一种Y型分叉管柱及其加工方法与流程

本发明涉及钢结构竖向结构节点设计、复杂钢结构节点领域，具体的说是一种y型分叉管柱及其加工方法。

背景技术：

1、目前随着钢结构的快速发展，对建筑立面造型要求越来越高，钢结构分叉柱可以贴合建筑表面做成多种形式，同时得益于分叉柱优秀的竖向空间扩展能力，有效的提高了空间的利用率，被越来越多应用到大型公共建筑中。

2、现有分叉柱连接节点主要采用以下两种形式：

3、1、采用两管相贯或设置插板，两管与插板焊接来实现柱截面的分叉转换，采用相贯焊缝的形式连接，受制于连接形式，节点传力路径不明确造成柱截面选择过大导致资源浪费，同时节点受力主要依靠焊缝连接，当节点受力较大，相贯焊缝长度较长时，对焊缝质量要求高。

4、2、采用铸钢件方案解决柱分叉位置异形件制作问题，在柱截面及板厚较小时，铸钢件经济效益高，但当节点受力较大时，考虑铸钢件力学性能较差，铸钢板厚常按设计值2倍取值，造价高昂，同时较传统钢板制作时间翻倍，经济效益差，有时难以满足现场工期。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种y型分叉管柱及其加工方法，解决节点连接工艺差、节点传力路径不明确、制作成本高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、一种y型分叉管柱，其特征在于：其整体为y型，从下至上依次包括下部椭圆柱、分叉扩大过渡段、一柱分两柱节点、天圆地方转换节点及上部标准圆管柱；由下至上经过上述不同截面变换，从底部的椭圆柱分为两个标准圆管柱。

4、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：y型分叉管柱由钢板拼接而成，各个截面两个标准圆管柱的圆心与椭圆柱的两个焦点始终重合，上部两个圆管柱的荷载清晰得传递至下部椭圆柱。

5、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的分叉扩大过渡段，它是柱分叉的起点，整体由管柱壁板及内部加劲支撑组成，内部加劲支撑包括竖向隔板、设于竖向隔板两侧的环向劲板以及连接环形劲板的竖向劲板；分叉扩大过渡段的底部转角处还设有内环板额外加劲板。

6、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的一柱分两柱节点，截面由椭圆形截面转换为两个马鞍形截面，包括位于中间分隔的y型钢板焊接件、设于y型钢板焊接件两侧的环形加劲板以及设于环形加劲板外部的柱壁板。

7、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的y型钢钢板焊接件由4块钢板焊接而成，其中第一钢板p1有两块，组成y型，第一钢板p1与第三钢板p3板厚相同，第二钢板p2的板厚为第一钢板p1的两倍，第一钢板p1与第二钢板p2、第三钢板p3与第二钢板p2采用等强焊接连接，第三钢板p3与下部分叉扩大过渡段竖向隔板等强焊接连接。

8、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的天圆地方转换节点，截面由马鞍形截面转换为标准圆形截面，节点下部由一半天圆地方板和半圆壁板完成柱截面的转换，上部为整圆壁板，内部设置环向加劲板及竖向加劲板稳定节点。

9、所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的天圆地方板由两块弧板及三块平板等强焊接而成。

10、所述的一种y型分叉管柱的加工方法，其特征在于它包括如下步骤：

11、一、制作分叉管柱拼装胎架，根据圆管柱外径的直径r下料半圆样板，样板厚度宜取管柱壁厚的0.5倍且不小于14mm，宽度不小于200mm，半圆样板加工误差控制在1mm内，管柱拼装胎架由两端的横梁、竖向立杆、半圆样板及连接系杆组成，胎架各部件间采用焊接连接，根据管柱长度来调整半圆样板的数量，注意样板设置位置错开管柱横向对接焊缝；

