn)，易于推廣使用。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。