本發明涉及建筑鋼結構安裝施工技術領域，特別涉及一種鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法。

背景技術：

隨著城市建筑用地的日益緊張以及建造成本的逐日劇增，各塔樓之間為了交通方便和立面造型美觀，空中大跨度重型連廊也隨之增多，對于跨度大，高度高的建筑，使用液壓整體提升的方式是首選，但鋼連廊的形式各異，重量不一，合適的提升方法必須兼顧成本、安全性以及施工簡便性。

鋼連廊大多處在高層建筑之間，封閉式設計。在安裝有鋼連廊的建筑結構中，鋼連廊都是十分重要的部位之一，主要是因為它的受力相對復雜。鋼框架連廊要協調兩端建筑結構主體的變形，在綜合施工荷載的作用下承擔較大的內應力。鋼連廊提升至標高后與兩端建筑結構的連接方式、施工步驟處理是整個鋼連廊結構提升操作中最至關重要的環節，若處理不當，會為結構的整體安全性埋下隱患。通常情況下，在鋼連廊前期設計時，都要考慮連廊端頭節點在溫度、風荷載以及地震力的作用下的結構變化問題。

在鋼連廊的安裝施工過程中，鋼框架、桁架結構、混凝土等的結構重量荷載和施工荷載將傳遞至桁架結構上下弦桿和預裝段的焊縫中，焊縫中將產生巨大的內應力，應力在建筑長期的使用過程中得不到釋放，這將對焊縫結構造成極大隱患，甚至于造成焊縫結構斷裂，使整個連廊坍塌。因此，如何有效的釋放焊接內應力是鋼連廊提升的關鍵。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法，以解決鋼連廊內應力無法完全釋放為結構的整體安全性埋下隱患的技術問題。

將預裝段改進，桁架結構上下弦桿與預裝段間的焊接固定，改為先鉸接，待上部鋼框架結構和混凝土施工完畢后，即結構荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，以充分釋放施工應力，保證結構安全，提高了鋼連廊結構的穩定性，有效的降低了建筑結構的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種鉸接裝置，設置在鋼連廊的桁架結構19上弦桿5與兩側主體結構15之間，所述鉸接裝置1包括支座段2、后裝段3和后焊帶4，所述支座段2設置在主體結構15上，所述后裝段3一端部與桁架結構19上弦桿5焊接固定，后裝段3另一端部設置有凸塊16，所述凸塊16搭設在支座段2上，并與支座段2鉸接連接；所述后裝段3下部設置有連接接頭17，所述連接接頭17與桁架結構19斜撐桿8焊接固定；所述支座段2與后裝段3之間留有間隙，該間隙為s型，所述后焊帶4設置在s型空隙上。

進一步，所述后焊帶4由四段鋼條拼裝焊接而成，后焊帶4上下端的鋼條長度為200mm。

進一步，所述鉸接裝置1為鋼材，型號為q345b。

進一步，所述后裝段3上設置有傳力鋼板，厚度為50mm。

進一步，所述支座段2上設置有傳力鋼板，厚度為50mm。

本發明還提供一種使用上述鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法，所述鋼連廊連接在已經建好的主體結構15之間，該施工方法包括以下步驟：

步驟1）：按設計圖紙準備鉸接裝置1各部分，在鋼連廊的設計標高處安裝預裝段10和支座段2,在支座段2上設置提升平臺11,并在提升平臺11上設置液壓提升器12；使用塔吊在拼裝胎架14上將鋼連廊的桁架結構19拼裝為整體，并安裝提升加固桿7件，調試液壓提升器12和鋼絞線13，并檢查桁架結構19是否滿足設計要求；

步驟2）：檢查確認無誤后，液壓提升器12采取分級加載的方法進行預加載，利用液壓提升器12帶動鋼絞線13將鋼連廊進行第一次提升，脫離拼裝胎架14，提升至鋼連廊的桁架結構19設計標高；

步驟3）：安裝后裝段3，所述后裝段3一端部與桁架結構19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181，后裝段3另一端部與支座段2鉸接連接；

步驟4）：進行卸載，拆除液壓提升器12和提升平臺11，使用塔吊安裝桁架結構19的上部鋼框架結構9，并進行鋼連廊混凝土樓層板施工；

步驟5）：待荷載全部加載完成后，變形監測數據穩定后，依次焊接：后裝段3下部連接接頭17與桁架結構19斜撐桿8、桁架結構19兩端的下弦桿6與預裝段10、后焊帶4。

進一步，所述步驟3）和步驟5）中鉸接裝置1與桁架結構19的焊接順序具體為：后裝段3一端部與桁架結構19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181；②預裝段10與下弦桿6焊接，即焊縫二182；③后裝段3下部的連接接頭17與斜撐桿8上部焊接固定，即焊縫三183；④斜撐桿8下部與下弦桿6固定，即焊縫四184；⑤將后焊帶4的四條鋼片焊入支座段2與后裝段3之間的s型間隙中，即焊縫五185。

