CN113492272B - 一种箱型柱的制作方法和制作设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种箱型柱的制作方法和制作设备，涉及建筑钢结构技术领域，可采用方矩管型材做为箱型柱柱体，加劲隔板采用全新的的焊接方法，使箱型柱制作工序减少，生产效率大幅提高，成本降低。由于该方法无需纵向埋弧焊，无需电渣焊，基本避免了箱型柱变形现象，使得制作的箱型柱质量可靠稳定。箱型柱包括方矩管型材、加劲隔板以及衬板；加劲隔板中心处开圆孔且四边打单面坡口，衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面；制作方法包括：将方矩管型材斜放；将加劲隔板单面焊接在方矩管型材内，包括将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定的位置，将衬板推开顶紧方矩管型材的内壁，依次对加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接。
Description
技术领域
本发明涉及建筑钢结构技术领域，尤其涉及一种箱型柱的制作方法和制作设备。
背景技术
在建筑领域中，与混凝土结构相比较，钢结构具有构件工厂化生产、抗震性能好、安装速度快、造价低等特点。在钢结构建筑中，钢柱是重要的结构受力构件，钢柱的截面一般常选用箱型截面、H型截面、圆型截面、十字型截面。其中箱型截面具有良好的双向抗弯性能和抗扭性能，可以较好的满足钢柱强度及整体结构稳定性，常用于多高层钢结构建筑。
为了保证钢柱与钢梁节点处的受力强度，箱型柱内需设置水平加劲隔板。我国《钢结构设计标准GB50017-2017》、《建筑抗震设计规范GB50011-2010》规定：框架梁与框架柱刚性连接时，应在钢梁翼缘板的对应位置设置钢柱的水平加劲肋或水平加劲隔板。
由于箱型柱结构受力的需要，箱型柱内部的水平加劲隔板必须采用焊透的对接焊缝。由于一般箱型柱的截面尺寸限制，焊工无法进入内部进行焊接，所以一直以来人们无法采用方矩管型材来制作箱型柱，而是不得不采用一种工艺复杂、费工费料、精确度差的钢板组立拼装制作工艺。
具体制作方法为：用钢板切割出四条长条钢板做为箱型柱的壁板，先将三块条形壁板组立成U型，然后放置加劲隔板，并焊接隔板与壁板之间的三条焊缝，接着盖上剩下的一块长条壁板形成箱型，对箱型柱四条棱上的长坡口板缝进行埋弧焊接，最后再用电渣焊机焊接加劲隔板上的最后一道焊缝。这种制作方法的缺点是工艺复杂、焊接量大、耗材用量多、加工成本高、应力集中现象严重、箱型柱易变形且难以矫正。
发明内容
本发明提供一种箱型柱的制作方法和制作设备，可以直接采用方矩管型材做为箱型柱柱体，加劲隔板采用一种全新的的焊接方法，使箱型柱制作工序减少，生产效率大幅提高，成本降低。由于该方法无需纵向埋弧焊，无需电渣焊，基本避免了箱型柱变形现象，箱型柱制作质量可靠稳定。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种箱型柱的制作方法，其特征在于，所述箱型柱包括一定规格的方矩管型材、位于所述方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；所述加劲隔板中心处开圆孔且四边打单面坡口，所述衬板装配在所述加劲隔板单面坡口的背面；所述制作方法包括：将所述方矩管型材斜放；将所述加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，包括：将所述加劲隔板及所述衬板推送至所述方矩管型材内预定的位置，所述加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧；将所述衬板推开顶紧所述方矩管型材的内壁；依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接。
可选的，在所述依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接之前，所述制作方法还包括：将所述加劲隔板及所述衬板通过电弧点焊固定在所述方矩管型材内。
可选的，所述依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接包括：所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间形成两个水平焊缝，对所述两个水平焊缝中处于下方的水平焊缝进行焊接；依次将所述方矩管型材转动90°，以对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的另外三条焊缝进行焊接。
可选的，在依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接后，所述制作方法还包括：按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板焊接在所述方矩管型材内，以依次将需要的加劲隔板焊接在所述方矩管型材内。
