一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点及其制作方法

技术领域

本发明涉及高强度材质结构制造技术领域，具体为一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点及其制作方法。

背景技术

随着经济不断发展，高层建筑层出不穷，建筑功能越来越多样化，因此建筑结构设计愈加复杂。作为一种支撑结构，斜拉索结构不仅能有效地增强大跨度结构的支撑力，提高各部分结构之间的紧密连接，从而加强其整体稳定性，故斜拉索结构广泛应用于大跨度建筑和高层建筑领域。

作为斜拉索结构中传递荷载的关键部件，吊耳结构连接着拉索和建筑主体结构，承载着斜拉索的拉力并将其传递到主结构上。因此，因此其材质和制作非常关键，对整个斜拉索结构的稳定性和安全性具有至关重要的影响。

Q460GJ作为一种建筑结构用钢板，其具有强度高、韧性好等优良的综合性能，能承载较大变形和冲击，可作为吊耳结构的首选材料。将Q460GJ与吊耳结构有机结合，可以充分发挥各自的优势，为斜拉索结构提供更好的稳定性和安全性。但是，Q460GJ超厚板厚度范围在60-300mm，100mm板厚比60mm焊接难度成倍增加，在高层建筑中，若吊耳结构采用Q460GJ超厚板进行制作，其在焊接过程中产生的热量和应力会导致钢板严重变形。对于超厚板钢板，其焊接后的矫正难度也成倍增加。此外，由于超板厚的焊接量更多，其板厚方向的约束也会增多，从而使得层状撕裂的风险相应增大。

CN114396121A公开的一种超厚板异形箱型组合拉索节点及其制作方法，它的吊耳安装在两水平箱体的拐角，两个吊耳是相互平行的，吊耳与构架间采用全熔透焊接，坡口处采用清根焊焊接，开设K字型坡口，内侧坡口角度为40°，外侧坡口角度为50°，当它的两吊耳之间具有角度时，焊接无法避免层状撕裂。

为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减少焊接变形，避免层状撕裂的Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点及其制作方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点，包括主梁腹板，与主梁腹板连接在一起的支腿耳板a和支腿腹板a，以及与主梁腹板连接在一起的支腿耳板b和支腿腹板b；支腿耳板a与主梁腹板间形成小于50°的夹角，支腿耳板b与主梁腹板间形成小于40°的夹角；主梁腹板上部设置主梁上翼缘，下部设置主梁下翼缘；主梁上翼缘、主梁下翼缘呈V形；主梁上翼缘、主梁下翼缘设置在主梁腹板与支腿耳板a、支腿耳板b，以及主梁腹板与支腿腹板a、支腿腹板b之间；支腿耳板a和支腿腹板b、支腿耳板b和支腿腹板a之间设置支腿上翼缘、支腿下翼缘；主梁上翼缘与支腿上翼缘相接，主梁下翼缘与支腿下翼缘相接。

通过采用以上技术方案，两个支腿与主梁腹板之间各自形成不同的锐角夹角，将主梁上翼缘、主梁下翼缘设置在主梁腹板与支腿耳板a、支腿耳板b，以及主梁腹板与支腿腹板a、支腿腹板b之间；将支腿上翼缘、支腿下翼缘设置在支腿耳板a和支腿腹板b、支腿耳板b和支腿腹板a之间；使主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘，成为支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b的支撑件，利用现有零件作为焊接固定支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，也节省了辅助材料的加设。

一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：加放各零件的尺寸余量；

步骤2：本体下料，并对支腿耳板a、支腿耳板b、贴板上的销轴孔、塞焊孔做预切割处理；

步骤3：按图纸要求，预热后进行坡口切割作业，两边同时切割，并矫正平直，同时对切割面、坡口面做打磨处理；

步骤4：预先将支腿耳板a、支腿耳板b和贴板焊接成一整体，再做镗孔加工；

步骤5：在胎架上放置主梁腹板，再同步装配支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b；

步骤6：预先装配主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘，使其作为支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b的支撑件，再焊接支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁腹板间的焊缝；焊接的工艺参数为：电流280～300A，电压32～35V，焊接速度22～25cm/min；

步骤7：焊接主梁腹板、支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘间焊缝；

步骤8：装配、焊接BH腹板、加强板、劲板。

通过采用以上技术方案，两个吊耳非对称分布于主梁腹板的两侧，主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘和支腿下翼缘预先装配，使其作为支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b的支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，并将焊接条件设定为电流280～300A，电压32～35V，焊接速度22～25cm/min，通过调整焊接工艺参数减少焊接变形的影响，降低矫正工作量。

优选的，步骤1中，支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁腹板，在宽度方向加放4～6mm，长度按每5m加放8～10mm余量。

通过采用以上技术方案，各板的板材选用板厚100mm，材质为Q460GJC钢板，支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁腹板，均形成T接CP熔透焊，通过加放余量，以弥补焊后宽度、长度收缩量。

