浙江嘉兴中达建设有限公司
摘要：异型钢结构梁柱节点连接传统施工方法采用焊接连接，但无法满足焊接饱满度和垂直度且在实际吊装施工中，施工质量无法得到保障，安装难度大，精确大差；针对这一问题，文章通过研究一种新装置来解决施工中碰到的难点，为今后相同问题提供解决思路。
关键词：施工技术、新装置
1 钢结构工程逐步成为现代建筑结构中的主流方向，加快了施工进度与提升施工效率，加强建筑的稳定性与安全性，促进了建筑行业的不断发展，而有关提高钢柱梁节点焊接饱满度的施工技术还需要更加详细的研究，使其工艺走向更加成熟的方向。
2 在工程建设的过程中，我们以此为突破口，开展了相关研究进行了技术创新。
2.1传统工艺分析
目前钢结构工程梁柱节点的连接方式都是采用焊接连接或者是螺栓连接，但是在施工吊装过程中不好把控梁柱之间的尺寸距离，容易造成焊接的偏位，或者焊接接缝过大，精确度或者垂直度有偏差，不好控制质量。方正的梁柱节点还容易把控，但如果是异型，圆弧形的钢柱梁节点偏差就会过大。
2.2传统工艺施工流程
否 是
采用传统的施工方法不能满足现状需求，需要对工艺进行研究创新。通过查阅专利检索平台及各大学术网站，搜索“内衬伸缩装置”“可调节伸缩节”等直接关键词，共查得如下2个专利文本。
情况统计表
创新需求：能够改善因吊装过程中异形钢结构梁柱节点提高精确度方法或装置 | |||
查询路径：中国知网CNKI、万方数据库、SooPAT专利搜索、国家科技成果网 | |||
查新内容：检索词为“内衬伸缩装置”“可调节伸缩节” | |||
序号 | 名称 | 申请人 | 申请号 |
1 | 一种内衬超高分子量聚乙烯材料的钢塑复合伸缩节 | 山东东方管业有限公司 | 201120574634X |
2 | 一种管道伸缩节 | 河南黑马实业有限公司 | 2021231280019 |
专利一信息表
专利名称 | 一种内衬超高分子量聚乙烯材料的钢塑复合伸缩节 | 专利申请号 | 201120574634X |
文献 主要内容 | 本实用新型是一种内衬超高分子量聚乙烯材料的钢塑复合伸缩节,其特征是在所述的内管、外管的内壁上均设置超高分子量聚乙烯材料内衬层,内管外壁表面要加工光滑,在内管的外壁上设置数条密封盘根,在内管、外管之间再放置一个V型橡胶密封圈,V型密封圈的V型面置于外管内衬层的横截面上,V型密封圈与数条密封盘根共同组成了伸缩节的密封系统,用带突台的法兰压盖将密封盘根、V型密封圈压紧密封于内管与外管之间,将法兰压盖与外管法兰用螺栓紧固,该伸缩节两端设置有连接头;该伸缩节具有结构合理,伸缩自如,密封性好,补偿量大及使用寿命长的特点,同时具有超高分子量聚乙烯材料所具备的耐磨损、耐结垢等特性。 |
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借鉴思路及原理 | 利用内衬套管移动来调节梁柱节点焊接接缝尺寸大小，来补焊加强梁柱节点的刚度以及饱满度。 | ||
专利二信息表
专利名称 | 一种管道伸缩节 | 专利申请号 | 2021231280019 |
文献 主要内容 | 本实用新型公开了一种管道伸缩节，包括第一连接管、第二连接管和锁紧套筒，所述第一连接管沿轴线方向依次包括大径段、中径段和小径段，所述小径段内径与第二连接管内径相同，所述中径段内径与第二连接管外径相同，所述第二连接管从大径段的一端插入，所述锁紧套筒插入第二连接管外壁与大径段内壁之间的缝隙部分，所述锁紧套筒与第一连接管之间设置有限制轴向相对位移的连接螺栓，所述锁紧套筒内壁与第二连接管外径相同，所述锁紧套筒外壁与大径段内壁的接触面为楔形面，且锁紧套筒的插入端均匀设置有涨紧缝，本管道伸缩节能够在安装过程中调节长度，且有效固定两部分之间的相对位置关系，避免震动造成的密封性下降问题。 |
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借鉴思路及原理 | 运用两侧外套管来调节焊接接缝饱满度。 | ||
通过分析设想利用内衬套管滑动来调节箱梁焊接缝尺寸，从而控制吊装过程中造成的焊接偏差，来提高焊接接缝饱满度和精准度，因此决定采用内衬伸缩装置的方案以解决工程异形钢梁柱节点连接难点。
2.3设定目标及目标可行性论证
设定目标
目标设定表
项目 | 目标值 |
目标一 | 异形梁柱节点焊接饱满度合格率≥95% |
目标可行性论证
（1）论证一
论证一信息表
借鉴一文献 | 一种内衬超高分子量聚乙烯材料的钢塑复合伸缩节 |
相应文本截选一 | 本实用新型是一种内衬超高分子量聚乙烯材料的钢塑复合伸缩节,其特征是在所述的内管、外管的内壁上均设置超高分子量聚乙烯材料内衬层,内管外壁表面要加工光滑,在内管的外壁上设置数条密封盘根,在内管、外管之间再放置一个V型橡胶密封圈,V型密封圈的V型面置于外管内衬层的横截面上,V型密封圈与数条密封盘根共同组成了伸缩节的密封系统,用带突台的法兰压盖将密封盘根、V型密封圈压紧密封于内管与外管之间,将法兰压盖与外管法兰用螺栓紧固,该伸缩节两端设置有连接头;该伸缩节具有结构合理,伸缩自如,密封性好,补偿量大及使用寿命长的特点,同时具有超高分子量聚乙烯材料所具备的耐磨损、耐结垢等特性。
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借鉴原理 | 采用内衬管来做为伸缩装置 |
