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【摘 要】 在安装异形柱时异形柱因为刚度不足产生弯曲、发生永久性变形，无法进行修复，普通的连接节点不能满足异形柱施工的需要，异形柱截面都是不规则的截面形式，若采用常规的施工方法，无法保证变形，本节点设计圆满的解决上述需解决的技术问题：。
【关键词】 异形柱；钢板节点；焊缝等级
一、工程概况
宁波罗蒙环球城是集休闲、旅游、购物于一体的文化都市综合体，长288.3米，宽度179.6米，钢结构主要包括竖向结构体系和屋面大跨度钢结构体系，其中竖向结构体系包括圆管混凝土柱（18根）和十字型劲性混凝土组合柱（207根），屋面结构包括35.4米跨、48.4米跨、70.4米跨屋面梁及支撑体系和南北半球体结构体系。
二、异形柱钢板节点设计
异形柱钢板节点，包括：异形柱（100）和与之连接的钢梁及支撑上节点（10）、钢梁及支撑下节点（20），各构件之间固定连接方式为焊接连接，其特征在于：
异形柱（100）由工字钢（101）、翼缘板（102）、宽腹板（103）、窄腹板（104）、外腹板（105）焊接而成，所述宽腹板（103）与窄腹板（104）交叉连接，横截面呈X形，所述宽腹板（103）的一边固定连接一翼缘板（102），另一边固定连接有外腹板（105），外腹板（105）的两边分别固定连接有翼缘板，所述窄腹板（104）的一边固定连接有一工字钢（101），另一边固定连接有一翼缘板；
钢梁及支撑上节点（10）包括第一上钢梁及支撑（11）、第二上钢梁及支撑（12）、上水平加劲板（13）和上节点侧封连接钢板（14），所述上水平加劲板（13）固定连接于异形柱（100）宽腹板（103）和窄腹板（104）所构成的四个夹角内，所述上节点侧封连接钢板（14）固定连接于上水平加劲板（13）的外缘，所述第一上钢梁及支撑（11）和第二上钢梁及支撑（12）在两个水平方向固定连接于异形柱的上节点侧封连接钢板（14）和翼缘板所构成的加固体的外侧；
钢梁及支撑下节点（20）包括第一下钢梁及支撑（21）、第二下钢梁及支撑（22）、下水平加劲板（23）和下节点侧封连接钢板（24），所述下水平加劲板（23）固定连接于异形柱（100）宽腹板（103）和窄腹板（104）所构成的四个夹角内，所述下节点侧封连接钢板（24）固定连接于下水平加劲板（23）的外缘，所述第一下钢梁及支撑（21）和第二下钢梁及支撑（22）在两个水平方向固定连接于异形柱的下节点侧封连接钢板（24）和翼缘板所构成的加固体的外侧。（见下图1-图4）
图1 为异形柱钢板节点立面图 图2 为钢梁及支撑上节点剖面图
图3 为钢梁及支撑下节点剖面图 图4 为异形柱剖面图
在图中，100、异形柱；101、工字钢；102、翼缘板；103、宽腹板；104、窄腹板；105、外腹板；10、钢梁及支撑上节点；11、第一上钢梁及支撑；12、第二上钢梁及支撑；13、上水平加劲板；14、上节点侧封连接钢板；15、第三上钢梁及支撑；20、钢梁及支撑下节点；21、第一下钢梁及支撑；22、第二下钢梁及支撑；23、下水平加劲板；24、下节点侧封连接钢板。
三、钢柱焊接各节点焊缝等级
（一）柱翼、腹板焊缝要求
a.梁与柱刚接时，柱在梁翼缘上下各600mm的节点范围内，柱焊缝要求全熔透二级；
b.柱端部200mm内，焊缝要求全熔透二级；
c.非节点区域，十字柱腹板与腹板间焊缝，以及翼缘与腹板之间的焊缝为角焊缝，焊缝高度不小于0.7倍的腹板厚度；
d.其余部位焊缝为部分熔透焊，焊透厚度不小于板厚的2/3；
f.柱底板与柱翼缘板之间的焊缝要求全熔透二级，柱底板与腹板之间的焊缝要求全熔透三级。
（2）牛腿焊缝要求
