一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱及制作方法
阅读说明：本技术 一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱及制作方法 (Box-type steel column with cross stiffening steel structure inside and manufacturing method ) 是由 唐香君 罗声祥 骆贵波 夏杰 徐兵 於立军 周睿 刘克敏 于靖玉 赵杭琪 陈昌辉 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱及制作方法,所述箱型钢柱包括钢箱体,具有一两端贯通的空腔,且钢箱体的顶部沿钢箱体长度方向设有一安装缝；十字劲性钢结构,设置在钢箱体空腔中心位置,包括十字型钢柱和设置于十字型钢柱上的栓钉,所述十字型钢柱由一条H型钢和两条T型钢拼接而成；H型钢以及T型钢各自的翼缘板外端面均设置至少两列沿十字型支撑结构轴向布置的栓钉；以及纵向肋,分别设置在十字劲性钢结构的翼缘板与钢箱体的内壁之间；所述制作方法包括以下步骤：将整体分解为个体,组合内部十字型结构,焊接钢箱体,并检验、矫正即可。本发明的有益效果是：避开腔体空间有限对施焊作业的影响和限制,简化了生产工序,满足设计要求。(A box-type steel column with a cross-shaped stiffening steel structure inside and a manufacturing method thereof are provided, wherein the box-type steel column comprises a steel box body, a cavity with two through ends is formed in the steel box body, and a mounting seam is formed in the top of the steel box body along the length direction of the steel box body; the cross-shaped steel structure is arranged in the center of the cavity of the steel box body and comprises a cross-shaped steel column and a stud arranged on the cross-shaped steel column, and the cross-shaped steel column is formed by splicing an H-shaped steel and two T-shaped steels; the outer end faces of flange plates of the H-shaped steel and the T-shaped steel are respectively provided with at least two rows of studs arranged along the axial direction of the cross-shaped supporting structure; the longitudinal ribs are respectively arranged between the flange plates of the cross stiff steel structure and the inner wall of the steel box body; the manufacturing method comprises the following steps: the whole body is decomposed into individuals, an