專利名稱：大型鑄鋼節點及在超高層建筑結構中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及建筑鋼結構技術領域的鑄鋼節點，尤其是一種大型鑄鋼節點及在超高層建筑結構中的應用。
背景技術：
在超高層建筑結構中，鋼結構框架是結構的主體，框架中的節點是承受結構荷載的關鍵點，對于超高層建筑結構中，尤其是框架核心筒內筒柱與伸臂桁架及巨型斜撐桁架連接的節點，即該節點分別與伸臂桁架、巨型斜撐桁架、剪力墻內鋼板及連梁連接，由于該節點受力復雜，經綜合評定，采用鑄鋼節點，目前存在的問題是
a)鑄鋼節點處為多桿件交匯，與之連接的桿件均為厚壁構件，其中伸臂桁架弦桿鋼材最大厚度為130mm，材質為低合金高強鋼Q420GJC，存在焊接熔敷量大，焊接殘余應力大的問題；
b)鑄鋼節點是鑄鋼件，自身勻質性差，晶體結構較軋制鋼板疏松，鑄鋼件壁厚方向受力較弱，不能用軋制鋼板厚度方向的性能指標與其比對；
c)厚度60 130mm的鋼板焊接于鑄鋼節點的側面上，將會產生較大的焊接收縮應力， 增大了鑄鋼節點壁厚方向層狀撕裂可能性；
d)鑄鋼件晶粒粗大，雜質多，存在縮松和氣孔，在高的熱應力作用情況下可能導致鑄鋼件內部熱裂紋；電弧燃燒過程中內部氣體的分解，增加了熔池中氣體的成分，易產生氣孔； 若焊接材料、焊接工藝不當，還容易產生冷裂紋。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種大型鑄鋼節點及在超高層建筑結構中的應用，本發明通過對節點結構的改變，緩解了節點殘余應力的疊加作用，減小了作用于節點的應力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現象，選用適合的焊接材料與焊接工藝， 使厚壁鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用得以實現。實現本發明目的的具體技術方案是
一種大型鑄鋼節點，特點是該鑄鋼節點為軸心設有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設有凸起的方框，柱體的四個側面上分別設有至少一個凸臺或連接臂，所述凸臺或連接臂與柱體側面之間為圓弧過渡。上述大型鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用，特點是該鑄鋼節點設于高層建筑結構中內筒柱與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架的交點上，鑄鋼節點兩端面上的方框與內筒柱連接，鑄鋼節點側面的凸臺或連接臂與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架連接。所述凸臺或連接臂沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間。本發明通過對節點結構的改變，緩解了節點殘余應力的疊加作用，減小了作用于節點的應力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現象，選用適合的焊接材料與焊接工藝，使厚壁鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用得以實現。
圖1為本發明鑄鋼節點的結構示意圖2為本發明鑄鋼節點與連接構件焊接的結構示意圖； 圖3為本發明鑄鋼節點的使用狀態示意圖。圖4為本發明凸臺或連接臂與剪力墻內鋼板或伸臂桁架接頭的結構示意圖； 圖5為本發明凸臺或連接臂與連梁接頭的結構示意圖。
具體實施例方式參閱圖1，本發明鑄鋼節點1為軸心設有橢圓孔2的矩形柱體，柱體的兩端面上設有凸起的方框7，柱體的四個側面上分別設有至少一個凸起的凸臺3或連接臂4，凸臺3或連接臂4與柱體的側面之間設有過渡圓弧5。參閱圖2及圖3，本發明鑄鋼節點1設于高層建筑結構中內筒柱6與連梁12、剪力墻內鋼板13或伸臂桁架14的交點上，所述鑄鋼節點1兩端面的方框7與內筒柱6的上、下端連接，凸臺3或連接臂4與連梁12、剪力墻內鋼板13或伸臂桁架14連接。參閱圖1，所述鑄鋼節點1側面的凸臺3或連接臂4沿凸起的方向截面的變化率在 100 % 80 %之間。