优选的，步骤2中，割孔后预留20mm的镗孔预量，即预孔径=实际孔径-20mm。

通过采用以上技术方案，采用预割孔工作，能有效地减少镗孔加工量，从而节约加工成本。

优选的，步骤3中，对切割面、坡口面进行打磨处理，打磨量为1mm。

通过采用以上技术方案，通过表面打磨处理工序，可以预先消除切割表面的切割裂纹。

优选的，步骤4中，贴板四周开设40～45°、熔深18mm的坡口。

通过采用以上技术方案，在贴板四周开设40～45°、熔深18mm的坡口，保证镗孔内壁质量，确保镗孔后支腿耳板a、支腿耳板b与贴板内壁间稳固连接，可避免间隙对内壁质量的影响。

优选的，步骤5中，支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁腹板之间开设的焊缝坡口为40～42°。

通过采用以上技术方案，考虑焊件与被焊件的母材均为板厚100mm且材质为Q460GJC，焊后变形矫正困难，以及受装配、焊接顺序的因素，从实际焊接情况出发，降低坡口角度大小，尽可能减少焊接变形量。

优选的，步骤7中，主梁腹板一侧开设30～35°的单边V型清根坡口，另一侧开设坡口宽度不小于t/2+2、且坡口角度≥30°的单V型清根坡口。

通过采用以上技术方案，主梁腹板、支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘间焊缝存在“丁”字接头，主梁腹板板厚方向上易产生层状撕裂，故主梁腹板在其厚度方向上开设抗层状撕裂坡口，即主梁腹板一侧开设30～35°的单边V型清坡口，另一侧开设坡口宽度不小于t/2+2、且坡口角度≥30°的单V型清根坡口，通过改变焊接接头形式，减小拘束应变，避免层状撕裂的出现。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：

1.本发明两个支腿与主梁腹板之间各自形成不同的锐角夹角，将主梁上翼缘、主梁下翼缘设置在主梁腹板与支腿耳板a、支腿耳板b，以及主梁腹板与支腿腹板a、支腿腹板b之间；将支腿上翼缘、支腿下翼缘设置在支腿耳板a和支腿腹板b、支腿耳板b和支腿腹板a之间；使主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘，成为支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b的支撑件，利用现有零件作为焊接固定支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，也节省了辅助材料的加设。

2.本发明两个吊耳非对称分布于主梁腹板的两侧，主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘和支腿下翼缘预先装配，使其作为支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b的支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，并将焊接条件设定为电流280～300A，电压32～35V，焊接速度22～25cm/min，通过调整焊接工艺参数减少焊接变形的影响，降低矫正工作量。

3.本发明主梁腹板、支腿耳板a、支腿耳板b、支腿腹板a、支腿腹板b与主梁上翼缘、主梁下翼缘、支腿上翼缘、支腿下翼缘间焊缝存在“丁”字接头，主梁腹板板厚方向上易产生层状撕裂，故主梁腹板在其厚度方向上开设抗层状撕裂坡口，即主梁腹板一侧开设30～35°的单边V型清坡口，另一侧开设坡口宽度不小于t/2+2、且坡口角度≥30°的单V型清根坡口，通过改变焊接接头形式，减小拘束应变，避免层状撕裂的出现。

附图说明

图1为本发明X型吊耳节点的结构示意图。

图2为本发明X型吊耳节点的俯视示意图。

图3为本发明支腿耳板、支腿腹板上设置加强板、劲板示意图。

图4为本发明两吊耳非对称布置在主梁腹板两侧示意图。

图中，1、主梁腹板，2、支腿耳板a，3、支腿耳板b，4、支腿腹板a，5、支腿腹板b，6、贴板，7、主梁上翼缘，8、主梁下翼缘，9、支腿上翼缘，10、支腿下翼缘，11、BH腹板，12、加强板，13、劲板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点，包括主梁腹板1，与主梁腹板1连接在一起的支腿耳板a2和支腿腹板a4，以及与主梁腹板1连接在一起的支腿耳板b3和支腿腹板b5。支腿耳板a2在支腿腹板a4上面，支腿耳板b3在支腿腹板b5上面。支腿耳板a2、支腿腹板a4与主梁腹板1间形成48°夹角，支腿耳板b3、支腿腹板b5与主梁腹板1间形成37°夹角；主梁腹板1上部设置主梁上翼缘7，下部设置主梁下翼缘8。

如图2所示，主梁上翼缘7、主梁下翼缘8呈V形；主梁上翼缘7、主梁下翼缘8设置在主梁腹板1与支腿耳板a2、支腿耳板b3，以及主梁腹板1与支腿腹板a4、支腿腹板b5之间；支腿上翼缘9、支腿下翼缘10设置在支腿耳板a2和支腿腹板b5、支腿耳板b3和支腿腹板a4之间。主梁上翼缘7与支腿上翼缘9相接，主梁下翼缘8与支腿下翼缘10相接。支腿耳板a2、支腿耳板b3头部设置贴板6。