internal cross structure is combined, a steel box body is welded, and the steel box body is inspected and corrected. The invention has the beneficial effects that: the influence and the limitation of limited cavity space on welding operation are avoided, the production process is simplified, and the design requirement is met.)
技术领域
本发明属于钢结构技术领域，尤其涉及一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱及制作方法。
背景技术
劲性结构具有承载力高、稳定性好、构件截面尺寸小、结构布置灵活、与混凝土握裹力强、节约混凝土、增加使用空间、降低工程造价、提高工程质量等优点广泛应用于建筑结构中。但是，传统劲性结构构件由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成，内部空间有限，作业流程繁琐复杂，且施工周期长，绑筋与支模均涉及高空作业，存在较大安全风险。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种十字劲性钢结构内腔的箱型钢柱及其制作方法，一种十字劲性钢结构内腔的箱型钢柱为十字劲性钢结构与箱型钢柱的组合结构，腔内十字劲性钢结构完全具备了劲性结构的优点，其与箱型结构的组合，更增加了所述组合钢柱的承载能力，避免了高空绑筋、支模作业，一定程度上规避了绑筋支模高空作业的安全风险，提高了施工效率。
本发明所述的一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱，其特征在于，包括：
钢箱体，具有一两端贯通的空腔，且钢箱体的顶部沿钢箱体长度方向设有一安装缝，用于固定十字劲性钢结构；
十字劲性钢结构，设置在钢箱体空腔中心位置，并沿钢箱体长度方向布置，包括十字型钢柱和设置于十字型钢柱上的栓钉，所述十字型钢柱由一条H型钢和两条T型钢拼接而成，用于支撑在钢箱体内部；H型钢以及T型钢各自的翼缘板外端面均设置至少两列沿十字型支撑结构轴向布置的栓钉；
以及纵向肋，共四块，分别设置在十字劲性钢结构的翼缘板与钢箱体的内壁之间，并使得纵向肋落于与之相连的翼缘板的两列栓钉之间，十字劲性钢结构顶部的纵向肋上沿***安装缝后与钢箱体顶部固连，用于将十字劲性钢结构固定在钢箱体的中心位置。
进一步，所述钢箱体为拼接式箱体结构，包括箱体底板、两块箱体侧板以及两块箱体顶板，箱体底板、箱体侧板以及箱体顶板均为矩形钢板，其中两块所述箱体侧板分别设置于箱体底板沿长度方向的两边；两块所述箱体顶板并排铺装于箱体侧板沿长度方向的边沿上，并与箱体底板和两个箱体侧板围成一前后贯通且中空的矩形框体；两块箱体顶板之间留有一条形的安装缝，安装缝沿箱体底板的长度方向布置，用于供纵向肋顶部***。
进一步，所述H型钢包括第一钢腹板、上翼缘板和下翼缘板，第一钢腹板垂直于箱体底板；上翼缘板和下翼缘板分别固装于第一钢腹板沿长度方向的上、下边两边，并保持上翼缘板和下翼缘板均与第一钢腹板垂直。
进一步，两个T型钢对称安装于H型钢的第一钢腹板两侧，包括第二钢腹板和侧翼缘板，其中侧翼缘板垂直固装于第二钢腹板沿长度方向的第一边沿上，第二钢腹板沿长度方向的第二边沿垂直固装于第一钢腹板的其中一端面上，并保持两个T型钢的第二钢腹板处于同一平面上。
进一步，上翼缘板与钢箱体的箱体顶板平行，下翼缘板与钢箱体的箱体底板平行，侧翼缘板与钢箱体的箱体侧板平行，并且上翼缘板、下翼缘板以及侧翼缘板面向钢箱体内壁的端面上均设置两列栓钉。
