本發(fā)明涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法。

背景技術(shù)：

隨著城市建筑用地的日益緊張以及建造成本的逐日劇增，各塔樓之間為了交通方便和立面造型美觀，空中大跨度重型連廊也隨之增多，對(duì)于跨度大，高度高的建筑，使用液壓整體提升的方式是首選，但鋼連廊的形式各異，重量不一，合適的提升方法必須兼顧成本、安全性以及施工簡(jiǎn)便性。

鋼連廊大多處在高層建筑之間，封閉式設(shè)計(jì)。在安裝有鋼連廊的建筑結(jié)構(gòu)中，鋼連廊都是十分重要的部位之一，主要是因?yàn)樗氖芰ο鄬?duì)復(fù)雜。鋼框架連廊要協(xié)調(diào)兩端建筑結(jié)構(gòu)主體的變形，在綜合施工荷載的作用下承擔(dān)較大的內(nèi)應(yīng)力。鋼連廊提升至標(biāo)高后與兩端建筑結(jié)構(gòu)的連接方式、施工步驟處理是整個(gè)鋼連廊結(jié)構(gòu)提升操作中最至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，若處理不當(dāng)，會(huì)為結(jié)構(gòu)的整體安全性埋下隱患。通常情況下，在鋼連廊前期設(shè)計(jì)時(shí)，都要考慮連廊端頭節(jié)點(diǎn)在溫度、風(fēng)荷載以及地震力的作用下的結(jié)構(gòu)變化問題。

在鋼連廊的安裝施工過程中，鋼框架、桁架結(jié)構(gòu)、混凝土等的結(jié)構(gòu)重量荷載和施工荷載將傳遞至桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿和預(yù)裝段的焊縫中，焊縫中將產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力在建筑長(zhǎng)期的使用過程中得不到釋放，這將對(duì)焊縫結(jié)構(gòu)造成極大隱患，甚至于造成焊縫結(jié)構(gòu)斷裂，使整個(gè)連廊坍塌。因此，如何有效的釋放焊接內(nèi)應(yīng)力是鋼連廊提升的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法，以解決鋼連廊內(nèi)應(yīng)力無法完全釋放為結(jié)構(gòu)的整體安全性埋下隱患的技術(shù)問題。

將預(yù)裝段改進(jìn)，桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿與預(yù)裝段間的焊接固定，改為先鉸接，待上部鋼框架結(jié)構(gòu)和混凝土施工完畢后，即結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，以充分釋放施工應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)安全，提高了鋼連廊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種鉸接裝置，設(shè)置在鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5與兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)15之間，所述鉸接裝置1包括支座段2、后裝段3和后焊帶4，所述支座段2設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)15上，所述后裝段3一端部與桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5焊接固定，后裝段3另一端部設(shè)置有凸塊16，所述凸塊16搭設(shè)在支座段2上，并與支座段2鉸接連接；所述后裝段3下部設(shè)置有連接接頭17，所述連接接頭17與桁架結(jié)構(gòu)19斜撐桿8焊接固定；所述支座段2與后裝段3之間留有間隙，該間隙為s型，所述后焊帶4設(shè)置在s型空隙上。

進(jìn)一步，所述后焊帶4由四段鋼條拼裝焊接而成，后焊帶4上下端的鋼條長(zhǎng)度為200mm。

進(jìn)一步，所述鉸接裝置1為鋼材，型號(hào)為q345b。

進(jìn)一步，所述后裝段3上設(shè)置有傳力鋼板，厚度為50mm。

進(jìn)一步，所述支座段2上設(shè)置有傳力鋼板，厚度為50mm。

本發(fā)明還提供一種使用上述鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法，所述鋼連廊連接在已經(jīng)建好的主體結(jié)構(gòu)15之間，該施工方法包括以下步驟：

步驟1）：按設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)備鉸接裝置1各部分，在鋼連廊的設(shè)計(jì)標(biāo)高處安裝預(yù)裝段10和支座段2,在支座段2上設(shè)置提升平臺(tái)11,并在提升平臺(tái)11上設(shè)置液壓提升器12；使用塔吊在拼裝胎架14上將鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19拼裝為整體，并安裝提升加固桿7件，調(diào)試液壓提升器12和鋼絞線13，并檢查桁架結(jié)構(gòu)19是否滿足設(shè)計(jì)要求；