a.牛腿翼缘板与柱连接焊缝以及梁牛腿对应加劲板与柱之间的焊缝要求全熔透二级；牛腿腹板与柱翼缘板连接焊缝要求双面角焊缝，焊缝高度不小于0.7倍的腹板厚度；
b.搭劲板与十字柱翼缘焊缝要求全熔透二级；
c.耳板的焊缝要求全熔透。
四、异形柱加工流程
拼板→下料→①、②异型H型钢的制作（组立、门焊、变形矫正）→①、③构件的组立、门焊及矫正（组成④）→②构件分割、矫正→②与④组焊并矫正→隔板、柱底板等零部件的装配、焊接
五、工序制作要点
（一）拼板下料
排版时应充分考虑拼接焊缝位置，翼腹板拼接焊缝错开200mm以上，拼接焊缝错开牛腿及节点部位（范围），翼板拼接长度不小于2倍板宽，腹板拼接长度不小于2倍板宽且不小于600mm。
（二）腹板坡口
坡口形式要求：各工段根据图纸要求及自己的设备选择坡口形式，如：双丝焊时，腹板厚度≤18mm采用不开坡口的I型接头形式。
坡口质量要求：腹板坡口后应清除干净割渣和氧化皮等影响焊接的杂物
（三）H型组立
1.组立方法确定：对于H型钢腹板厚度大于20mm以上时，组立应采用人工胎架进行组立；H型刚腹板厚度小于20mm时采用组立机组立。
2.組立尺寸控制：组立时要注意控制腹板的垂直度和中心偏差；
3.定位焊要求：定位焊采用气保焊或手动电弧焊，定位焊点长度尺寸为40～60mm，焊角≤6mm，间距为300mm，焊点应均匀平坦、无焊接裂纹等缺陷；
（四）T型钢的制作
1. T型钢的制作方法：可将两个T型钢在T型组立好之后用连接板点焊连接（连接板每1米2块对称点焊）待焊接完成冷却后再将连接板拆掉。注意连接板和两T型钢之间的焊点应均匀平坦。
2. T型钢的组焊、矫正：T型钢的组焊、矫正等工序与H型钢制作方法相同。 （五）十字柱的组立
1.十字柱的零部件要求：H型钢及T型钢的单个检验合格后才能进行十字柱的组立，当十字柱有抛丸要求时，应对H型钢、T型钢以及小料连接板等先进行抛丸，然后再转十字柱组立工序；十字柱组立时应以装配基准线为基准进行线对线装配。
2.十字柱的组立方法：组立应在胎架上完成，并辅以千斤顶对部件间的顶紧。
3.定位焊要求：各部件间的定位点焊长度40～60mm，焊角6mm，间距300mm。
（六）十字柱端铣
十字柱矫正完毕并合格后方可进行端面铣，铣削前应划出铣削基准线，并打上样冲点，铣削时剩余半个样冲点为止。
（七）总装配
1.搭建平台，弹划中心线及基准线：将钢柱本体放置在装配平台上，确立水平基准；根据各部件在图纸上的位置尺寸，利用石笔在钢柱本体上进行划线，其位置线包括中心线、基准线等，各部件的位置线应采用双线标识，定位线条清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸偏差。
2.零部件的组焊：待装配的部件（如牛腿等）应根据其在结构中的位置，先对部件进行组装焊接，使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，以保证部件焊接质量。
3.零部件的裝配：对牛腿长度的定位时应注意控制牛腿腹板中心螺栓孔到钢柱中心轴线的距离，在牛腿装配前必须测量牛腿装配位置线所在的钢柱的截面尺寸，然后根据该尺寸确定牛腿腹板中心螺栓孔中心到钢柱表面的距离尺寸。
4. R孔加工：装配时注意R孔的做法，先用模板画线再采用火焰切割，注意切勿割伤母材。若割伤母材，应气刨补焊，并对补焊区100%UT检测；
六、结束语
异形柱与钢梁连接节点是框架结构受力的主要节点，一般结构采用异形柱就是为满足建筑物的功能要求及空间要求，异形柱截面都是不规则的截面形式。现有技术设计一般都是把异形柱的截面加大或是增加翼缘和腹板的厚度，用钢量会超出预算，增加施工机具的费用，使安装难度加大，宁波罗蒙游乐场异形柱考虑到异形柱的刚度问题设计采用钢板节点，经济效果显著，值得推广、应用。