进一步，纵向肋共4根，与上翼缘板固连的纵向肋为上竖向纵向肋，与下翼缘板固连的纵向肋为下竖向纵向肋，与侧翼缘板固连的纵向肋为水平纵向肋，其中上竖向纵向肋、下竖向纵向肋均与H型钢的第一钢腹板共垂面，上竖向纵向肋的上沿***安装缝后箱体顶板固连在一起；水平纵向肋与T型钢的第二钢腹板共平面。
进一步，纵向肋的上沿与箱体顶板的外表面平齐。
本发明所述的一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将箱型钢柱分解为个体：
将箱型钢柱划分为十字劲性钢结构、纵向肋和钢箱体三部分；
(2)根据十字型构件组装工艺组装十字型钢柱：
①将两块箱体顶板并排布置，并在两箱体顶板的长度方向预留可供上竖向纵向肋***的安装缝；将上竖向纵向肋垂直***箱体的安装缝内，并与两箱体顶板外表面平齐；
②将第一钢腹板、上翼缘板和下翼缘板组装焊接成H型钢，将第二钢腹板和侧翼缘板组装焊接成T型钢，再将两个T型钢与一个H型钢组装焊成十字型钢柱，并交验后矫正；
(3)根据腔体施焊空间，采用退装退焊的方法，将箱体各侧板根据组装工艺完成钢柱本体的组装：
①在十字型钢柱的上翼缘板、下翼缘板以及两个侧翼缘板沿长度方向的中心轴处各装焊一条纵向肋，先装纵向肋的目的是为了避免因栓钉的存在而影响纵向板的焊接；
②在十字型钢柱的上翼缘板、下翼缘板以及两个侧翼缘板面向钢箱体内壁的外端面上装焊两列栓钉，并使得两列栓钉分列于相应的纵向肋两侧，然后将栓钉组装焊接成十字劲性钢支撑；
③采取卧装工艺，将已装焊好的十字劲性钢支撑在箱体底板上定位并焊接纵向肋与箱体底板间的焊缝；
(4)按焊接工艺要求焊接钢箱体4条主体焊缝：
①组装定位两侧的箱体侧板，焊接两侧水平纵肋与箱体侧板间的焊缝；
②组装定位箱体顶板，焊接竖向纵肋与箱体顶板间的焊缝；
③焊接钢箱体棱角焊缝；
(5)检验、矫正，即可。
本发明的有益效果是：将整体分解为个体，根据结构特点，先组合内部十字型结构，再根据腔体施焊空间，采用退装退焊的方法，将箱体各侧板根据组装工艺完成钢柱本体的组装，最后按焊接工艺要求焊接箱体4条主体焊缝。本发明所述的制作方法科学合理，成功避开了腔体空间有限对施焊作业的限制和影响，简化了生产工序，满足了设计要求，大大提高了生产效率、保证了制作质量。
附图说明
图1为本发明的轴测示意图；
图2为本发明的剖面示意图。
图3为本发明的制作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参照附图：
实施例1本发明所述的一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱，包括：
钢箱体，具有一两端贯通的空腔，且钢箱体的顶部沿钢箱体长度方向设有一安装缝，用于固定十字劲性钢结构；
十字劲性钢结构，设置在钢箱体空腔中心位置，并沿钢箱体长度方向布置，包括十字型钢柱和设置于十字型钢柱上的栓钉16，所述十字型钢柱由一条H型钢和两条T型钢拼接而成，用于支撑在钢箱体内部；H型钢以及T型钢各自的翼缘板外端面均设置至少两列沿十字型支撑结构轴向布置的栓钉；
以及纵向肋，共四块，分别设置在十字劲性钢结构的翼缘板与钢箱体的内壁之间，并使得纵向肋落于与之相连的翼缘板的两列栓钉之间，十字劲性钢结构顶部的纵向肋上沿***安装缝后与钢箱体顶部固连，用于将十字劲性钢结构固定在钢箱体的中心位置。
进一步，所述钢箱体为拼接式箱体结构，包括箱体底板15、两块箱体侧板(12、14)以及两块箱体顶板13，箱体底板15、箱体侧板(12、14)以及箱体顶板13均为矩形钢板，其中两块所述箱体侧板(12、14)分别设置于箱体底板15沿长度方向的两边；两块所述箱体顶板13并排铺装于箱体侧板(12、14)沿长度方向的边沿上，并与箱体底板15和两个箱体侧板(12、14)围成一前后贯通且中空的矩形框体；两块箱体顶板13之间留有一条形的安装缝，安装缝沿箱体底板的长度方向布置，用于供纵向肋顶部***。
进一步，所述H型钢包括第一钢腹板2、上翼缘板1和下翼缘板3，第一钢腹板2垂直于箱体底板，并通过钢箱体沿长度方向的中心轴；上翼缘板1和下翼缘板3分别固装于第一钢腹板2沿长度方向的上、下边两边，并保持上翼缘板1和下翼缘板3均与第一钢腹板垂直。
