CN108179839A - 一种四圆钢管组合柱及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种四圆钢管组合柱及其制作方法，包括柱体，柱体的外壁固定有水平钢牛腿，柱体包括圆管钢柱，圆管钢柱的上焊有管内水平隔板，圆管钢柱的外壁之间焊有管间水平隔板，圆管钢柱之间固定连接有竖向加劲封板。制作方法包括制作四根圆管钢柱、安装管间水平隔板、安装管间竖向加劲封板、安装柱体的顶端面等步骤。本发明通过对构件装焊顺序进行合理的优化、对装配及焊接顺序的严格控制，在保证构件质量的前提下，兼顾了车间实际操作的可行性；在装配顺序、内部施焊、坡口形式、纵缝位置等方面总结出了可行的工艺措施和科学合理的解决方法，有效地保证了构件外形尺寸，提高了构件的整体质量。

Description

一种四圆钢管组合柱及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种建筑构件，特别是一种组合钢柱及其制作方法。

背景技术

在我国经济建设迅猛发展时期，各地不断加强基础设施建设，其中展览、体育等场馆的建设可谓遍地开花，许多场馆建筑越来越多的出现了曲线外形、多变独特造型。钢柱作为空间结构的重要承重构件，其结构形式也随之变得更加复杂，制作加工难度变得越来越大。制作此类复杂结构时，科学合理的制作工艺对提高构件的焊接质量，保证构件的外观尺寸和精度具有至关重要的作用。

组合柱结构通常截面尺寸大、单体重量大、管内及管间隔板较多，且多用厚板制作，焊接工作量和焊接操作难度都很大，制作工序复杂。同时组合柱截面较大但单个柱之间的间距较小，柱内、柱间的操作空间较为狭小，且焊接要求全熔透一级焊缝，焊缝要求较高。构件的加工难点为形状不规则，翻身吊运困难，对起重设备要求高；隔板形状异形，某些部位采用常规工艺无法施工；构件整体组装，装配精度要求高，拼装难度大。针对形式复杂的钢柱，为了增加施工的可操作性，保证各工序的加工精度，以达到构件的质量要求，必须通过优化加工工艺，合理解决复杂钢柱的各处装配以及焊接的精确处理，科学合理的制作工艺对提高构件的焊接质量，对保证构件的外观尺寸和精度具有至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种四圆钢管组合柱及其制作方法，要解决现有柱结构形式无法满足更加复杂的建筑结构形式的技术问题；并解决组合柱采用常规工艺施工焊接困难，拼装难度大，施工可操作性较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种四圆钢管组合柱，包括柱体，所述柱体的外壁固定有供梁连接的水平钢牛腿，所述柱体包括平行设置的四根尺寸相同的圆管钢柱，四根圆管钢柱绕柱体的中轴线等距离间隔设置，

所述圆管钢柱的内壁上焊接有沿圆管钢柱的高度方向间隔设置、外径与圆管钢柱的内径相适应的一组圆形管内水平隔板，设置于四根圆管钢柱内的管内水平隔板设置的位置和个数分别对应相同；

所述圆管钢柱的外壁之间焊接有沿圆管钢柱的高度方向间隔设置的一组管间水平隔板，所述管间水平隔板为四个角部具有的弧形缺口的方形钢板，所述方形钢板的四个虚拟角点分别与四根圆管钢柱的横截面圆心重合，所述弧形缺口的尺寸分别与四根圆管钢柱的外径尺寸相适应并沿其外壁表面焊接，

所述圆管钢柱之间固定连接有与柱体等高的管间竖向加劲封板，所述管间竖向加劲封板在柱体的四个侧面分别设置一道，每道管间竖向加劲封板的内侧表面顺次连接各个管间水平隔板同一侧的外侧端面，每道管间竖向加劲封板的左右两个端面分别与相邻的圆管钢柱的外壁焊接，

所述管内水平隔板与管间水平隔板沿柱体高度方向上的设置位置内外一一对应。

所述管内水平隔板包括牛腿连接隔板、连接加强隔板和柱顶封板，所述牛腿连接隔板设置在水平钢牛腿节点区内，所述连接加强隔板设置在水平钢牛腿节点区外。

所述柱体沿高度方向设置两道水平钢牛腿，分别为与柱顶距离较近的上牛腿和与柱顶距离较远的下牛腿，每个水平钢牛腿节点区包括两块分别对应上翼缘和下翼缘的牛腿连接隔板。

所述柱体为底层柱，柱体还包括柱底板，四根圆管钢柱的底端固定连接在柱底板上，所述圆管钢柱的底部与柱底板之间还固定焊接有柱底加强肋板，

所述柱体还包括柱底加强，所述柱底加强自柱底板向上设置，设置高度不小于上牛腿的上翼缘高度，柱底加强包括灌注于各个圆管钢柱内的柱混凝土一，所述管内水平隔板的中央开有供混凝土一穿过各个管内水平隔板并充满圆管钢柱的流淌孔，