通过借鉴数据进行理论推演 | 现场采用Q355B钢板制作内衬套管，其强度满足规范要求；
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（2）论证二
论证二信息表
借鉴二文献 | 一种管道伸缩节 |
相应文本截选一 | 本实用新型公开了一种管道伸缩节，包括第一连接管、第二连接管和锁紧套筒，所述第一连接管沿轴线方向依次包括大径段、中径段和小径段，所述小径段内径与第二连接管内径相同，所述中径段内径与第二连接管外径相同，所述第二连接管从大径段的一端插入，所述锁紧套筒插入第二连接管外壁与大径段内壁之间的缝隙部分，所述锁紧套筒与第一连接管之间设置有限制轴向相对位移的连接螺栓，所述锁紧套筒内壁与第二连接管外径相同，所述锁紧套筒外壁与大径段内壁的接触面为楔形面，且锁紧套筒的插入端均匀设置有涨紧缝，本管道伸缩节能够在安装过程中调节长度，且有效固定两部分之间的相对位置关系，避免震动造成的密封性下降问题。 |
借鉴原理 | 外套式钢管做伸缩装置调节尺寸。 |
通过借鉴数据进行理论推演 | 两种做法都是采用钢材，在材料合格情况下，都是可以满足要求。 借鉴二数据与借鉴一数据一致。 |
推演结果与目标值的分析 | 刚度，抗弯、抗拉强度满足规定要求，可以实现。 |
通过上述论证，结果能够满足需求，且有足够的资源完成异形梁柱节点的调节装置，因此目标可行性分析结论为：“目标能够实现”。
2.4提出方案并确定最佳方案
（1）提出方案
结合研究思路，决定采用如下方案：
总体方案
方案1 | 内衬可调式伸缩节梁柱节点连接方案 |
借 鉴 思 路 |
演变成
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（2）方案创新性分析
上述方案在网上进行了查新，并未发现有相关文献和专利，证明提出的总体方案具有较好的创新性。
查新情况统计表
查询路径：中国知网 国家科技图书文献中心 SooPAT专利搜索 | ||
1 | 查询内容：检索词“内衬可调式伸缩节梁柱节点连接”“活动式内衬套管” | |
文 献 及 专 利 |
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（3）方案独立性分析
经过第三方查新论证，目前浙江省无相关专利及文献，证明方案具有很好的独立性。
总体方案选定
项目 | 内衬可调式伸缩节梁柱节点连接 | ||
初步设计模型 |
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技术可行性 | 结构性能 | 都采用合格钢材，稳定可靠 | |
加工难度 | 加工难度一般 | ||
小结 | 可行 | ||
耗时 | 拟定计划 | 采购1d--检测1d--切割7d--加工制作7d---焊接安装制作7d | |
情况分析 | 设计简便，施工简便，但加工时间长，需要22天时间。 | ||
创新性 | 定性分析 | 钢板使用广泛，专利查询的大多采用钢板制作，创新性较好 | |
经济合理性评估 | 人工 | 7工*300元=2100元 | 人工+材料+机械=25100元 |
材料 | 20000元 | ||
机械 | 3000元 | ||
结论 | 采用 | ||
（4）方案分解
通过对“内衬可调式伸缩节梁柱节点连接”方案的主要部分的组成形式及应具备的使用功能进行归纳和总结，形成分解方案系统图如下图所示：
方案分解系统图
（5）确定最佳方案
经对比分析，最终确认了“内衬可调式伸缩节梁柱节点连接”为最佳设计方案。
2.5制定对策
对策表
序号 | 对策 | 目标 | 措施 |
1 | 采购合格的Q355B钢板制作内衬管 | 抗拉强度满足规范要求≥355mpa | 实验室检测，做抗拉抗弯试验 |
2 | 焊接制作内管箱梁670*225*12mm | 控制制作尺寸±5mm | 国标厂家采购，专业人员用千分尺测量 |
3 | 试运行 | 满足使用要求。 | 起吊安装，在现场安装焊接调试 |
2.6对策实施
是
否
异形钢柱梁节点连接方案实施方案流程图
此为方案的流程图，明确各个流程对应的对策实施项目，要求在过程中对各项实施目标严格把控。1：选用合格的Q355B钢板制作内衬管并进行实验室检测，做抗拉抗弯试验对采购的钢板进行测试，试验报告应能反映钢材的质量满足使用要求2：焊接制作内管箱梁670*225*12mm专业人员用千分尺测量通过落实生产内衬箱梁，控制制作尺寸±5mm。测量加工尺寸在可控范围内，且处于稳定状态。3.试运行起吊安装，在现场安装焊接调试应对现场吊装安装好的钢梁进行了焊缝饱满度的外观检测，焊缝饱满度达98%，所以较好解决了钢柱梁节点焊接饱满度的施工难点。
三、结语
本篇文章通过借鉴类似专业的知识、技术、经验，以提高工程质量，节约施工成本为目的，设定目标值，进行数据分析，整理，成功研制了一种提高钢柱梁节点焊接饱满度的新装置实现了目标，为今后相同问题提供解决思路，提供了有益参考。
参考文献：[1]姜殿忠 张发荣 何志涛 程登 金欣 王笛 复杂组合钢柱节点焊接工艺探究及应用[J] 金属加工(热加工). 2016(12)
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