進一步，所述上弦對接應力為103.5n/mm²，應力比為0.3。

進一步，所述后焊帶4焊接完畢后，割除鋼連廊的桁架結構19之間加設的臨時加固桿件7。

進一步，步驟5）施工完畢后對鋼連廊進行探傷檢測和焊縫18的外觀檢查。

本發明的有益效果體現在：

1）本發明的鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法，不同于傳統的鋼連廊安裝焊接方法，不再是提升桁架結構后立即進行焊接，使焊縫一直處于“繃緊”狀態，不良內應力在建筑長期的使用過程中得不到釋放。

2）本施工方法將桁架結構上下弦桿與預裝段改為先鉸接，不進行焊接，待上部鋼框架結構和混凝土施工完畢后，即結構荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，無不良焊接內應力產生，充分釋放了施工應力，保證了結構安全。該方法大大減少了鋼連廊的焊接殘余應力，有效的降低了建筑結構的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

3）用檢測后的數值與常規項目對比，本發明的施工方法消除內應力效果顯著，上弦對接內應力為103.5n/mm²，應力比為0.3。常規方法的上弦對接內應力為200n/mm²，應力比為0.58。本發明中的鋼連廊的鉸接裝置1為我施工單位首創，利用此鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法已經有過現場施工操作，通過驗收測量，內應力消除效果明顯，大大提高了鋼連廊結構的穩定性，有效的降低了建筑結構的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

本發明的鉸接裝置及利用其釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法可以廣泛應用于鋼連廊的提升施工中。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的主要目的和其它優點可通過在說明書、權利要求書中所特別指出的方案來實現和獲得。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

圖1是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法步驟1示意圖；

圖2是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法步驟2示意圖；

圖3是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法步驟3示意圖；

圖4是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法步驟4示意圖；

圖5是鉸接裝置釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法步驟5示意圖；

圖6a是后裝段結構示意圖；

圖6b是后裝段設置上傳力鋼板結構示意圖；

圖7a是支座段結構示意圖；

圖7b是支座段設置上傳力鋼板結構示意圖；

圖8a是后焊帶結構示意圖；

圖8b是后焊帶分解放大圖；

圖9a是后裝段與支座段鉸接示意圖；

圖9b是后裝段與支座段鉸接反面結構示意圖；

圖10a是鉸接裝置示意圖；

圖10b是鉸接裝置反面結構示意圖；

附圖標記：1－鉸接裝置、2－支座段、3－后裝段、4－后焊帶、5－上弦桿、6－下弦桿、7－加固桿件、8－斜撐桿、9-鋼框架結構、10-預裝段、11-提升平臺、12-液壓提升器、13-鋼絞線、14-胎架、15-主體結構、16-凸塊、17－連接接頭、18-焊縫、181-焊縫一、182-焊縫二、183-焊縫三、184-焊縫四、185-焊縫五、19-桁架結構。

具體實施方式

鋼連廊通常由下部桁架結構19和上部鋼框架結構9組成，在鋼連廊的吊裝過程中，鋼框架結構9、桁架結構19、混凝土等的結構重量荷載和施工荷載將傳遞至桁架結構19上、下弦桿6和預裝段10的焊縫18中，焊縫18中將產生巨大的內應力，內應力在建筑長期的使用過程中得不到釋放，這將對焊縫18結構造成極大隱患，甚至于造成焊縫18結構斷裂，使整個連廊坍塌。

為了能夠更好的釋放桁架體系鋼連廊施工過程中的焊接內應力，本申請將預裝段10改進，桁架結構19上下弦桿6與預裝段10間的焊接固定，改為先鉸接，待上部鋼框架結構9和混凝土施工完畢后，即結構荷載和施工荷載加載完畢后再焊接固定，以充分釋放施工內應力，保證結構安全。具體的，本發明提供了一種鉸接裝置1，設置在鋼連廊的桁架結構19上弦桿5與兩側主體結構15之間，所述鉸接裝置1包括支座段2、后裝段3和后焊帶4，所述支座段2設置在主體結構15上，所述后裝段3一端部與桁架結構19上弦桿5焊接固定，后裝段3另一端部設置有凸塊16，所述凸塊16搭設在支座段2上，并與支座段2鉸接連接；所述后裝段3下部設置有連接接頭17（如圖9a、圖9b所示），所述連接接頭17與桁架結構19斜撐桿8焊接固定；所述支座段2與后裝段3之間留有間隙，該間隙為s型，所述后焊帶4設置在s型空隙上（如圖10a、圖10b所示）。鉸接裝置1可以采用型號為q345b的鋼材。后焊帶4由四段鋼條拼裝焊接而成，其中后焊帶4上下端的鋼條長度為200mm。