柱底加强还包括在圆管钢柱的外侧支模并包裹圆管钢柱的钢筋混凝土，钢筋混凝土包括柱混凝土二和柱底加强钢筋网。

一种四圆钢管组合柱的制作方法，制作步骤如下：

步骤一，对各个钢构件的尺寸和连接位置进行设计；

步骤二，分别制作四根圆管钢柱：

步骤a、切割柱体：

将位于上牛腿和下牛腿之间的圆管钢柱切断，形成上柱节和下柱节，切断位置即柱节对接处位于下牛腿的上翼缘向上250mm-450mm的范围内；

步骤b、安装下柱节对应的管内水平隔板：

先焊接距离柱节对接处距离较远、与下牛腿的下翼缘对应的隔板一，然后焊接距离柱节对接处距离较近、与下牛腿的上翼缘对应的隔板二；如果下柱节）设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱节对接处的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板，

步骤c、安装上柱节对应的管内水平隔板：

先焊接距离柱顶距离较远、与上牛腿的下翼缘对应的隔板三，然后焊接距离柱顶距离较近、与上牛腿的上翼缘对应的隔板四；如果上柱节设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱顶的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板，最后焊接柱顶封板；

步骤d、对接柱节：

在上柱节的底端内部焊接一块连接加强隔板，该连接加强隔板距离切断位置与下牛腿上翼缘距离切断位置的距离相同；

然后将上柱节和下柱节对接焊接，拼接缝在机械转胎上进行焊接，以防焊接变形造成圆管钢柱弯曲；对接要求等强焊接，内部加内衬钢管垫，对接两侧均开单面坡口，共形成“V”型坡口进行焊接；

步骤e、整根圆管钢柱的弯曲矢高控制：

圆管钢柱的弯曲矢高控制在圆管钢柱整体长度的1/1500范围内，且不大于5mm，上柱节和下柱节拼接完成后对圆管钢柱采取拉线或吊线进行弯曲矢高检查；

步骤三、组装四根圆管钢柱即安装管间水平隔板；

步骤四、安装管间竖向加劲封板：

步骤a、管间竖向加劲封板与管间水平隔板连接：

将管间竖向加劲封板在牛腿连接隔板对应的管间水平隔板的位置断开，管间水平隔板开设双面坡口，反面清根，背面垫有焊接垫板；两侧的管间竖向加劲封板开单面坡口；断开处共形成四面坡口形成“W”型坡口进行焊接；

步骤b、管间竖向加劲封板与圆管钢柱连接：

管间竖向加劲封板与圆管钢柱的连接处采用单面坡口，背面加焊接垫板条，坡口形式与管内水平隔板的坡口形式相同；先将焊接垫板条在圆管钢柱上点焊牢固，然后再进行管间竖向加劲封板与圆管钢柱的焊接；

步骤五、柱体的顶端面采用铣床进行端铣，保证平面垂直度。

所述步骤二中，管内水平隔板的安装方法如下：

步骤f，管内水平隔板的四周边部开单面的内隔板坡口；

步骤g，焊接垫板为圆环形扁条，将其分割为2/3周焊接垫板和1/3周焊接垫板；

步骤h，将2/3周焊接垫板在圆管钢柱内壁的设计位置上点焊连接，然后将1/3周焊接垫板点焊在管内水平隔板相应位置的背侧表面，保证管内水平隔板边缘与1/3周焊接垫板边缘预留焊缝间隙，该焊缝间隙也即管内水平隔板的边缘与焊接垫板的边缘之间的距离；

步骤i，放置管内水平隔板时，旋转管内水平隔板对齐其下侧的1/3周焊接垫板与2/3周焊接垫板，使两者拼合成一完整圆环，然后再将2/3周焊接垫板与管内水平隔板点焊连接；

步骤j，将管内水平隔板与圆管钢柱内壁之间采用退装退焊完整焊接；

步骤k，管内水平隔板装配焊接完成后，在圆管钢柱外壁的相应位置做便于后续水平钢牛腿装配的位置标记。

所述步骤三的安装方法如下：

步骤a、水平胎架定位，经水平仪找平，两侧设档杆；

步骤b、下部两根圆管钢柱放置于水平胎架上，注意圆管钢柱之间的距离与待连接的管间水平隔板的位置对应，并画出圆管中心线，点焊固定圆管钢柱，防止移动；

步骤c、管间水平隔板的弧形缺口处开设双面坡口即外隔板坡口，反面清根；

步骤d、在两根圆管钢柱的上侧装配管间水平隔板，管间水平隔板的下部两个弧形缺口分别对应两根圆管钢柱，将圆管钢柱与管间水平隔板焊接并校核尺寸；

步骤e、上部两根圆管钢柱在水平胎架上定位；

步骤f、上部两根圆管钢柱在管间水平隔板上定位并进行钢柱整体尺寸复核，然后将剩余的管间水平隔板的弧形缺口分别对应上部两根圆管钢柱，将圆管钢柱与管间水平隔板焊接并校核尺寸；

