一種矩形鋼管柱的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種矩形鋼管柱，包括橫截面均為矩形且橫截面尺寸均相同的箱型短柱、第一鋼管柱和第二鋼管柱，箱型短柱包括內隔板和多個外鋼板，內隔板通過二氧化碳氣體保護焊固定于箱型短柱的內壁，箱型短柱的兩端分別通過焊接固定于第一鋼管柱和第二鋼管柱。本方案可以在工廠制作一小段與矩形鋼管柱截面尺寸相同的箱型短柱，在此箱型短柱內采用二氧化碳氣體保護焊焊接內隔板，箱型短柱制作完畢后，直接與其兩端的鋼管柱焊接為一體，成為一節完整的矩形鋼管柱。本方案省去了電渣焊工藝，不僅保證了節點域柱的壁厚滿足設計要求，而且提高了節點的抗震性能，降低了工人的勞動強度，提高了加工效率和焊接質量。
【專利說明】一種矩形鋼管柱
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高層鋼結構建筑【技術領域】，尤其涉及一種矩形鋼管柱。
【背景技術】
[0002] 由于矩形柱有較好的受力特性，且承載力高、抗震性能好、制作簡單，所以被廣泛 應用在高層建筑中。在《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ99-98)以及《建筑抗震設計 規范》（GB5011-2010)等相關的技術標準中規定，框架梁與柱剛性連接時，應在梁翼緣的對 應位置設置柱內隔板，其目的是保證節點域的承載力和穩定性以及當節點域進入塑性時能 更多地吸收地震能量。同時按抗震要求，梁與柱的連接宜采用柱貫通型，因而在高層鋼結構 建筑中，當采用四塊鋼板拼成的箱型柱時，應在梁柱節點域內的箱型柱內焊接橫隔板。目前 通常采用電渣焊工藝來焊接橫隔板，但是現有技術存在工人勞動強度大，效率低，熱輸入大 等缺點，制作成本高且焊接質量難以保證。
[0003] 目前，由于逐步推廣使用冷彎（熱軋）矩形鋼管來代替四塊鋼板拼成的箱型柱，所 以節點可采用梁貫通式，這種方式可顯著減少加工工作量，降低成本。然而，目前冷彎（熱 軋）矩形鋼管柱規格較少，壁厚大都不超過16mm，不能滿足高層建筑鋼結構節點域的抗彎 要求。
[0004] 因此，如何提供一種滿足高層建筑鋼結構節點域的抗彎要求，并且降低工人的勞 動強度、提高加工效率和焊接質量，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明提供一種能夠滿足高層建筑鋼結構節點域的抗彎要求的矩形鋼 管柱，并且能降低工人的勞動強度、提高加工效率和焊接質量。
[0006] 為了解決上述問題，本發明提供了一種矩形鋼管柱，包括橫截面均為矩形且橫截 面尺寸均相同的箱型短柱、第一鋼管柱和第二鋼管柱，所述箱型短柱包括內隔板和多個外 鋼板，所述內隔板通過二氧化碳氣體保護焊固定于所述箱型短柱的內壁，所述箱型短柱的 兩端分別通過焊接固定于所述第一鋼管柱和所述第二鋼管柱。
[0007] 優選地，在上述矩形鋼管柱中，所述內隔板的四周設有用于焊接的坡口。
[0008] 優選地，在上述矩形鋼管柱中，所述內隔板的數量為兩個，兩個所述內隔板分別與 所述箱型短柱外部的Η型鋼梁的上翼緣和下翼緣對應設置。
[0009] 優選地，在上述矩形鋼管柱中，所述箱型短柱的壁厚大于16mm，所述第一鋼管柱和 所述第二鋼管柱的壁厚均小于所述箱型短柱的壁厚。
[0010] 優選地，在上述矩形鋼管柱中，所述第一鋼管柱和所述第二鋼管柱均為冷彎矩形 鋼管柱。
