[发明专利]采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点

说明书

采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点。本发明解决了铸造钢与热轧钢两种不同材质的钢构件之间的焊接性不理想，存在异种钢焊接的施工工艺复杂以及现场安装焊接施工时易产生焊接接头质量隐患问题。铸钢本体构件接头与结构主体延伸构件的数量相等设置，铸钢本体构件接头的自由端与对应的结构主体延伸构件焊接为一体，铸钢本体构件接头的自由端与对应的结构主体延伸构件横截面外轮廓尺寸相同设置，结构主体延伸构件与结构主体构件的材质相同设置。本发明将现场钢结构安装施工中铸钢节点本体构件与结构主体构件之间的异种钢焊接连接工序，转换为结构主体构件与结构主体延伸构件之间的同种材质结构钢构件对接焊接。

技术领域

本发明涉及一种建筑钢结构铸钢节点，具体涉及采用CrNiMn高合金焊材与铸焊构造的建筑钢结构复合节点，属于建筑钢结构技术领域。

背景技术

钢结构具有强度高、韧性好、抗震性能好、施工速度快等优点，非常适合现代工程结构向高耸、大跨度和重载发展的需求，工程应用日益增多。在空间结构的发展过程中，钢结构的“连接节点”应用日趋宽泛。随之铸造技术的提高，其中的铸钢节点在我国也日益得到广泛的应用。铸钢节点一般由整体浇铸而成，节点形式灵活，工作性能安全可靠。相对于传统的焊接节点形式(如：钢管相贯节点等)，铸钢节点避免了焊接节点的多条焊缝在节点处的汇集，同时焊缝可布置在离节点核心区较远的位置，减小了焊缝的受力，因而提高了结构的受力性能。

同时，铸钢节点本体构件与结构主体构件的连接方法及其工艺技术，也必然备受关注。钢结构的铸钢节点与主体构件相连接的方法，以焊接连接最为常见。通常钢结构的现场安装施工中，其铸钢节点本体与主体构件的对接端口特征，主要为圆形、矩形或异形结构等几何形状，即不外乎实际都是“管对接”或“板对接”等焊接接头形式。钢结构的铸钢节点材质常见G20Mn5、ZG275-485H等焊接结构用铸钢系列。其碳当量相对偏高(主要计算元素碳含量0.17-0.25％)，供货状态为铸造+热处。钢结构的主体构件材质常用Q345、Q390、Q420、Q460等低合金结构钢系列，其碳当量相对较低(主要计算元素碳含量一般≤0.20％)，供货状态为轧制或轧制+热处理，因此两种材料显微组织不同，晶粒大小不同，焊接性也不同，铸造钢焊接性相对比较差，轧制钢焊接性相对比较好。

在钢结构的铸钢节点与主体构件之间的组对焊接施工中，由于铸造钢与轧制钢两种材质的钢构件，其间的碳当量及其金属显微组织差异较大，相互之间的焊接性也不够理想，作为“异种钢焊接”的施工工艺相对复杂，并易于产生焊接接头的质量隐患。尤其是在现场安装焊接施工的条件下，建筑钢结构铸钢节点本体构件与结构主体构件的异种材料的组对焊接，其对接接头的整体强度、刚度、韧塑性及疲劳性能等技术指标，更易受到焊接材料、焊接位置、现场环境和热处理手段等诸多因素的限制和影响，最终的结果不仅加剧了焊接施工难度，也提高了其建筑施工的综合工艺成本。

综上，铸钢节点本体构件与结构主体构件组对的异种钢焊接的综合工艺技术水平，以及如何保证高品质的“异种钢”焊接接头性能，实际上已成为影响空间结构迅猛发展的技术瓶颈之一，现有申请号为201210058101.5，专利名称为《大型铸钢节点与钢构件的连接方法及结构》的专利文件中公开了一种大型铸钢节点与钢构件的连接结构，并具体公开了如下内容，包括铸钢节点和钢构件，铸钢节点经过渡段与钢构件焊接，铸钢节点的壁厚与钢构件的壁厚之比为3：1-4：1，过渡段与铸钢节点连接端的壁厚为铸钢节点壁厚的75-85％，过渡段与钢构件连接端设有1：2.5-1：3.5的坡度，坡度端口壁厚等于钢构件的壁厚，所述的结构可以解决在大壁厚铸钢节点和小壁厚钢铸件进行焊接的焊缝处时会产生较大的台阶，焊缝宽度加大，焊接残余应力加大，焊接变形量加大，焊接难度增大，对接质量和安装精度都难以控制，外观成型不理想的问题，但是还无法有效解决铸造钢与热轧钢两种材质的钢构件之间的焊接性不够理想，存在异种钢焊接的施工工艺复杂以及现场安装焊接施工时易于产生焊接接头质量隐患的问题。

发明内容