装配辅以千斤顶进行，保证截面对角尺寸，安装时管间水平隔板与圆管钢柱之间采用角尺或吊垂线的方式进行垂直度控制，保证管间水平隔板垂直于圆管钢柱的中轴线。

所述步骤二中，上柱节和下柱节焊接时保证不同柱节的圆管纵缝置于柱体内外的不同侧。

步骤六，安装柱底板：

在柱底板与圆管钢柱上标出中心线及对角线，柱底板与圆管钢柱中轴线垂直，柱底板安装时采用角尺或吊垂线行垂直度控制；

柱底板与圆管钢柱的连接处，圆管钢柱采用外坡口形式，背面加焊接垫板；焊接时先焊接对角两根圆管钢柱，再焊接另外对角两根圆管钢柱，避免焊接变形；

步骤七，安装柱底加强肋板：

在柱底板与圆管钢柱之间、绕圆管钢柱一周焊接柱底加强肋板；

步骤八，施工柱底加强。

所述步骤八的施工过程如下：

步骤a，在柱底加强范围内的圆管钢柱上焊接栓钉，在柱底加强范围内的管间竖向加劲封板上焊接垂直该板的加强连接板；

步骤b，在圆管钢柱内浇筑柱混凝土一；

步骤c，在柱底加强的范围内绑扎柱底加强钢筋网，柱底加强钢筋网包括纵筋、箍筋和拉结筋，所述拉结筋的一端双面焊接在加强连接板上，另一端与箍筋连接；

步骤d，支设柱底加强的模板，然后浇筑柱混凝土二。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明组合柱的钢骨采用四根钢骨柱装配而成，钢骨柱在牛腿节点区的内部设置管内水平隔板保证节点区的受力，钢骨柱之间采用管间水平隔板进行连接，同时通过管间竖向加劲封板将各个管间水平隔板连为一体，不但加强对钢管的整体连接，还封盖管间内部，使钢柱整体外观更美观。管间竖向加劲封板还同时用作管间灌注的柱混凝土的侧模板。整个组合柱受力设计合理，可以满足多种复杂的建筑结构形式。

本发明的组合柱在底层柱还设计了柱底加强的结构，采用在钢管内灌注混凝土的同时在管外也施工钢筋混凝土，采取各种措施保证柱底的结构安全。

本发明组合柱的制作方法解决了传统的焊接制作技术不健全，经常导致焊缝质量不达标，质量隐患较大的问题，合理的解决了管内水平隔板的装配及焊接、管间水平隔板的装配及焊接、管间竖向加劲封板与管间水平隔板的焊接处理、柱底板的处理、柱节拼接及纵缝位置处理保证组合柱的焊接质量。

本发明组合柱的制作方法，通过对构件装焊顺序进行合理的优化、对装配及焊接顺序的严格控制，在保证构件质量的前提下，兼顾了车间实际操作的可行性；在装配顺序、内部施焊、坡口形式、纵缝位置等方面总结出了可行的工艺措施和科学合理的解决方法，有效地保证了构件外形尺寸，提高了构件的整体质量，并对以后类似构件的制作提供了很好的参考意见。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明标准层柱的结构示意图。

图2是上柱节和下柱节切断位置的局部放大图。

图3是图2中A-A位置的剖面结构示意图。

图4是图2中B-B位置的剖面结构示意图。

图5是施工方法中步骤二中步骤h的2/3周焊接垫板与圆管钢柱连接的结构示意图。

图6是施工方法中步骤二中步骤h的1/3周焊接垫板与管内水平隔板连接的结构示意图。

图7是施工方法中步骤二中步骤i管内水平隔板与圆管钢柱安装完成还未焊接时的板间结构示意图。

图8是施工方法中步骤二中步骤d上柱节和下柱节对接安装完成还未焊接时板间结构示意图。

图9是施工方法中步骤三中步骤b下侧两根圆管钢柱在水平胎架上安装的结构示意图。

图10是施工方法中步骤三中步骤d管间水平隔板在水平胎架上安装的结构示意图。

图11是施工方法中步骤三中步骤c管间水平隔板和圆管钢柱安装完成还未焊接时的板间结构示意图。

图12是施工方法中步骤三施工完成结构示意图。

图13是本发明底层柱的结构示意图。

图14是图13中C-C剖面结构示意图。

附图标记：1－柱底板、2－水平钢牛腿、21－上牛腿、22－下牛腿、3－圆管钢柱、31－上柱节、32－下柱节、4－牛腿连接隔板、41－隔板一、42－隔板二、43－隔板三、44－隔板四、5－连接加强隔板、6－柱顶封板、7－管间水平隔板、71－弧形缺口、8－管间竖向加劲封板、9－柱混凝土一、10－流淌孔、11－柱混凝土二、12－柱底加强钢筋网、121－纵筋、122－箍筋、123－拉结筋、13－焊接垫板、131－2/3周焊接垫板、132－1/3周焊接垫板、14－焊缝间隙、15－水平胎架、16－圆管纵缝、17－切断位置、18－柱底加强肋板、19－栓钉、20－加强连接板、23－“W”型坡口、24－“V”型坡口、25－内衬钢管垫、26－内隔板坡口、27－外隔板坡口。