步驟2）：檢查確認(rèn)無誤后，液壓提升器12采取分級(jí)加載的方法進(jìn)行預(yù)加載，利用液壓提升器12帶動(dòng)鋼絞線13將鋼連廊進(jìn)行第一次提升，脫離拼裝胎架14，提升至鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19設(shè)計(jì)標(biāo)高；

步驟3）：安裝后裝段3，所述后裝段3一端部與桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181，后裝段3另一端部與支座段2鉸接連接；

步驟4）：進(jìn)行卸載，拆除液壓提升器12和提升平臺(tái)11，使用塔吊安裝桁架結(jié)構(gòu)19的上部鋼框架結(jié)構(gòu)9，并進(jìn)行鋼連廊混凝土樓層板施工；

步驟5）：待荷載全部加載完成后，變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，依次焊接：后裝段3下部連接接頭17與桁架結(jié)構(gòu)19斜撐桿8、桁架結(jié)構(gòu)19兩端的下弦桿6與預(yù)裝段10、后焊帶4。

進(jìn)一步，所述步驟3）和步驟5）中鉸接裝置1與桁架結(jié)構(gòu)19的焊接順序具體為：后裝段3一端部與桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181；②預(yù)裝段10與下弦桿6焊接，即焊縫二182；③后裝段3下部的連接接頭17與斜撐桿8上部焊接固定，即焊縫三183；④斜撐桿8下部與下弦桿6固定，即焊縫四184；⑤將后焊帶4的四條鋼片焊入支座段2與后裝段3之間的s型間隙中，即焊縫五185。

進(jìn)一步，所述上弦對(duì)接應(yīng)力為103.5n/mm²，應(yīng)力比為0.3。

進(jìn)一步，所述后焊帶4焊接完畢后，割除鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19之間加設(shè)的臨時(shí)加固桿件7。

進(jìn)一步，步驟5）施工完畢后對(duì)鋼連廊進(jìn)行探傷檢測(cè)和焊縫18的外觀檢查。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1）本發(fā)明的鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法，不同于傳統(tǒng)的鋼連廊安裝焊接方法，不再是提升桁架結(jié)構(gòu)后立即進(jìn)行焊接，使焊縫一直處于“繃緊”狀態(tài)，不良內(nèi)應(yīng)力在建筑長(zhǎng)期的使用過程中得不到釋放。

2）本施工方法將桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿與預(yù)裝段改為先鉸接，不進(jìn)行焊接，待上部鋼框架結(jié)構(gòu)和混凝土施工完畢后，即結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，無不良焊接內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，充分釋放了施工應(yīng)力，保證了結(jié)構(gòu)安全。該方法大大減少了鋼連廊的焊接殘余應(yīng)力，有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

3）用檢測(cè)后的數(shù)值與常規(guī)項(xiàng)目對(duì)比，本發(fā)明的施工方法消除內(nèi)應(yīng)力效果顯著，上弦對(duì)接內(nèi)應(yīng)力為103.5n/mm²，應(yīng)力比為0.3。常規(guī)方法的上弦對(duì)接內(nèi)應(yīng)力為200n/mm²，應(yīng)力比為0.58。本發(fā)明中的鋼連廊的鉸接裝置1為我施工單位首創(chuàng)，利用此鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法已經(jīng)有過現(xiàn)場(chǎng)施工操作，通過驗(yàn)收測(cè)量，內(nèi)應(yīng)力消除效果明顯，大大提高了鋼連廊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

本發(fā)明的鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法可以廣泛應(yīng)用于鋼連廊的提升施工中。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的主要目的和其它優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書中所特別指出的方案來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法步驟1示意圖；

圖2是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法步驟2示意圖；

圖3是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法步驟3示意圖；

圖4是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法步驟4示意圖；

圖5是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法步驟5示意圖；

圖6a是后裝段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6b是后裝段設(shè)置上傳力鋼板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a是支座段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7b是支座段設(shè)置上傳力鋼板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8a是后焊帶結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8b是后焊帶分解放大圖；

圖9a是后裝段與支座段鉸接示意圖；

圖9b是后裝段與支座段鉸接反面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10a是鉸接裝置示意圖；

圖10b是鉸接裝置反面結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1－鉸接裝置、2－支座段、3－后裝段、4－后焊帶、5－上弦桿、6－下弦桿、7－加固桿件、8－斜撐桿、9-鋼框架結(jié)構(gòu)、10-預(yù)裝段、11-提升平臺(tái)、12-液壓提升器、13-鋼絞線、14-胎架、15-主體結(jié)構(gòu)、16-凸塊、17－連接接頭、18-焊縫、181-焊縫一、182-焊縫二、183-焊縫三、184-焊縫四、185-焊縫五、19-桁架結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