进一步，两个T型钢对称安装于H型钢的第一钢腹板两侧，包括第二钢腹板(5、6)和侧翼缘板(4、7)，其中两块侧翼缘板(4、7)垂直固装于对应的第二钢腹板(5、6)沿长度方向的第一边沿上，两块第二钢腹板(5、6)沿长度方向的第二边沿垂直固装于第一钢腹板的两端面上，并保持两个T型钢的第二钢腹板(5、6)处于同一平面上，所在平面通过钢箱体沿长度方向的中心轴。
进一步，上翼缘板1与钢箱体的箱体顶板13平行，下翼缘板3与钢箱体的箱体底板15平行，侧翼缘板(4、7)与钢箱体的箱体侧板(12、14)平行，并且上翼缘板1、下翼缘板3以及侧翼缘板(4、7)面向钢箱体内壁的端面上均设置两列栓钉16。
进一步，纵向肋共4根，与上翼缘板固连的纵向肋为上竖向纵向肋9，与下翼缘板固连的纵向肋为下竖向纵向肋11，与侧翼缘板固连的纵向肋为水平纵向肋(8、10)，其中上竖向纵向肋9、下竖向纵向肋11均与H型钢的第一钢腹板2共垂面，上竖向纵向肋9的上沿***安装缝后箱体顶板13固连在一起；两条水平纵向肋(8、10)均与T型钢的第二钢腹板(5、6)共平面。
进一步，纵向肋的上沿与箱体顶板的外表面平齐。
实施例2如图1-3所示，本实施例中所述的一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱，包括钢箱体、十字劲性钢结构和纵向肋，所述钢箱体包括箱体侧板(12、14)、箱体顶板13和箱体底板15，其中所述箱体侧板(12、14)、两块箱体顶板13和箱体底板15焊接在一起围成一两端贯通的空心矩形框结构，并且两箱体顶板13之间留有可与钢箱体长度方向排布的安装缝；
所述十字劲性钢结构包括十字型钢柱和栓钉16，所述十字型钢柱由一条H型钢和两条T型钢拼接而成，用于支撑在钢箱体内部；H型钢以及T型钢各自的翼缘板外端面均设置至少两列沿十字型支撑结构轴向布置的栓钉；所述H型钢包括上翼缘板1、第一钢腹板2、下翼缘板3；所述T型钢包括侧翼缘板(4、7)和第二钢腹板(5、6)；
所述纵向肋共4条，分别为两条水平纵向肋(8、10)、上竖向纵向肋9和下竖向纵向肋11；
所述的十字劲性钢结构位于钢箱体腔内中心位置，之间通过水平纵向肋(8、10)、上竖向纵向肋9和下竖向纵向肋11连接钢箱体内壁上；栓钉位于十字劲性钢结构的翼缘板上，并位于相应的纵向肋两侧；钢箱***于结构外侧，将十字劲性钢结构、纵向肋、栓钉容纳其中。
所述箱体底板、箱体侧板内端面沿长度方向的中心轴处设有焊接缝，用于实现对应的纵向肋定位和焊接。
实施例3本发明所述的一种内设十字劲性钢结构的箱型钢柱的制作方法，包括以下步骤：
(1)将整体分解为个体，亦即将钢柱划分为十字劲性钢结构、纵向肋、和钢箱体三部分；将两块箱体顶板并排布置，并在两箱体顶板的长度方向预留可供上竖向纵向肋***的安装缝；将上竖向纵向肋9垂直***箱体的安装缝内，并与两箱体顶板13外表面平齐；
(2)根据十字型构件组装工艺，先将第一钢腹板2、上翼缘板1和下翼缘板3组装焊接成H型钢，将第二钢腹板(5、6)和侧翼缘板(4、7)组装焊接成两个T型钢，再将两个T型钢与一个H型钢组装焊成十字型钢柱，并交验后矫正；
(3)在十字型钢柱的上翼缘板1、下翼缘板3以及两个侧翼缘板(4、7)沿长度方向的中心轴处各装焊一条纵向肋，先装纵向肋的目的是为了避免因栓钉的存在而影响纵向板的焊接；
(4)在十字型钢柱的上翼缘板1、下翼缘板3以及两个侧翼缘板(4、7)面向钢箱体内壁的外端面上装焊两列栓钉16，并使得两列栓钉16分列于相应的纵向肋两侧，然后将栓钉组装焊接成十字劲性钢支撑；
(5)采取卧装工艺，将已装焊好的十字劲性钢支撑在箱体底板上定位并焊接纵向肋与箱体底板间的焊缝；
(6)组装定位两侧的箱体侧板(12、14)，焊接两侧水平纵向肋(8、10)与箱体侧板(12、14)间的焊缝；
(7)组装定位箱体顶板13，焊接上竖向纵肋9与箱体顶板13间的焊缝；
(8)焊接钢箱体棱角焊缝；
(9)检验(GB50205要求检验的外形尺寸)、矫正，即可。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。