可选的，所述按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板焊接在所述方矩管型材内，以依次将需要的加劲隔板焊接在所述方矩管型材内，包括：按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板焊接在所述方矩管型材内，以依次将所述方矩管型材斜放后高的一端需要的加劲隔板焊接在所述方矩管型材内；调转所述方矩管型材，以使得所述方矩管型材的另一端处于高端，按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板焊接在所述方矩管型材内，以依次将所述方矩管型材的另一端所需的加劲隔板依次焊接在所述方矩管型材内。
可选的，所述方矩管型材的斜放角度范围是30°～45°。
第二方面，本发明实施例提供一种箱型柱的制作设备，其特征在于，所述箱型柱包括一定规格的方矩管型材、位于所述方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；所述加劲隔板中心处开圆孔且四边打单面坡口，所述衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面；所述箱型柱的制作设备包括操作台和焊接设备；所述操作台用于斜放及转动所述方矩管型材；所述焊接设备用于将所述加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，包括：所述焊接设备用于将所述加劲隔板及所述衬板推送至所述方矩管型材内预定的位置，所述加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧；所述焊接设备用于将所述衬板推开顶紧所述方矩管型材的内壁；所述焊接设备还用于依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接。
可选的，所述焊接设备还用于将所述加劲隔板及所述衬板电弧点焊固定在所述方矩管型材内。
可选的，所述操作台用于将所述方矩管型材斜放30°～45°。
本发明实施例提供一种箱型柱的制作方法和制作设备，该箱型柱包括一定规格的方矩管型材、位于方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；所述加劲隔板中心处开圆孔且四边打单面坡口，衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面；该制作方法包括：利用起重设备将方矩管型材斜放；然后将加劲隔板焊接在方矩管型材内，具体的，先将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定位置处，然后将衬板推开顶紧方矩管型材的内壁，此时加劲隔板与方矩管型材内壁间形成四条焊缝，依次对该四条焊缝进行焊接；在焊接加劲隔板时，加劲隔板的四边打单面坡口，易实现单面全熔透焊接；焊接加劲隔板时焊条熔化、填充并凝固形成加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝，单面坡口背面的衬板则辅助单面焊缝的成型，从而保证加劲隔板的焊接效果。这样一来，一方面，本发明实施例提供的箱型柱的制作方法可以直接采用方矩管型材来制作箱型柱，无需切割钢板、无需先组立三条钢板成U型以焊接加劲隔板，同时无需对箱型柱四条棱上的长坡口板缝进行纵向埋弧焊接，简化了工艺程序，提高了生产效率，使得箱型柱的制作成本降低；大大减少焊接工作量，基本避免了箱型柱的变形现象。另一方面，将加劲隔板焊接在方矩管型材内时，隔板四个焊缝已全部焊接完成，从而无需电渣焊，减少了焊接量和焊接耗材用量，进一步降低了箱型柱的制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种方矩管型材的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种加劲隔板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种衬板的结构示意图；
图4为一种利用本发明实施例提供的箱型柱的制作方法的操作示意图；
图5为本发明实施例提供的一种焊接方矩管型材与加劲隔板的的水平焊缝的操作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种箱型柱的制作方法，箱型柱包括一定规格的方矩管型材(如图1所示)、位于方矩管型材内的加劲隔板以及衬板(如图3所示)；加劲隔板(如图2所示)中心处开圆孔，加劲隔板的四边打单面坡口，示例的，如图3所示，衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面。制作方法包括：
步骤S101、如图4所示，将方矩管型材斜放，以使得方矩管型材与地平面间形成一定夹角。
步骤S102、将加劲隔板焊接在方矩管型材内，具体的，包括：
步骤S1021、将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定的位置，加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧，焊接侧是指焊接时焊接设备所在的一侧。
步骤S1022、将衬板推开顶紧方矩管型材的内壁。具体的，焊接设备的部分构件可以从加劲隔板中心处的圆孔穿过，以将加劲隔板另一面的衬板推开。
为了便于后续焊接加劲隔板时，加劲隔板的位置不发生偏移，可选的，接下来步骤S1023、将加劲隔板及衬板通过电弧点焊固定在方矩管型材内。示例的，通过电弧点焊使得加劲隔板与方矩管型材的每个内壁间形成至少一个焊点，以将加劲隔板与方矩管型材固定在一起。