實施例本實施例結合正在建造的深圳京基蔡屋圍金融中心工程，對大型鑄鋼節點1在超高層建筑結構中的應用進一步說明，工程占地面積達4. 6萬平方米，地下四層，地上98層， 結構總高度達446米；沿高度方向設有4個加強層，其中37 38層、55 59層加強層核心筒內筒柱6與桁架連接的節點采用鑄鋼節點1，鑄鋼節點1設于高層建筑結構中核心筒內筒柱6與連梁12、剪力墻內鋼板13和伸臂桁架14的交點處，鑄鋼節點1設于內筒柱6上， 鑄鋼節點1上下兩端面的方框7均與內筒柱6連接，凸臺3分別連接連梁12、剪力墻內鋼板 13或伸臂桁架14，連接臂4連接連梁12和伸臂桁架14，伸臂桁架14連接外框巨型柱11。本發明鑄鋼節點1的結構為軸心設有橢圓孔2的矩形柱體，柱體的兩端面上設有凸起的方框7，柱體的四個側面上分別設有一個或兩個凸起的凸臺3或連接臂4，所述凸臺3 或連接臂4與柱體的側面之間設有過渡圓弧5 ；鑄鋼節點1的凸臺3或連接臂4與其他連接構件焊接時，焊縫采用對接全熔透焊縫；鑄鋼節點1通過其上的凸臺3或連接臂4與厚板連接構件焊接，避免了鑄鋼節點1的壁厚直接與厚板連接構件呈“T”形狀態的連接；在凸臺3 或連接臂4的構造上，控制凸臺3或連接臂4截面的變化率，凸臺3或連接臂4沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間；清除鑄鋼節點1上的尖角，未注明鑄造圓角為RlO 20mm，利于氣體的排出。鑄鋼節點1材質選用G20Mn5QT，按《鑄鋼節點應用技術規程》CECS235 :2008標準要求進行控制，主要性能指標
屈服強度RpO. 2彡300MPa ；
抗拉強度 Rm=500-650MPa ；
延伸率A彡22%，沖擊功AKV (20°C)彡60。鑄鋼節點1化學成分滿足表一規定表一
權利要求
1.一種大型鑄鋼節點，其特征在于該鑄鋼節點為軸心設有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設有凸起的方框，柱體的四個側面上分別設有至少一個凸臺或連接臂，所述凸臺或連接臂與柱體側面之間為圓弧過渡。
2.—種權利要求1所述大型鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用，其特征在于該鑄鋼節點設于高層建筑結構中內筒柱與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架的交點上，鑄鋼節點兩端面上的方框分別與內筒柱連接，鑄鋼節點側面的凸臺或連接臂與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架連接。
3.根據權利要求1所述的大型鑄鋼節點，其特征在于所述凸臺或連接臂沿凸起方向截面的變化率在100 % 80 %之間。
全文摘要
本發明公開了一種大型鑄鋼節點，特點是該鑄鋼節點為軸心設有橢圓孔的矩形柱體，柱體的兩端面上設有凸起的方框，柱體的四個側面上分別設有至少一個凸臺或連接臂。上述鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用，特點是該鑄鋼節點設于高層建筑結構中內筒柱與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架的交點上，鑄鋼節點兩端面與內筒柱連接，鑄鋼節點側面的凸臺或連接臂與連梁、剪力墻內鋼板或伸臂桁架連接。本發明通過對節點結構的改變，緩解了節點殘余應力的疊加作用，減小了作用于節點的應力峰值，避免了鑄鋼件本體的撕裂現象，選用適合的焊接材料與焊接工藝，使厚壁鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用得以實現。
文檔編號E04B1/24GK102312486SQ20111019585
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者何濤, 費新華, 賀明玄, 陳東昱, 高國兵 申請人:寶鋼鋼構有限公司