具体实施方式

实施例参见图1所示，一种四圆钢管组合柱，包括柱体，所述柱体为标准层柱，所述柱体的外壁固定有供梁连接的水平钢牛腿2，所述柱体包括平行设置的四根尺寸相同的圆管钢柱3，四根圆管钢柱绕柱体的中轴线等距离间隔设置。

参见图1所示，所述圆管钢柱3的内壁上焊接有沿圆管钢柱3的高度方向间隔设置、外径与圆管钢柱的内径相适应的一组圆形管内水平隔板，设置于四根圆管钢柱3内的管内水平隔板设置的位置和个数分别对应相同。

参见图1-2所示，所述管内水平隔板包括牛腿连接隔板4、连接加强隔板5和柱顶封板6，所述牛腿连接隔板4设置在水平钢牛腿节点区内，所述连接加强隔板5设置在水平钢牛腿节点区外。牛腿连接隔板4至少需要和每个牛腿的上下翼缘一一对应设置，也可以根据需要在水平钢牛腿节点区非对应翼缘的位置内增设牛腿连接隔板以保证受力。

参见图1-3所示，所述圆管钢柱3的外壁之间焊接有沿圆管钢柱3的高度方向间隔设置的一组管间水平隔板7，所述管间水平隔板7为四个角部具有的弧形缺口71的方形钢板，所述方形钢板的四个虚拟角点分别与四根圆管钢柱的横截面圆心重合，所述弧形缺口71的尺寸分别与四根圆管钢柱3的外径尺寸相适应并沿其外壁表面焊接。

所述管内水平隔板与管间水平隔板7沿柱体高度方向上的设置位置内外一一对应。

参见图1-4所示，所述圆管钢柱3之间固定连接有与柱体等高的管间竖向加劲封板8，所述管间竖向加劲封板8在柱体的四个侧面分别设置一道，每道管间竖向加劲封板8的内侧表面顺次连接各个管间水平隔板7同一侧的外侧端面，每道管间竖向加劲封板8的左右两个端面分别与相邻的圆管钢柱3的外壁焊接。

参见图1所示，本实施例中所述柱体沿高度方向设置两道水平钢牛腿2，分别为与柱顶距离较近的上牛腿21和与柱顶距离较远的下牛腿22，上牛腿21设有两根，两根上牛腿位于不同的高度上，因此相应的设置了四道牛腿连接隔板4，下牛腿设有四根，四根下牛腿均位于同一个高度上，因此相应的设置了两道牛腿连接隔板4。

这种四圆钢管组合柱的制作方法，制作步骤如下：

步骤一，对各个钢构件的尺寸和连接位置进行设计。

所述焊缝均要求为全熔透一级焊缝，执行100%超声波无损检测，必须在各工序节点焊接完成并无损检测合格后，再进行下步工序施工。

步骤二，分别制作四根圆管钢柱：

单个圆管钢柱的内部空间狭小，上牛腿对应的牛腿连接隔板进深较浅，可以直接采取退装退焊，装焊过程中应注意管内通风排气。下牛腿对应的管内隔板进深较深，由于进深较深，且内部操作狭小，施工难度增大，将显著降低焊接质量的合格率，对构件质量产生不利影响。且工人在管内施焊，基本封堵了圆管，焊接过程中产生的内部焊接烟尘，即使采用排气扇两端通排风也难以将管内烟尘排除，对施工安全产生不利影响。下牛腿进深较深，因此采取断开圆管钢柱的方式，在切断位置进行牛腿连接隔板的退装退焊。断开位置选在下层牛腿上表面向上250mm-450mm范围内。此位置断开，即方便于管内隔板的退装退焊，又可借助于断开处的管内水平隔板控制拼接处圆管圆度，防止断开位置由于应力释放导致椭圆变形。

步骤a、切割柱体：

参见图1-2所示，将位于上牛腿21和下牛腿22之间的圆管钢柱切断，形成上柱节31和下柱节32，切断位置17即柱节对接处位于下牛腿22的上翼缘向上a=250mm-450mm的范围内，可根据材料长度确定。

步骤b、安装下柱节对应的管内水平隔板：

参见图1-2所示，先焊接距离柱节对接处距离较远、与下牛腿22的下翼缘对应的隔板一41，然后焊接距离柱节对接处距离较近、与下牛腿22的上翼缘对应的隔板二42；如果下柱节32设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱节对接处的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板。