步骤S1024、如图5所示，依次对加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接。在焊接加劲隔板时，加劲隔板的四边打单面坡口，易实现单面全熔透焊接；焊接加劲隔板时焊条熔化、填充并凝固形成加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝，单面坡口背面的衬板则辅助单面焊缝的成型，从而保证加劲隔板的焊接效果。
需要说明的是，当方矩管型材的斜放角度小于30°时，方矩管型材放置过平，焊接时容易发生偏焊、咬边现象，加劲隔板的焊接效果差。当方矩管型材的斜放角度大于45°时，方矩管型材高的一端过高，增加了焊接加劲隔板时的操作难度。综上所述优选的，方矩管型材的斜放角度范围为30°～45°。
基于此，本发明实施例提供一种箱型柱的制作方法，该箱型柱包括一定规格的方矩管型材、位于方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；加劲隔板的中心处开圆孔且四边打单面坡口，衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面。该制作方法包括：利用起重设备将方矩管型材斜放；然后将加劲隔板焊接在方矩管型材内，具体的，先将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定位置处，然后将衬板推开顶紧方矩管型材的内壁，此时加劲隔板与方矩管型材内壁间形成四条焊缝，依次对该四条焊缝进行焊接；在焊接加劲隔板时，加劲隔板的四边打单面坡口，易实现单面全熔透焊接；焊接加劲隔板时焊条熔化、填充并凝固形成加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝，单面坡口背面的衬板则辅助单面焊缝的成型，从而保证加劲隔板的焊接效果。这样一来，一方面，本发明实施例提供的箱型柱的制作方法可以直接采用方矩管型材来制作箱型柱，无需切割钢板、无需先组立三条钢板成U型以焊接加劲隔板，同时无需对箱型柱四条棱上的长坡口板缝进行纵向埋弧焊接，简化了工艺程序，提高了生产效率，使得箱型柱的制作成本降低；大大减少焊接工作量，基本避免了箱型柱的变形现象。另一方面，将加劲隔板焊接在方矩管型材内时，隔板四个焊缝已全部焊接完成，从而无需电渣焊，减少了焊接量和焊接耗材用量，进一步降低了箱型柱的制作成本。
在将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定位置后，加劲隔板与方矩管型材内壁间形成两条水平焊缝，以及两条竖向焊缝。为了便于依次对各条焊缝进行焊接，可选的，步骤S1024包括：对两个水平焊缝中处于下方的水平焊缝进行焊接，此时加劲隔板的该边上的单面坡口上仰，更易实现单面全熔透效果：依次将方矩管型材转动90°，以对加劲隔板与方矩管型材内壁间的另外三条焊缝进行焊接，从而完成一个加劲隔板的焊接操作。
考虑到实际应用中，每个方矩管型材中需要焊接多个加劲隔板，在步骤S1024后，本发明实施例提供的箱型柱的制作方法优选的还包括：步骤103、按照由远退近的顺序，多次重复上述步骤S102，以依次将需要的加劲隔板焊接在方矩管型材内。
由于方矩管型材一般较长，若加劲隔板的焊接位置过深，会增加焊接加劲隔板的难度，基于此优选的，上述步骤S103包括：
步骤1031、按照由远退近的顺序，多次重复上述步骤S102，以依次将方矩管型材斜放后高的一端需要的加劲隔板焊接在方矩管型材内；步骤1032、调转方矩管型材，以使得方矩管型材的另一端处于高端，按照由远退近的顺序，多次重复上述步骤S102，以依次将方矩管型材的另一端所需的加劲隔板依次焊接在所述方矩管型材内。这样一来，就可以完成箱型柱的焊接工作了。
本发明实施例还提供一种箱型柱的制作设备，箱型柱包括一定规格的方矩管型材(如图1所示)、位于方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；加劲隔板(如图2所示)的中央处开圆孔且四边打单面坡口，衬板装配在加劲隔板单面坡口的背面。箱型柱的制作设备包括操作台和焊接设备；操作台用于斜放方矩管型材，以使得方矩管型材与地平面间形成一定夹角；还用于将箱型柱以纵向为轴线进行转动。
焊接设备用于将加劲隔板单面焊接在方矩管型材内，包括：
焊接设备用于将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内，加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧，焊接侧是指焊接时焊接设备所在的一侧；
焊接设备用于将所述衬板推开顶紧所述方矩管型材的内壁，具体的，焊接设备的部分构件可以在加劲隔板中心处的圆孔穿过，以将加劲隔板另一面的衬板推开。为了便于后续焊接加劲隔板时，加劲隔板的位置不发生偏移，可选的，焊接设备还用于将加劲隔板及衬板通过电弧点焊固定在方矩管型材内。示例的，通过电弧点焊使得加劲隔板与方矩管型材的每个内壁间形成至少一个焊点，以将加劲隔板与方矩管型材固定在一起。