12、二、制作一柱分两柱及天圆地方转换节点，组合节点分为a、b两大部分分开预制，再整体组装焊接，便于控制整体尺寸：

13、a部分制作：

14、步骤a：地面制作异形h型钢柱；

15、步骤b：等强焊接分叉点上部柱壁板；

16、步骤c：装配环板及竖向加劲板；

17、步骤d：卷制半圆板并放置在标准拼装胎架上检验并调整其圆度及尺寸；

18、步骤e：半圆板检验完成后与h型钢柱装配；

19、步骤f：装配完成后放置在胎架上，焊接内部加劲板并校验尺寸；

20、步骤g：装配天圆地方半圆管、圆管及节点内环板；

21、步骤h：装配一半天圆地方板；

22、步骤i：装配分叉柱另一半的内环板，为总装提供支撑点，a部分制作完成；

23、b部分制作：

24、步骤j:按照a部分相同步骤完成半圆管、圆管及节点内环板装配；

25、步骤k：装配一半天圆地方板，b部分制作完成，完成装配位置的定位焊接；

26、步骤l：在拼装胎架上完成a、b部分组装，校验尺寸无误后，完成连接焊缝焊接；

27、三、制作分叉扩大过渡段加工流程如下：

28、步骤m：地面制作异形h型钢柱；

29、步骤n：卷制半圆板并放置在标准胎架上检验并调整其圆度及尺寸；

30、步骤o：装配管柱内部内环板及竖向加劲板；

31、步骤p：装配h型钢柱；

32、步骤q：装配另一半管柱内环板及竖向加劲板；

33、步骤r：卷制另一半半圆板、尺寸校验完成后装配，整体装配完成校核完成后完成焊缝焊接，分叉扩大过渡段制作完成；

34、四、上部标准圆管柱及下部椭圆柱可依靠标准胎架按照类似步骤制作，各分段制作完成后，在加工厂内将各部分进行预拼装，检查总体长度、分叉点位置、斜柱角度及分叉后两柱间距等整体尺寸参数，检验合格后喷涂防腐油漆，完成分叉柱制作。

35、本发明的有益效果是：通过上述技术方案可以看出，本申请提供一种y型分叉管柱及其加工方法，本发明专利较常规相贯管柱分叉节点，此方式节点传力路径清晰，根据调整管柱截面及板厚可承担不同程度的荷载，同时此节点利用钢板进行组装焊接，避免了铸钢工艺的使用，减少节点制作费用及加工周期，可节省工程造价并加快项目工期，加工采用分块预制、整体分段焊接、安装前预拼装的方法，采用标准拼装胎架校验复核尺寸，保证y型分叉柱整体加工精度。

技术特征：

1.一种y型分叉管柱，其特征在于：其整体为y型，从下至上依次包括下部椭圆柱、分叉扩大过渡段、一柱分两柱节点、天圆地方转换节点及上部标准圆管柱；由下至上经过上述不同截面变换，从底部的椭圆柱分为两个标准圆管柱。

2.根据权利要求1所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：y型分叉管柱由钢板拼接而成，各个截面两个标准圆管柱的圆心与椭圆柱的两个焦点始终重合，上部两个圆管柱的荷载清晰得传递至下部椭圆柱。

3.根据权利要求1所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的分叉扩大过渡段，它是柱分叉的起点，整体由管柱壁板及内部加劲支撑组成，内部加劲支撑包括竖向隔板、设于竖向隔板两侧的环向劲板以及连接环形劲板的竖向劲板；分叉扩大过渡段的底部转角处还设有内环板额外加劲板。

4.根据权利要求1所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的一柱分两柱节点，截面由椭圆形截面转换为两个马鞍形截面，包括位于中间分隔的y型钢板焊接件、设于y型钢板焊接件两侧的环形加劲板以及设于环形加劲板外部的柱壁板。

5.根据权利要求4所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的y型钢钢板焊接件由4块钢板焊接而成，其中第一钢板p1有两块，组成y型，第一钢板p1与第三钢板p3板厚相同，第二钢板p2的板厚为第一钢板p1的两倍，第一钢板p1与第二钢板p2、第三钢板p3与第二钢板p2采用等强焊接连接，第三钢板p3与下部分叉扩大过渡段竖向隔板等强焊接连接。

6.根据权利要求1所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的天圆地方转换节点，截面由马鞍形截面转换为标准圆形截面，节点下部由一半天圆地方板和半圆壁板完成柱截面的转换，上部为整圆壁板，内部设置环向加劲板及竖向加劲板稳定节点。

7.根据权利要求6所述的一种y型分叉管柱，其特征在于：所述的天圆地方板由两块弧板及三块平板等强焊接而成。

8.根据权利要求1所述的一种y型分叉管柱的加工方法，其特征在于它包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种Y型分叉管柱，其整体为Y型，从下至上依次包括下部椭圆柱、分叉扩大过渡段、一柱分两柱节点、天圆地方转换节点及上部标准圆管柱；由下至上经过上述不同截面变换，从底部的椭圆柱分为两个标准圆管柱。本发明节点传力路径清晰，采用钢板制作，造价成本低，并提供其制作方法保证实施。技术研发人员：李文强,许克,周鑫,蒋国明受保护的技术使用者：中冶（上海）钢结构科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13