参考文献：
[1]张晓明.钢结构梁柱节点实际应用，2007
[2]定静.浅析钢结构节点设计，2009
[3]严佩祥.浅谈钢框架节点设计，2011
【关键词】 异形柱；钢板节点；焊缝等级
一、工程概况
宁波罗蒙环球城是集休闲、旅游、购物于一体的文化都市综合体，长288.3米，宽度179.6米，钢结构主要包括竖向结构体系和屋面大跨度钢结构体系，其中竖向结构体系包括圆管混凝土柱（18根）和十字型劲性混凝土组合柱（207根），屋面结构包括35.4米跨、48.4米跨、70.4米跨屋面梁及支撑体系和南北半球体结构体系。
二、异形柱钢板节点设计
异形柱钢板节点，包括：异形柱（100）和与之连接的钢梁及支撑上节点（10）、钢梁及支撑下节点（20），各构件之间固定连接方式为焊接连接，其特征在于：
异形柱（100）由工字钢（101）、翼缘板（102）、宽腹板（103）、窄腹板（104）、外腹板（105）焊接而成，所述宽腹板（103）与窄腹板（104）交叉连接，横截面呈X形，所述宽腹板（103）的一边固定连接一翼缘板（102），另一边固定连接有外腹板（105），外腹板（105）的两边分别固定连接有翼缘板，所述窄腹板（104）的一边固定连接有一工字钢（101），另一边固定连接有一翼缘板；
钢梁及支撑上节点（10）包括第一上钢梁及支撑（11）、第二上钢梁及支撑（12）、上水平加劲板（13）和上节点侧封连接钢板（14），所述上水平加劲板（13）固定连接于异形柱（100）宽腹板（103）和窄腹板（104）所构成的四个夹角内，所述上节点侧封连接钢板（14）固定连接于上水平加劲板（13）的外缘，所述第一上钢梁及支撑（11）和第二上钢梁及支撑（12）在两个水平方向固定连接于异形柱的上节点侧封连接钢板（14）和翼缘板所构成的加固体的外侧；
钢梁及支撑下节点（20）包括第一下钢梁及支撑（21）、第二下钢梁及支撑（22）、下水平加劲板（23）和下节点侧封连接钢板（24），所述下水平加劲板（23）固定连接于异形柱（100）宽腹板（103）和窄腹板（104）所构成的四个夹角内，所述下节点侧封连接钢板（24）固定连接于下水平加劲板（23）的外缘，所述第一下钢梁及支撑（21）和第二下钢梁及支撑（22）在两个水平方向固定连接于异形柱的下节点侧封连接钢板（24）和翼缘板所构成的加固体的外侧。（见下图1-图4）
图1 为异形柱钢板节点立面图 图2 为钢梁及支撑上节点剖面图
图3 为钢梁及支撑下节点剖面图 图4 为异形柱剖面图
在图中，100、异形柱；101、工字钢；102、翼缘板；103、宽腹板；104、窄腹板；105、外腹板；10、钢梁及支撑上节点；11、第一上钢梁及支撑；12、第二上钢梁及支撑；13、上水平加劲板；14、上节点侧封连接钢板；15、第三上钢梁及支撑；20、钢梁及支撑下节点；21、第一下钢梁及支撑；22、第二下钢梁及支撑；23、下水平加劲板；24、下节点侧封连接钢板。
三、钢柱焊接各节点焊缝等级
（一）柱翼、腹板焊缝要求
a.梁与柱刚接时，柱在梁翼缘上下各600mm的节点范围内，柱焊缝要求全熔透二级；
b.柱端部200mm内，焊缝要求全熔透二级；
c.非节点区域，十字柱腹板与腹板间焊缝，以及翼缘与腹板之间的焊缝为角焊缝，焊缝高度不小于0.7倍的腹板厚度；
d.其余部位焊缝为部分熔透焊，焊透厚度不小于板厚的2/3；
f.柱底板与柱翼缘板之间的焊缝要求全熔透二级，柱底板与腹板之间的焊缝要求全熔透三级。
（2）牛腿焊缝要求
a.牛腿翼缘板与柱连接焊缝以及梁牛腿对应加劲板与柱之间的焊缝要求全熔透二级；牛腿腹板与柱翼缘板连接焊缝要求双面角焊缝，焊缝高度不小于0.7倍的腹板厚度；
b.搭劲板与十字柱翼缘焊缝要求全熔透二级；