步骤c、安装上柱节对应的管内水平隔板：

参见图1-2所示，先焊接距离柱顶距离较远、与上牛腿21的下翼缘对应的隔板三43，然后焊接距离柱顶距离较近、与上牛腿21的上翼缘对应的隔板四44；如果上柱节31设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱顶的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板，最后焊接柱顶封板6。

步骤d、对接柱节：

参见图1-2所示，在上柱节31的底端内部焊接一块连接加强隔板5，该连接加强隔板5距离切断位置与下牛腿上翼缘距离切断位置的距离相同。该连接加强隔板5与下牛腿上翼缘对应的牛腿连接隔板4即控制拼接处圆管圆度的两道管内水平隔板。

参见图8所示，然后将上柱节31和下柱节32对接焊接，拼接缝应在机械转胎上进行焊接，以防焊接变形造成圆管钢柱弯曲；对接要求等强焊接，内部加内衬钢管垫25，对接两侧均开单面坡口，共形成“V”型坡口24进行焊接。

参见图3所示，对接时为避免出现十字缝，所述步骤二中，上柱节和下柱节焊接时保证不同柱节的圆管纵缝置于柱体内外的不同侧。例如下柱节的圆管纵缝16置于柱体内侧，上柱节的圆管纵缝16可置于柱体外侧；若上柱节或下柱节由更短的单元进行拼接形成，则圆管纵缝依次由柱体内侧向外分开。

步骤e、整根圆管钢柱的弯曲矢高控制：

圆管钢柱的弯曲矢高控制在圆管钢柱整体长度的1/1500范围内，且不大于5mm，上柱节和下柱节拼接完成后对圆管钢柱采取拉线或吊线进行弯曲矢高检查。

步骤二中，管内水平隔板的安装方法如下：

步骤f，参见图7所示，管内水平隔板的四周边部开单面的内隔板坡口26，为45度坡口。

步骤g，参见图5-6所示，焊接垫板13为圆环形扁条，将其分割为2/3周焊接垫板131和1/3周焊接垫板132。

步骤h，参见图5所示，将2/3周焊接垫板131在圆管钢柱内壁的设计位置上点焊连接，参见图6所示，然后将1/3周焊接垫板132点焊在管内水平隔板相应位置的背侧表面，保证管内水平隔板边缘与1/3周焊接垫板132边缘预留焊缝间隙14，该焊缝间隙14也即管内水平隔板的边缘与焊接垫板13的边缘之间的距离。本实施例中，焊缝间隙b为6mm，圆环形扁条采用厚度为6mm，外直径为30mm。

步骤i，放置管内水平隔板时，旋转管内水平隔板对齐其下侧的1/3周焊接垫板132与2/3周焊接垫板131，使两者拼合成一完整圆环，然后再将2/3周焊接垫板131与管内水平隔板点焊连接。这样便于进行隔板的推入装配，不需要垫块就能保证6mm的装配间隙要求。

步骤j，将管内水平隔板与圆管钢柱3内壁之间采用退装退焊完整焊接。

步骤k，管内水平隔板装配焊接完成后，在圆管钢柱外壁的相应位置做便于后续水平钢牛腿装配的位置标记。

步骤三、组装四根圆管钢柱即安装管间水平隔板。

圆管钢柱之间的间距较小，焊接操作空间有限，焊缝要求为全熔透一级焊缝，必须制订合理的装配顺序，以减少有限空间对施工操作的局限性，同时应严格控制装配精度，保证钢柱整体截面对角尺寸，确保钢柱现场顺利安装。

安装方法如下：

步骤a、水平胎架15定位，经水平仪找平，两侧设档杆，以保证施工安全。

步骤b、参见图9所示，下部两根圆管钢柱3放置于水平胎架上，注意圆管钢柱之间的距离与待连接的管间水平隔板的位置对应，并画出圆管中心线，点焊固定圆管钢柱，防止移动。

步骤c、参见图10所示，管间水平隔板7的弧形缺口71处开设双面坡口即外隔板坡口27，反面清根，双面坡口的坡角不同，上坡口为45度，下坡口为60度。

步骤d、参见图11所示，在两根圆管钢柱3的上侧装配管间水平隔板7，管间水平隔板7的下部两个弧形缺口71分别对应两根圆管钢柱3，将圆管钢柱3与管间水平隔板7焊接并校核尺寸。管间水平隔板与下部圆管钢柱的焊缝要完成一道打底后，再进行上部两根圆管钢柱的装配，以防发生滑移。

步骤e、上部两根圆管钢柱3在水平胎架15上定位。

步骤f、上部两根圆管钢柱3在管间水平隔板7上定位并进行钢柱整体尺寸复核，然后将剩余的管间水平隔板的弧形缺口71分别对应上部两根圆管钢柱3，将圆管钢柱3与管间水平隔板7焊接并校核尺寸。