鋼連廊通常由下部桁架結(jié)構(gòu)19和上部鋼框架結(jié)構(gòu)9組成，在鋼連廊的吊裝過程中，鋼框架結(jié)構(gòu)9、桁架結(jié)構(gòu)19、混凝土等的結(jié)構(gòu)重量荷載和施工荷載將傳遞至桁架結(jié)構(gòu)19上、下弦桿6和預(yù)裝段10的焊縫18中，焊縫18中將產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力在建筑長(zhǎng)期的使用過程中得不到釋放，這將對(duì)焊縫18結(jié)構(gòu)造成極大隱患，甚至于造成焊縫18結(jié)構(gòu)斷裂，使整個(gè)連廊坍塌。

為了能夠更好的釋放桁架體系鋼連廊施工過程中的焊接內(nèi)應(yīng)力，本申請(qǐng)將預(yù)裝段10改進(jìn)，桁架結(jié)構(gòu)19上下弦桿6與預(yù)裝段10間的焊接固定，改為先鉸接，待上部鋼框架結(jié)構(gòu)9和混凝土施工完畢后，即結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，以充分釋放施工內(nèi)應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)安全。具體的，本發(fā)明提供了一種鉸接裝置1，設(shè)置在鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5與兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)15之間，所述鉸接裝置1包括支座段2、后裝段3和后焊帶4，所述支座段2設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)15上，所述后裝段3一端部與桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5焊接固定，后裝段3另一端部設(shè)置有凸塊16，所述凸塊16搭設(shè)在支座段2上，并與支座段2鉸接連接；所述后裝段3下部設(shè)置有連接接頭17（如圖9a、圖9b所示），所述連接接頭17與桁架結(jié)構(gòu)19斜撐桿8焊接固定；所述支座段2與后裝段3之間留有間隙，該間隙為s型，所述后焊帶4設(shè)置在s型空隙上（如圖10a、圖10b所示）。鉸接裝置1可以采用型號(hào)為q345b的鋼材。后焊帶4由四段鋼條拼裝焊接而成，其中后焊帶4上下端的鋼條長(zhǎng)度為200mm。

如附圖6a、圖6b、圖7a、圖7b所示的鉸接裝置1中后裝段3、支座段2的結(jié)構(gòu)示意圖，為了充分的釋放內(nèi)應(yīng)力，支座段2有簡(jiǎn)單的對(duì)接口，后裝段3、支座段2上均設(shè)置有厚度為50mm的傳力鋼板。后裝段3、支座段2內(nèi)部不能只是空殼，這樣很脆弱要加上一些橫豎交叉的傳力鋼板，傳力鋼板根據(jù)受力方向設(shè)計(jì)具體位置，以起到加固傳力、防止鉸接裝置1產(chǎn)生變形的作用。如附圖8a、圖8b所示，鉸接裝置1中設(shè)置了200mm寬的后焊帶4。

如附圖1～圖5所示，本發(fā)明中鋼連廊結(jié)構(gòu)連接在已經(jīng)建好的主體結(jié)構(gòu)15之間，采用了地面拼裝鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19、液壓提升的方法將鋼連廊提升至標(biāo)高，利用鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法，包括以下步驟：

步驟1）：按設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)備鉸接裝置1各部分。在鋼連廊的設(shè)計(jì)標(biāo)高處安裝預(yù)裝段10和支座段2,在支座段2上設(shè)置提升平臺(tái)11,并在提升平臺(tái)11上設(shè)置液壓提升器12；在鋼連廊預(yù)定安裝位置投影下，使用塔吊在拼裝胎架14上將鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19拼裝為整體，并安裝提升加固桿件7，調(diào)試液壓提升器12和鋼絞線13，并檢查桁架結(jié)構(gòu)19是否滿足設(shè)計(jì)要求；

步驟2）：檢查確認(rèn)無誤后，液壓提升器12采取分級(jí)加載的方法進(jìn)行預(yù)加載，液壓提升器12伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續(xù)加載到60%，70%，80%，90%，95%，100%。利用液壓提升器12帶動(dòng)鋼絞線13將鋼連廊進(jìn)行第一次提升，脫離拼裝胎架14，提升至鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19設(shè)計(jì)標(biāo)高；