如图3所示，支腿耳板a2、支腿耳板b3与主梁上翼缘7之间分别通过加强板12连接。支腿腹板a4、支腿腹板b5上均设有劲板13；一劲板13位于支腿上翼缘9、支腿下翼缘10之间，其余劲板13位于主梁上翼缘7、主梁下翼缘8之间，用于加强各支腿腹板，加强吊耳节点结构。

本申请两个支腿与主梁腹板1之间各自形成不同的锐角夹角，将主梁上翼缘7、主梁下翼缘8设置在主梁腹板1与支腿耳板a2、支腿耳板b3，以及主梁腹板1与支腿腹板a4、支腿腹板b5之间；将支腿上翼缘9、支腿下翼缘10设置在支腿耳板a2和支腿腹板b5、支腿耳板b3和支腿腹板a4之间；使主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9、支腿下翼缘10，成为支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5的支撑件，利用现有零件作为焊接固定支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，也节省了辅助材料的加设。

一种Q460GJ超厚板的梁上X型吊耳节点的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：依据结构形式，考虑焊后变形情况，确定各零件的尺寸余量加放，以弥补焊后宽度、长度收缩量。从Q460GJC材质和板厚方面综合考虑，确定板厚100mm且材质为Q460GJC的支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5与主梁腹板1，均形成T接CP熔透焊，故宽度方向加放4～6mm，长度按每5m加放8～10mm余量。

步骤2：本体下料，并对支腿耳板a2、支腿耳板b3、贴板6上的销轴孔、塞焊孔做预切割处理。割孔后预留20mm的镗孔预量，即预孔径=实际孔径-20mm。预割孔工作，能有效地减少镗孔加工量，从而节约加工成本。

步骤3：按要图纸要求，预热后进行坡口切割作业，注意两边同时切割，以减小变形，并矫正平直，同时切割面、坡口面做打磨处理，打磨量为1mm。采取表面打磨处理，可以预先消除切割表面的切割裂纹。

步骤4：预先将支腿耳板a2、支腿耳板b3和贴板6焊接成一整体，再做镗孔加工，以保证支腿耳板a2、支腿耳板b3、贴板6上销轴孔同心度的要求。其中，为保证镗孔内壁质量，贴板6在四周边缘上开设40～45°、熔深18mm的坡口，确保镗孔后支腿耳板a2、支腿耳板b3与贴板6内壁间稳固连接，避免间隙对内壁质量的影响。

步骤5：在检验合格且具备一定刚度的胎架上，放置主梁腹板1，再同步装配支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5。考虑焊件与被焊件的母材均为板厚100mm且材质为Q460GJC，焊后变形矫正困难，以及受装配、焊接顺序的因素，故支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5与主梁腹板1间焊缝坡口开设为40～42°，从实际焊接情况出发，降低坡口角度大小，以此减少焊接收缩量。

步骤6：预先装配主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9、支腿下翼缘10。主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9、支腿下翼缘10预先装配，使其作为支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5的支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制。接着，焊接支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5与主梁腹板1间的焊缝。由于支腿耳板a2、支腿腹板a4与主梁腹板1间形成48°夹角，而支腿耳板b3、支腿腹板b5与主梁腹板1间形成37°夹角，可见支腿耳板a2、支腿腹板a4与支腿耳板b3、支腿腹板b5为非对称件，焊接时的工艺参数为：电流280～300A，电压32～35V，焊接速度22～25cm/min，通过调整焊接工艺参数，以保证主梁腹板1两侧的相对被焊件产生焊接变形量趋于一致。

步骤7：焊接主梁腹板1、支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5与主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9、支腿下翼缘10间焊缝。主梁腹板1、支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5与主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9、支腿下翼缘10间焊缝存在“丁”字接头，主梁腹板1板厚方向上易产生层状撕裂，故主梁腹板1应在其厚度方向上应开设抗层状撕裂坡口，即在主梁腹板1一侧开设30～35°的单边V型清根坡口，另一侧开设坡口宽度不小于t/2+2、且坡口角度≥30°的单V型清根坡口。通过改变焊接接头形式，减小拘束应变，预防层状撕裂的出现。

步骤8：装配、焊接BH腹板11、加强板12、劲板13。

如图2、4所示，本申请两个吊耳（支腿耳板a2、支腿耳板b3），非对称分布于主梁腹板1的两侧，主梁上翼缘7、主梁下翼缘8、支腿上翼缘9和支腿下翼缘10预先装配，使其作为支腿耳板a2、支腿耳板b3、支腿腹板a4、支腿腹板b5的支撑件，减少焊接变形，有利于结构精度控制，并将焊接条件设定为电流280～300A，电压32～35V，焊接速度22～25cm/min，通过调整焊接工艺参数减少焊接变形的影响，降低矫正工作量。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。