由于管间水平隔板的装配涉及四根圆管钢柱整体组合，装配精度的高低直接影响着构件整体的质量，所以要控制好以下关键点；装配辅以千斤顶进行，保证截面对角尺寸，安装时管间水平隔板与圆管钢柱之间采用角尺或吊垂线的方式进行垂直度控制，保证管间水平隔板垂直于圆管钢柱的中轴线，必要时设支撑固定隔板，以防后续装配圆管钢柱时，造成隔板倾覆。安装完毕参见图12所示。

步骤四、安装管间竖向加劲封板：

步骤a、管间竖向加劲封板与管间水平隔板连接：

如将管间竖向加劲封板整体装配好后再焊接，则管间竖向加劲封板与管间水平隔板将无法施焊，对该位置采取以下措施进行处理：

参见图2和图4所示，将管间竖向加劲封板8在牛腿连接隔板对应的管间水平隔板7的位置断开，管间水平隔板7开设双面坡口，反面清根，背面垫有焊接垫板；两侧的管间竖向加劲封板8开单面坡口；断开处共形成四面坡口形成“W”型坡口23进行焊接，防止两侧焊接出现层状撕裂。

步骤b、管间竖向加劲封板与圆管钢柱连接：

管间竖向加劲封板8与圆管钢柱3的连接处采用单面坡口，背面加焊接垫板条，坡口形式与管内水平隔板的坡口形式相同；先将焊接垫板条在圆管钢柱上点焊牢固，然后再进行管间竖向加劲封板与圆管钢柱的焊接。

步骤五、柱体的顶端面采用铣床进行端铣，保证平面垂直度。

参见图13-14所示，当所述柱体为底层柱时，柱体还包括柱底板1，四根圆管钢柱的底端固定连接在柱底板1上，所述圆管钢柱的底部与柱底板1之间还固定焊接有柱底加强肋板18。

所述柱体还包括柱底加强，所述柱底加强自柱底板1向上设置，设置高度不小于上牛腿的上翼缘高度，柱底加强包括灌注于各个圆管钢柱3内的柱混凝土一9，所述管内水平隔板的中央开有供混凝土一9穿过各个管内水平隔板并充满圆管钢柱3的流淌孔10。

柱底加强还包括在圆管钢柱3的外侧支模并包裹圆管钢柱3的钢筋混凝土，钢筋混凝土包括柱混凝土二11和柱底加强钢筋网12。钢筋混凝土浇筑完毕后柱底横截面为正方形。

步骤六、柱脚位置柱底板的安装：

在柱底板1与圆管钢柱上标出中心线及对角线，柱底板与圆管钢柱中轴线垂直，柱底板安装时采用角尺或吊垂线行垂直度控制。

柱底板与圆管钢柱的连接处，圆管钢柱采用外坡口形式，背面加焊接垫板，坡口采用自爬式半自动切割机进行开；焊接时先焊接对角两根圆管钢柱，再焊接另外对角两根圆管钢柱，避免焊接变形。

步骤七，安装柱底加强肋板：

在柱底板与圆管钢柱之间、绕圆管钢柱一周焊接柱底加强肋板18。

步骤八，施工柱底加强，施工过程如下：

步骤a，所述柱底加强范围内的圆管钢柱和水平钢牛腿上均设有栓钉19，在柱底加强范围内的管间竖向加劲封板上焊接垂直该板的加强连接板20。

步骤b，在圆管钢柱内浇筑柱混凝土一9。

步骤c，在柱底加强的范围内绑扎柱底加强钢筋网12，柱底加强钢筋网12包括纵筋121箍筋122和拉结筋123，本实施例中，箍筋122沿钢筋混凝土边缘围合设置一道，拉结筋123包括两种，一种在圆管钢柱3的外侧紧贴圆管钢柱的外侧，图14中设置有八道，四道斜向的，四道通长的，还有一种拉结筋123的一端双面焊接在加强连接板20上，另一端与箍筋122连接，这种拉结筋位于相邻两个圆管钢柱之间。

步骤d，支设柱底加强的模板，然后浇筑柱混凝土二11。

所述焊缝均要求为全熔透一级焊缝，执行100%超声波无损检测，必须在各工序节点焊接完成并检查合格后，再进行下步工序施工。

Claims (10)

1.一种四圆钢管组合柱，包括柱体，所述柱体的外壁固定有供梁连接的水平钢牛腿（2），其特征在于：所述柱体包括平行设置的四根尺寸相同的圆管钢柱（3），四根圆管钢柱绕柱体的中轴线等距离间隔设置，

所述圆管钢柱（3）的内壁上焊接有沿圆管钢柱（3）的高度方向间隔设置、外径与圆管钢柱的内径相适应的一组圆形管内水平隔板，设置于四根圆管钢柱（3）内的管内水平隔板设置的位置和个数分别对应相同；