施工時(shí)需要注意的是：如果桁架結(jié)構(gòu)19在剛開始提升時(shí)有移動(dòng)，需暫停作業(yè)，保持液壓設(shè)備系統(tǒng)的壓力。對(duì)液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，在確認(rèn)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性絕無問題的情況下，才能開始繼續(xù)提升。

在分級(jí)加載過程中，每一步分級(jí)加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查，如桁架結(jié)構(gòu)19等加載前后的變形情況，以及主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況。在一切正常的情況下，繼續(xù)下一步分級(jí)加載。

當(dāng)分級(jí)加載至桁架結(jié)構(gòu)19即將離開拼裝胎架14時(shí)，可能存在各點(diǎn)不同時(shí)離地的情況，此時(shí)應(yīng)降低提升速度，并密切觀查各點(diǎn)離地情況，必要時(shí)做“單點(diǎn)動(dòng)”提升以確保桁架結(jié)構(gòu)19的水平度。

步驟3）：安裝鉸接裝置1的后裝段3，后裝段3一端部與桁架結(jié)構(gòu)19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181，后裝段3另一端部設(shè)置有凸塊16，所述凸塊16搭設(shè)在支座段2上，并與支座段2鉸接連接。此時(shí)，桁架結(jié)構(gòu)19的下弦桿6尚未焊接。

步驟4）：進(jìn)行卸載，拆除液壓提升器12和提升平臺(tái)11。拆除后，整個(gè)桁架結(jié)構(gòu)19掛在鉸接預(yù)裝段10上，只在鉸接預(yù)裝段10上有水平方向的限位，使用塔吊安裝桁架結(jié)構(gòu)19的上部鋼框架結(jié)構(gòu)9，并進(jìn)行連廊混凝土樓層板施工；

步驟5）：待后續(xù)混凝土、二次結(jié)構(gòu)等荷載全部加載完成后，變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后進(jìn)行焊接。依次焊接：后裝段3下部連接接頭17與桁架結(jié)構(gòu)19斜撐桿8、桁架結(jié)構(gòu)19兩端的下弦桿6與預(yù)裝段10、后焊帶4。具體為：預(yù)裝段10與下弦桿6焊接，即焊縫二182；后裝段3下部的連接接頭17與斜撐桿8上部焊接固定，即焊縫三183；斜撐桿8下部與下弦桿6固定，即焊縫四184；最后，將后焊帶4的四條鋼片焊入支座段2與后裝段3之間的s型間隙中，即焊縫五185。

其中，步驟4）中拆除液壓提升器12和提升平臺(tái)11，經(jīng)過設(shè)計(jì)院復(fù)核和多次專家論證，已經(jīng)成功應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)；步驟5），針對(duì)桁架結(jié)構(gòu)19的特點(diǎn)，結(jié)合我們的施工經(jīng)驗(yàn)和焊接技術(shù)水平，擬采用co2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊來完成本工程結(jié)構(gòu)焊接。該焊接方法具有工藝成熟，運(yùn)用廣泛，氣體保護(hù)效果好的特點(diǎn)，可達(dá)到良好的焊接效果，能確保本工程的焊接質(zhì)量。后焊帶4焊接完畢后，割除鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19之間加設(shè)的臨時(shí)加固桿7。施工人員需要對(duì)鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19進(jìn)行探傷檢測(cè)和焊縫18的外觀檢查。驗(yàn)收人員用儀器對(duì)鋼連廊的桁架結(jié)構(gòu)19進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力檢測(cè)。

用檢測(cè)后的數(shù)值與常規(guī)項(xiàng)目對(duì)比，本施工方法消除內(nèi)應(yīng)力效果顯著，上弦對(duì)接內(nèi)應(yīng)力為103.5n/mm²，應(yīng)力比為0.3。常規(guī)方法的上弦對(duì)接內(nèi)應(yīng)力為200n/mm²，應(yīng)力比為0.58。此鋼連廊的鉸接裝置1為我施工單位首創(chuàng)，利用此鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內(nèi)應(yīng)力的施工方法已經(jīng)有過現(xiàn)場(chǎng)施工操作，通過驗(yàn)收測(cè)量，內(nèi)應(yīng)力消除效果明顯，大大提高了鋼連廊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)所想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。