c.耳板的焊缝要求全熔透。
四、异形柱加工流程
拼板→下料→①、②异型H型钢的制作（组立、门焊、变形矫正）→①、③构件的组立、门焊及矫正（组成④）→②构件分割、矫正→②与④组焊并矫正→隔板、柱底板等零部件的装配、焊接
五、工序制作要点
（一）拼板下料
排版时应充分考虑拼接焊缝位置，翼腹板拼接焊缝错开200mm以上，拼接焊缝错开牛腿及节点部位（范围），翼板拼接长度不小于2倍板宽，腹板拼接长度不小于2倍板宽且不小于600mm。
（二）腹板坡口
坡口形式要求：各工段根据图纸要求及自己的设备选择坡口形式，如：双丝焊时，腹板厚度≤18mm采用不开坡口的I型接头形式。
坡口质量要求：腹板坡口后应清除干净割渣和氧化皮等影响焊接的杂物
（三）H型组立
1.组立方法确定：对于H型钢腹板厚度大于20mm以上时，组立应采用人工胎架进行组立；H型刚腹板厚度小于20mm时采用组立机组立。
2.組立尺寸控制：组立时要注意控制腹板的垂直度和中心偏差；
3.定位焊要求：定位焊采用气保焊或手动电弧焊，定位焊点长度尺寸为40～60mm，焊角≤6mm，间距为300mm，焊点应均匀平坦、无焊接裂纹等缺陷；
（四）T型钢的制作
1. T型钢的制作方法：可将两个T型钢在T型组立好之后用连接板点焊连接（连接板每1米2块对称点焊）待焊接完成冷却后再将连接板拆掉。注意连接板和两T型钢之间的焊点应均匀平坦。
2. T型钢的组焊、矫正：T型钢的组焊、矫正等工序与H型钢制作方法相同。 （五）十字柱的组立
1.十字柱的零部件要求：H型钢及T型钢的单个检验合格后才能进行十字柱的组立，当十字柱有抛丸要求时，应对H型钢、T型钢以及小料连接板等先进行抛丸，然后再转十字柱组立工序；十字柱组立时应以装配基准线为基准进行线对线装配。
2.十字柱的组立方法：组立应在胎架上完成，并辅以千斤顶对部件间的顶紧。
3.定位焊要求：各部件间的定位点焊长度40～60mm，焊角6mm，间距300mm。
（六）十字柱端铣
十字柱矫正完毕并合格后方可进行端面铣，铣削前应划出铣削基准线，并打上样冲点，铣削时剩余半个样冲点为止。
（七）总装配
1.搭建平台，弹划中心线及基准线：将钢柱本体放置在装配平台上，确立水平基准；根据各部件在图纸上的位置尺寸，利用石笔在钢柱本体上进行划线，其位置线包括中心线、基准线等，各部件的位置线应采用双线标识，定位线条清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸偏差。
2.零部件的组焊：待装配的部件（如牛腿等）应根据其在结构中的位置，先对部件进行组装焊接，使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，以保证部件焊接质量。
3.零部件的裝配：对牛腿长度的定位时应注意控制牛腿腹板中心螺栓孔到钢柱中心轴线的距离，在牛腿装配前必须测量牛腿装配位置线所在的钢柱的截面尺寸，然后根据该尺寸确定牛腿腹板中心螺栓孔中心到钢柱表面的距离尺寸。
4. R孔加工：装配时注意R孔的做法，先用模板画线再采用火焰切割，注意切勿割伤母材。若割伤母材，应气刨补焊，并对补焊区100%UT检测；
六、结束语
异形柱与钢梁连接节点是框架结构受力的主要节点，一般结构采用异形柱就是为满足建筑物的功能要求及空间要求，异形柱截面都是不规则的截面形式。现有技术设计一般都是把异形柱的截面加大或是增加翼缘和腹板的厚度，用钢量会超出预算，增加施工机具的费用，使安装难度加大，宁波罗蒙游乐场异形柱考虑到异形柱的刚度问题设计采用钢板节点，经济效果显著，值得推广、应用。
参考文献：
[1]张晓明.钢结构梁柱节点实际应用，2007
[2]定静.浅析钢结构节点设计，2009
[3]严佩祥.浅谈钢框架节点设计，2011