所述圆管钢柱（3）的外壁之间焊接有沿圆管钢柱（3）的高度方向间隔设置的一组管间水平隔板（7），所述管间水平隔板（7）为四个角部具有的弧形缺口（71）的方形钢板，所述方形钢板的四个虚拟角点分别与四根圆管钢柱的横截面圆心重合，所述弧形缺口（71）的尺寸分别与四根圆管钢柱（3）的外径尺寸相适应并沿其外壁表面焊接，

所述圆管钢柱（3）之间固定连接有与柱体等高的管间竖向加劲封板（8），所述管间竖向加劲封板（8）在柱体的四个侧面分别设置一道，每道管间竖向加劲封板（8）的内侧表面顺次连接各个管间水平隔板（7）同一侧的外侧端面，每道管间竖向加劲封板（8）的左右两个端面分别与相邻的圆管钢柱（3）的外壁焊接，

所述管内水平隔板与管间水平隔板（7）沿柱体高度方向上的设置位置内外一一对应。

2.根据权利要求1所述的四圆钢管组合柱，其特征在于：所述管内水平隔板包括牛腿连接隔板（4）、连接加强隔板（5）和柱顶封板（6），所述牛腿连接隔板（4）设置在水平钢牛腿节点区内，所述连接加强隔板（5）设置在水平钢牛腿节点区外。

3.根据权利要求2所述的四圆钢管组合柱，其特征在于：所述柱体沿高度方向设置两道水平钢牛腿（2），分别为与柱顶距离较近的上牛腿（21）和与柱顶距离较远的下牛腿（22），每个水平钢牛腿节点区包括两块分别对应上翼缘和下翼缘的牛腿连接隔板（4）。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的四圆钢管组合柱，其特征在于：所述柱体为底层柱，柱体还包括柱底板（1），四根圆管钢柱的底端固定连接在柱底板（1）上，所述圆管钢柱的底部与柱底板（1）之间还固定焊接有柱底加强肋板（18），

所述柱体还包括柱底加强，所述柱底加强自柱底板（1）向上设置，设置高度不小于上牛腿的上翼缘高度，柱底加强包括灌注于各个圆管钢柱（3）内的柱混凝土一（9），所述管内水平隔板的中央开有供混凝土一（9）穿过各个管内水平隔板并充满圆管钢柱（3）的流淌孔（10），

柱底加强还包括在圆管钢柱（3）的外侧支模并包裹圆管钢柱（3）的钢筋混凝土，钢筋混凝土包括柱混凝土二（11）和柱底加强钢筋网（12）。

5.一种根据权利要求4所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于，制作步骤如下：

步骤一，对各个钢构件的尺寸和连接位置进行设计；

步骤二，分别制作四根圆管钢柱：

步骤a、切割柱体：

将位于上牛腿（21）和下牛腿（22）之间的圆管钢柱切断，形成上柱节（31）和下柱节（32），切断位置（17）即柱节对接处位于下牛腿（22）的上翼缘向上250mm-450mm的范围内；

步骤b、安装下柱节对应的管内水平隔板：

先焊接距离柱节对接处距离较远、与下牛腿（22）的下翼缘对应的隔板一（41），然后焊接距离柱节对接处距离较近、与下牛腿（22）的上翼缘对应的隔板二（42）；如果下柱节（32）设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱节对接处的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板，

步骤c、安装上柱节对应的管内水平隔板：

先焊接距离柱顶距离较远、与上牛腿（21）的下翼缘对应的隔板三（43），然后焊接距离柱顶距离较近、与上牛腿（21）的上翼缘对应的隔板四（44）；如果上柱节（31）设置多于两块管内水平隔板，那么即按照离柱顶的距离由远及近顺次焊接管内水平隔板，最后焊接柱顶封板（6）；

步骤d、对接柱节：

在上柱节（31）的底端内部焊接一块连接加强隔板（5），该连接加强隔板（5）距离切断位置与下牛腿上翼缘距离切断位置的距离相同；

然后将上柱节（31）和下柱节（32）对接焊接，拼接缝在机械转胎上进行焊接，以防焊接变形造成圆管钢柱弯曲；对接要求等强焊接，内部加内衬钢管垫（25），对接两侧均开单面坡口，共形成“V”型坡口（24）进行焊接；

步骤e、整根圆管钢柱的弯曲矢高控制：

圆管钢柱的弯曲矢高控制在圆管钢柱整体长度的1/1500范围内，且不大于5mm，上柱节和下柱节拼接完成后对圆管钢柱采取拉线或吊线进行弯曲矢高检查；

步骤三、组装四根圆管钢柱即安装管间水平隔板；

步骤四、安装管间竖向加劲封板：

步骤a、管间竖向加劲封板与管间水平隔板连接：

将管间竖向加劲封板（8）在牛腿连接隔板对应的管间水平隔板（7）的位置断开，管间水平隔板（7）开设双面坡口，反面清根，背面垫有焊接垫板；两侧的管间竖向加劲封板（8）开单面坡口；断开处共形成四面坡口形成“W”型坡口（23）进行焊接；