[0011] 優選地，在上述矩形鋼管柱中，所述第一鋼管柱和所述第二鋼管柱的長度均大于 所述箱型短柱的長度。
[0012] 本發明提供的一種矩形鋼管柱，包括橫截面均為矩形且橫截面尺寸均相同的箱型 短柱、第一鋼管柱和第二鋼管柱，箱型短柱包括內隔板和多個外鋼板，內隔板通過二氧化碳 氣體保護焊固定于箱型短柱的內壁，箱型短柱的兩端分別通過焊接固定于第一鋼管柱和第 二鋼管柱。本方案可以在工廠制作一小段與矩形鋼管柱截面尺寸相同的箱型短柱，在此箱 型短柱內采用二氧化碳氣體保護焊焊接內隔板，箱型短柱制作完畢后，直接與其兩端的鋼 管柱焊接為一體，成為一節完整的矩形鋼管柱。本方案省去了電渣焊工藝，不僅保證了節點 域柱的壁厚滿足設計要求，而且提高了節點的抗震性能，降低了工人的勞動強度，提高了加 工效率和焊接質量。另外，本方案中的鋼管柱的長度可結合層高、受力條件、施工條件、運輸 條件、安裝條件等因素進行設計，不僅極大限度地保證了構件質量及施工安全，還節省了成 本和工期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖1為本發明具體實施例方案提供的矩形鋼管柱與鋼梁連接結構示意圖；
[0015] 圖 1 中：
[0016] 第一鋼管柱-1、箱型短柱_2、內隔板-3、第二鋼管柱-4、Η型鋼梁-5、焊縫-6。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0018] 請參照圖1，圖1為本發明具體實施例方案提供的矩形鋼管柱與鋼梁連接結構示 意圖。
[0019] 在一種具體實施例方案中，本發明提供了一種矩形鋼管柱，包括橫截面均為矩形 的箱型短柱2、第一鋼管柱1和第二鋼管柱4,箱型短柱2、第一鋼管柱1以及第二鋼管柱4 的橫截面尺寸均相同，箱型短柱2包括內隔板3和多個外鋼板，多個外鋼板拼焊組成箱型短 柱2的矩形管柱結構，內隔板3通過二氧化碳氣體保護焊固定于箱型短柱2的內壁，以滿足 其抗震性能，箱型短柱2的兩端分別通過焊接固定于第一鋼管柱1和第二鋼管柱4,以構成 完整的矩形鋼管柱，圖1中示出了箱型短柱2分別與第一鋼管柱1和第二鋼管柱4焊接的 焊縫6。
[0020] 具體的，本方案中的箱型短柱2由多個外鋼板拼焊而成矩形管柱結構，具體可采 用4塊平板狀的外鋼板來進行拼焊，外鋼板的形狀可以為矩形、梯形或平行四邊形，本方案 優選四塊矩形外鋼板進行拼焊。
[0021] 為了方便將內隔板3焊接固定于箱型短柱2的內壁，本方案優選在內隔板3的四 周設置有用于焊接的坡口，如此設置，可以實現將內隔板3直接與箱型短柱2的柱壁的全熔 透，從而增強焊接強度。
[0022] 需要說明的是，本方案中的矩形鋼管柱與不同規格的鋼梁剛性連接固定時，根據 不同規格的鋼梁，本方案可以設置與鋼梁的翼緣對應的不同板厚的內隔板3。具體的，本方 案優先選用Η型鋼梁5與矩形鋼管柱進行剛性連接，Η型鋼梁5具有上翼緣和下翼緣，因此， 本方案需要設置上下兩個內隔板3,且兩個內隔板3與上翼緣和下翼緣分別對應布置，即上 下兩個內隔板3之間的距離等于Η型鋼梁5的上翼緣和下翼緣之間的距離。圖1中示出了 內隔板3與Η型鋼梁5對應布置的局部結構示意圖。
[0023] 需要說明的是，由于本發明方案提供的矩形鋼管柱主要應用于高層鋼結構建筑中 梁柱節點域壁厚大于16mm的場合中，因此，本方案優選將箱型短柱2壁厚設計為大于16mm， 第一鋼管柱1和第二鋼管柱4根據具體受力計算選用適當壁厚（壁厚一般會小于箱型短柱 2的壁厚），以保證節點域柱壁厚滿足設計要求以及抗震性能要求。