焊接设备还用于依次对加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接。在焊接加劲隔板时，加劲隔板的四边打单面坡口，易实现单面全熔透焊接；焊接加劲隔板时焊条熔化、填充并凝固形成加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝，单面坡口背面的衬板则辅助单面焊缝的成型，从而保证加劲隔板的焊接效果。
需要说明的是，当方矩管型材的斜放角度小于30°时，方矩管型材放置过平，焊接时容易发生偏焊、咬边现象，加劲隔板的焊接效果差。当方矩管型材的斜放角度大于45°时，方矩管型材高的一端过高，增加了焊接加劲隔板时的操作难度。综上所述优选的，方矩管型材的斜放角度范围为30°～45°。
基于此，利用本发明实施例提供的箱型柱的制作设备制作箱型柱时，可以利用起重设备将方矩管型材斜放在操作台；然后利用焊接设备将加劲隔板单面焊接在方矩管型材内，具体的，焊接设备先将加劲隔板及衬板推送至方矩管型材内预定位置处，然后将衬板推开顶紧方矩管型材的内壁，此时加劲隔板与方矩管型材内壁间形成四条焊缝，接下来，焊接设备依次对该四条焊缝进行焊接；在焊接加劲隔板时，加劲隔板的四边打单面坡口，易实现单面全熔透焊接；焊接加劲隔板时焊条熔化、填充并凝固形成加劲隔板与方矩管型材内壁间的焊缝，单面坡口背面的衬板则辅助单面焊缝的成型，从而保证加劲隔板的焊接效果。这样一来，一方面，本发明实施例提供的箱型柱的制作方法可以直接采用方矩管型材来制作箱型柱，无需切割钢板、无需先组立三条钢板成U型以焊接加劲隔板，同时无需对箱型柱四条棱上的长坡口板缝进行纵向埋弧焊接，简化了工艺程序，提高了生产效率，使得箱型柱的制作成本降低；大大减少焊接工作量，基本避免了箱型柱的变形现象。另一方面，将加劲隔板焊接在方矩管型材内时，隔板四个焊缝已全部焊接完成，从而无需电渣焊，减少了焊接量和焊接耗材用量，进一步降低了箱型柱的制作成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种箱型柱的制作方法，其特征在于，所述箱型柱包括一定规格的方矩管型材、位于所述方矩管型材内的加劲隔板以及衬板；所述加劲隔板中心处开圆孔且四边打单面坡口，所述衬板装配在所述加劲隔板单面坡口的背面；所述制作方法包括：
将所述方矩管型材斜放；
将所述加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，包括：将所述加劲隔板及所述衬板推送至所述方矩管型材内预定的位置，所述加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧；将所述衬板推开顶紧所述方矩管型材的内壁；依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接；
所述箱型柱的制作设备包括操作台和焊接设备，所述操作台用于斜放及转动所述方矩管型材；所述焊接设备用于将所述加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，包括：所述焊接设备用于将所述加劲隔板及所述衬板推送至所述方矩管型材内预定的位置，所述加劲隔板的单面坡口朝向焊接侧；所述焊接设备用于将所述衬板推开顶紧所述方矩管型材的内壁；
所述焊接设备还用于依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接；操作台用于将所述方矩管型材斜放30°～45°；
按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，以依次将所述方矩管型材斜放后高的一端需要的加劲隔板焊接在所述方矩管型材内；调转所述方矩管型材，以使得所述方矩管型材的另一端处于高端，按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，以依次将所述方矩管型材的另一端所需的加劲隔板依次焊接在所述方矩管型材内。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接之前，所述制作方法还包括：将所述加劲隔板及所述衬板通过电弧点焊固定在所述方矩管型材内。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接包括：
所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间形成两个水平焊缝，对所述两个水平焊缝中处于下方的水平焊缝进行焊接；
依次将所述方矩管型材转动90°，以对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的另外三条焊缝进行焊接。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在依次对所述加劲隔板与所述方矩管型材内壁间的焊缝进行焊接后，所述制作方法还包括：
按照由远退近的顺序，多次重复所述将加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内，以依次将需要的加劲隔板单面焊接在所述方矩管型材内。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方矩管型材的斜放角度范围是30°～45°。
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