步骤b、管间竖向加劲封板与圆管钢柱连接：

管间竖向加劲封板（8）与圆管钢柱（3）的连接处采用单面坡口，背面加焊接垫板条，坡口形式与管内水平隔板的坡口形式相同；先将焊接垫板条在圆管钢柱上点焊牢固，然后再进行管间竖向加劲封板与圆管钢柱的焊接；

步骤五、柱体的顶端面采用铣床进行端铣，保证平面垂直度。

6.根据权利要求5所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于：

所述步骤二中，管内水平隔板的安装方法如下：

步骤f，管内水平隔板的四周边部开单面的内隔板坡口（26）；

步骤g，焊接垫板（13）为圆环形扁条，将其分割为2/3周焊接垫板（131）和1/3周焊接垫板（132）；

步骤h，将2/3周焊接垫板（131）在圆管钢柱内壁的设计位置上点焊连接，然后将1/3周焊接垫板（132）点焊在管内水平隔板相应位置的背侧表面，保证管内水平隔板边缘与1/3周焊接垫板（132）边缘预留焊缝间隙（14），该焊缝间隙（14）也即管内水平隔板的边缘与焊接垫板（13）的边缘之间的距离；

步骤i，放置管内水平隔板时，旋转管内水平隔板对齐其下侧的1/3周焊接垫板（132）与2/3周焊接垫板（131），使两者拼合成一完整圆环，然后再将2/3周焊接垫板（131）与管内水平隔板点焊连接；

步骤j，将管内水平隔板与圆管钢柱（3）内壁之间采用退装退焊完整焊接；

步骤k，管内水平隔板装配焊接完成后，在圆管钢柱外壁的相应位置做便于后续水平钢牛腿装配的位置标记。

7.根据权利要求5所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于：

所述步骤三的安装方法如下：

步骤a、水平胎架（15）定位，经水平仪找平，两侧设档杆；

步骤b、下部两根圆管钢柱（3）放置于水平胎架上，注意圆管钢柱之间的距离与待连接的管间水平隔板的位置对应，并画出圆管中心线，点焊固定圆管钢柱，防止移动；

步骤c、管间水平隔板（7）的弧形缺口（71）处开设双面坡口即外隔板坡口27，反面清根；

步骤d、在两根圆管钢柱（3）的上侧装配管间水平隔板（7），管间水平隔板（7）的下部两个弧形缺口（71）分别对应两根圆管钢柱（3），将圆管钢柱（3）与管间水平隔板（7）焊接并校核尺寸；

步骤e、上部两根圆管钢柱（3）在水平胎架（15）上定位；

步骤f、上部两根圆管钢柱（3）在管间水平隔板（7）上定位并进行钢柱整体尺寸复核，然后将剩余的管间水平隔板的弧形缺口（71）分别对应上部两根圆管钢柱（3），将圆管钢柱（3）与管间水平隔板（7）焊接并校核尺寸；

装配辅以千斤顶进行，保证截面对角尺寸，安装时管间水平隔板与圆管钢柱之间采用角尺或吊垂线的方式进行垂直度控制，保证管间水平隔板垂直于圆管钢柱的中轴线。

8.根据权利要求5所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于：

所述步骤二中，上柱节和下柱节焊接时保证不同柱节的圆管纵缝（16）置于柱体内外的不同侧。

9.根据权利要求5所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于：

步骤六，安装柱底板：

在柱底板（1）与圆管钢柱上标出中心线及对角线，柱底板与圆管钢柱中轴线垂直，柱底板安装时采用角尺或吊垂线行垂直度控制；

柱底板与圆管钢柱的连接处，圆管钢柱采用外坡口形式，背面加焊接垫板；焊接时先焊接对角两根圆管钢柱，再焊接另外对角两根圆管钢柱，避免焊接变形；

步骤七，安装柱底加强肋板：

在柱底板与圆管钢柱之间、绕圆管钢柱一周焊接柱底加强肋板（18）；

步骤八，施工柱底加强。

10.根据权利要求9所述的四圆钢管组合柱的制作方法，其特征在于：所述步骤八的施工过程如下：

步骤a，在柱底加强范围内的圆管钢柱上焊接栓钉（19），在柱底加强范围内的管间竖向加劲封板上焊接垂直该板的加强连接板（20）；

步骤b，在圆管钢柱内浇筑柱混凝土一（9）；

步骤c，在柱底加强的范围内绑扎柱底加强钢筋网（12），柱底加强钢筋网（12）包括纵筋（121）、箍筋（122）和拉结筋（123），所述拉结筋（123）的一端双面焊接在加强连接板（20）上，另一端与箍筋（122）连接；

步骤d，支设柱底加强的模板，然后浇筑柱混凝土二（11）。