[0024] 需要說明的是，本方案中的第一鋼管柱1和第二鋼管柱4可以為冷彎矩形鋼管柱 或者熱軋矩形鋼管柱，優選地，本方案中的第一鋼管柱1和第二鋼管柱4均為冷彎矩形鋼管 柱。
[0025] 為了充分發揮冷彎矩形鋼管柱或熱軋矩形鋼管柱后期加工量小的優勢以及箱型 柱壁厚可調的優勢，本方案中盡量將箱型短柱2的長度減小，即第一鋼管柱1和第二鋼管柱 4的長度均大于箱型短柱2的長度，這樣還可以進一步方便施工，節省成本和工期。
[0026] 本方案具體實施過程如下：首先根據設計及制作要求，在工廠制作一小段與冷彎 或熱軋矩形鋼管柱截面尺寸相同的箱型短柱2,在此箱型短柱2內采用二氧化碳氣體保護 焊焊接內隔板3,其中，內隔板3與箱型短柱2外部的鋼梁的翼緣對應布置；可通過在內隔 板3的四周打坡口，實現內隔板3與柱壁的全熔透；箱型短柱2制作完畢之后，將箱型短柱 2直接與其兩端的第一鋼管柱1和第二鋼管柱4焊接為一體，成為一節完整的矩形鋼管柱。
[0027] 本方案省去了電渣焊工藝，不僅保證了節點域柱的壁厚滿足設計要求，而且提高 了節點的抗震性能，降低了工人的勞動強度，提高了加工效率和焊接質量。另外，本方案中 的鋼管柱的長度可結合層高、受力條件、施工條件、運輸條件、安裝條件等因素進行設計，不 僅極大限度地保證了構件質量及施工安全，還節省了成本和工期。
[0028] 本發明針對目前在高層鋼結構建筑中使用的矩形框架鋼柱與Η型鋼梁鋼接節點 域內隔板焊接的特點，充分發揮冷彎矩形鋼管柱或熱軋矩形鋼管柱后期加工量小的優勢以 及箱型柱壁厚可調的優勢，并遵循抗震設計規范對梁柱節點采用柱貫通的指導原則，提供 了一種節點域加強型的矩形鋼管柱，本方案便于施工，提高了焊接質量，降低了構件的制作 成本。
[0029] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【權利要求】
1. 一種矩形鋼管柱，其特征在于，包括橫截面均為矩形且橫截面尺寸均相同的箱型短 柱（2)、第一鋼管柱（1)和第二鋼管柱（4)，所述箱型短柱（2)包括內隔板（3)和多個外鋼 板，所述內隔板（3)通過二氧化碳氣體保護焊固定于所述箱型短柱（2)的內壁，所述箱型短 柱（2)的兩端分別通過焊接固定于所述第一鋼管柱（1)和所述第二鋼管柱（4)。
2. 根據權利要求1所述的矩形鋼管柱，其特征在于，所述內隔板（3)的四周設有用于焊 接的坡口。
3. 根據權利要求1所述的矩形鋼管柱，其特征在于，所述內隔板（3)的數量為兩個，兩 個所述內隔板（3)分別與所述箱型短柱（2)外部的Η型鋼梁（5)的上翼緣和下翼緣對應設 置。
4. 根據權利要求1所述的矩形鋼管柱，其特征在于，所述箱型短柱（2)的壁厚大于 16mm，所述第一鋼管柱（1)和所述第二鋼管柱（4)的壁厚均小于所述箱型短柱（2)的壁厚。
5. 根據權利要求1所述的矩形鋼管柱，其特征在于，所述第一鋼管柱（1)和所述第二鋼 管柱（4)均為冷彎矩形鋼管柱。
6. 根據權利要求1所述的矩形鋼管柱，其特征在于，所述第一鋼管柱（1)和所述第二鋼 管柱（4)的長度均大于所述箱型短柱（2)的長度。
【文檔編號】E04C3/34GK104088398SQ201410347397
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】宋軍, 王豐平 申請人:山東萊鋼建設有限公司