箱型柱
箱型柱



  由于H型钢柱只有一个强轴,在梁柱连接节点处受力比较复杂的情况下,一是“节点域”不能满足要求,二是按照“强连接弱构件”的原则,在地震作用下按地震组合内力进行弹性设计时,极限承载力验算不能满足。而箱型柱由于在X、Y方向均为强轴,加上节点处的加劲板,形成了较强的节点域,受力状况比轧制H型钢优越。
      由于目前人们对箱型柱的认识尚不普遍,本文结合参观工厂焊接箱型柱的加工流程,做简单介绍。

  最近笔者在工作中遇到了一个问题,就是关于箱型柱焊接方法的问题。

  由于笔者做的这个工程的具体特点,在设计中中间柱子采用了箱型柱,其它柱子采用了热轧H型钢。

  这是一个5层的化工装置的钢结构框架,共9根柱子,跨距为6米x7米,层高分别为6米、6.3米、5.5米、6.7米和5米。每层的设备荷载大都集中在中间位置,顶层一台设备的重量就接近100吨,因而中间柱子的受力最大。

  笔者先按9根柱子均采用轧制H型钢试算,经过对各种工况下的计算结果进行分析比较,中间柱子在梁柱节点处受力较大:一是“节点域”不能满足要求1,补强后仍无法满足《钢结构设计规范》GB50017-2003第7.4.2条的要求,即节点域的强度和局部稳定不能满足规范要求。二是不能满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第8.2.8条的要求,即按照“强连接弱构件”的原则,在地震作用下按地震组合内力进行弹性设计时,极限承载力验算不能满足2。经过笔者多次试算,采用国标《热轧H型钢和剖分T型钢》GB/T11263-1998中HW400x400,均不能满足要求。从既经济又合理的角度考虑,笔者将该柱改为500x500的箱型柱,经过计算,上述两条均能满足,而且用钢量基本接近,但受力状态却是明显的改善。

  这是因为“H型钢柱”,只有一个强轴,该处的柱子节点无论是腹板还是翼缘受力都比较复杂,因而出现上述不满足规范的情况。

  而“箱型柱”的受力在四个方向均是强轴,两轴的抵抗矩相等,特别是本工程中间这个柱子,四个方向的力都集中到这个柱子上,钢梁与柱子相连接处的节点受力较大。

  但由于箱型柱有它的受力特点,能较好的解决这个问题,因而是比较合理的受力结构体系。

  但很多业主甚至是有些工程技术人员对“箱型柱”的了解很少,甚至闻所未闻,更有甚者是很多人不知道箱型柱里面的加劲板(隔板)是如何焊进去的,所以有时不被接受。由于笔者所承担的工程的特点,曾在近10套化工装置中采用过箱型柱,在工程实际中就遇到了这样的问题。

  前段时间笔者与一些同行们去工厂参观了箱型柱的加工制作过程:

  箱型柱的焊接必须在工厂加工,不能在现场焊接,因为这是一套专门加工制作箱型柱的流水线,该生产线主要由双弧双丝CO2气体保护打底焊机、三弧三丝埋弧焊机、电渣焊机、端面铣床、移动式导轨钻及输送辊道等组成。