如附圖6a、圖6b、圖7a、圖7b所示的鉸接裝置1中后裝段3、支座段2的結構示意圖，為了充分的釋放內應力，支座段2有簡單的對接口，后裝段3、支座段2上均設置有厚度為50mm的傳力鋼板。后裝段3、支座段2內部不能只是空殼，這樣很脆弱要加上一些橫豎交叉的傳力鋼板，傳力鋼板根據受力方向設計具體位置，以起到加固傳力、防止鉸接裝置1產生變形的作用。如附圖8a、圖8b所示，鉸接裝置1中設置了200mm寬的后焊帶4。

如附圖1～圖5所示，本發明中鋼連廊結構連接在已經建好的主體結構15之間，采用了地面拼裝鋼連廊的桁架結構19、液壓提升的方法將鋼連廊提升至標高，利用鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法，包括以下步驟：

步驟1）：按設計圖紙準備鉸接裝置1各部分。在鋼連廊的設計標高處安裝預裝段10和支座段2,在支座段2上設置提升平臺11,并在提升平臺11上設置液壓提升器12；在鋼連廊預定安裝位置投影下，使用塔吊在拼裝胎架14上將鋼連廊的桁架結構19拼裝為整體，并安裝提升加固桿件7，調試液壓提升器12和鋼絞線13，并檢查桁架結構19是否滿足設計要求；

步驟2）：檢查確認無誤后，液壓提升器12采取分級加載的方法進行預加載，液壓提升器12伸缸壓力逐漸上調，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續加載到60%，70%，80%，90%，95%，100%。利用液壓提升器12帶動鋼絞線13將鋼連廊進行第一次提升，脫離拼裝胎架14，提升至鋼連廊的桁架結構19設計標高；

施工時需要注意的是：如果桁架結構19在剛開始提升時有移動，需暫停作業，保持液壓設備系統的壓力。對液壓同步提升系統設備進行全面檢查，在確認整體結構的穩定性及安全性絕無問題的情況下，才能開始繼續提升。

在分級加載過程中，每一步分級加載完畢，均應暫停并檢查，如桁架結構19等加載前后的變形情況，以及主樓結構的穩定性等情況。在一切正常的情況下，繼續下一步分級加載。

當分級加載至桁架結構19即將離開拼裝胎架14時，可能存在各點不同時離地的情況，此時應降低提升速度，并密切觀查各點離地情況，必要時做“單點動”提升以確保桁架結構19的水平度。

步驟3）：安裝鉸接裝置1的后裝段3，后裝段3一端部與桁架結構19上弦桿5焊接固定，即焊縫一181，后裝段3另一端部設置有凸塊16，所述凸塊16搭設在支座段2上，并與支座段2鉸接連接。此時，桁架結構19的下弦桿6尚未焊接。

步驟4）：進行卸載，拆除液壓提升器12和提升平臺11。拆除后，整個桁架結構19掛在鉸接預裝段10上，只在鉸接預裝段10上有水平方向的限位，使用塔吊安裝桁架結構19的上部鋼框架結構9，并進行連廊混凝土樓層板施工；

步驟5）：待后續混凝土、二次結構等荷載全部加載完成后，變形監測數據穩定后進行焊接。依次焊接：后裝段3下部連接接頭17與桁架結構19斜撐桿8、桁架結構19兩端的下弦桿6與預裝段10、后焊帶4。具體為：預裝段10與下弦桿6焊接，即焊縫二182；后裝段3下部的連接接頭17與斜撐桿8上部焊接固定，即焊縫三183；斜撐桿8下部與下弦桿6固定，即焊縫四184；最后，將后焊帶4的四條鋼片焊入支座段2與后裝段3之間的s型間隙中，即焊縫五185。

其中，步驟4）中拆除液壓提升器12和提升平臺11，經過設計院復核和多次專家論證，已經成功應用于施工現場；步驟5），針對桁架結構19的特點，結合我們的施工經驗和焊接技術水平，擬采用co2氣體保護半自動焊來完成本工程結構焊接。該焊接方法具有工藝成熟，運用廣泛，氣體保護效果好的特點，可達到良好的焊接效果，能確保本工程的焊接質量。后焊帶4焊接完畢后，割除鋼連廊的桁架結構19之間加設的臨時加固桿7。施工人員需要對鋼連廊的桁架結構19進行探傷檢測和焊縫18的外觀檢查。驗收人員用儀器對鋼連廊的桁架結構19進行內應力檢測。

用檢測后的數值與常規項目對比，本施工方法消除內應力效果顯著，上弦對接內應力為103.5n/mm²，應力比為0.3。常規方法的上弦對接內應力為200n/mm²，應力比為0.58。此鋼連廊的鉸接裝置1為我施工單位首創，利用此鉸接裝置1釋放鋼連廊焊接內應力的施工方法已經有過現場施工操作，通過驗收測量，內應力消除效果明顯，大大提高了鋼連廊結構的穩定性，有效的降低了建筑結構的安全隱患，增加建筑的使用壽命。

以上所述僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內所想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。