專利名稱：橫梁末端焊接準(zhǔn)備的制作方法
背景和發(fā)明概述本發(fā)明(結(jié)構(gòu)和方法)涉及在工字梁末端和連接橫梁的末端部件之間的連接界面背景下的結(jié)構(gòu)焊接準(zhǔn)備，其用于在建筑框架結(jié)構(gòu)中將橫梁連接到柱狀物上。
在鋼建筑框架的構(gòu)造中，諸如多層建筑的框架的構(gòu)造中，工字梁的末端被緊固到柱狀物側(cè)面，這是在此橫梁末端和合適鄰接的橫梁端部連接結(jié)構(gòu)之間直接進(jìn)行焊接連接的典型方式。在用于建立此焊接的準(zhǔn)備中，還常見的是在工字梁的末端從凸緣的長的橫向邊緣移除材料以構(gòu)筑容納焊接材料的槽，用于當(dāng)橫梁末端與打算焊接連接的橫梁端部結(jié)構(gòu)配合緊密時。另外，通常增加引入板和引出板以延伸槽端部為了保證在整個凸緣寬度的全焊接部分。而且，慣例是增加支撐棒以有助于獲得全-部分焊接，并避免熔化的焊料流過橫梁末端的連接區(qū)域。
涉及使用附加板和支撐棒的實(shí)施方式建立了準(zhǔn)備焊料的額外步驟，增加了建筑費(fèi)用，并導(dǎo)致進(jìn)一步的花費(fèi)，其中這種板和棒最終必須被移除，如通過磨光的方式，以排除焊縫附近可能存在的應(yīng)力增大區(qū)。
本發(fā)明以簡單、有效和可實(shí)施的方式設(shè)法解決了這些問題。
本發(fā)明的優(yōu)選的和最佳模式的實(shí)施方案和實(shí)施方式涉及細(xì)長的，焊接-材料-接收槽，其在橫梁末端焊接到的橫梁連接末端部件內(nèi)，而不是在橫梁末端的凸緣自身內(nèi)。這些槽被定位以便直接面對，并與工字梁凸緣對準(zhǔn)，以及該槽被制備成具有包括橫向延伸過橫梁凸緣的側(cè)緣的相對的末端區(qū)域的長度。這些末端區(qū)域用作熔化焊料的引入和引出區(qū)域，且以這種方式做以便省去任何附加的引出等的板。
在本發(fā)明變化的形式中，所提及的槽末端區(qū)域以這樣的方式形成，它們形成了用于熔化的焊料的帶壁的、密封袋。
當(dāng)下面的詳細(xì)描述與附圖結(jié)合起來理解時，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法所提供和獲得的這些和其它特征和優(yōu)勢將顯而易見。


圖1是一部分建筑框架結(jié)構(gòu)的簡化的、不完整的等軸測視圖，該結(jié)構(gòu)包括通過連接橫梁的末端部件四個細(xì)長的工字梁連接到的豎直柱狀物，該末端部件通過連接界面被連接到所示的這些橫梁末端，而連接界面包括根據(jù)本發(fā)明的方式進(jìn)行的橫梁末端的焊接準(zhǔn)備。
圖2是通常顯示了圖1中心部分的放大的細(xì)節(jié)部分。
圖3是通常沿圖2中的線3-3截取的截面圖。
圖4是進(jìn)一步放大的、不完整的等軸測視圖，顯示了一個橫梁的末端和一個連接的末端部件。
圖5是由圖4中通常以箭頭5標(biāo)示的方向截取的仍被進(jìn)一步放大的、不完整的視圖。
圖6是圖5中通常沿線6-6截取的不完整的截面圖，以及其中結(jié)構(gòu)的某些部分被隱去為了包含此圖的完整尺寸。
圖7和8分別是有點(diǎn)類似于圖4和6的放大圖，顯示了本發(fā)明的變化形式。
發(fā)明的詳細(xì)描述在附圖中從包括在圖1-3中的開始，由10標(biāo)示的是一部分多層建筑框架，其包括豎直中空的、正方形截面的柱狀物，其中一個以12不完整地顯示，水平互接的工字梁，其中四個以13、14、15、16不完整地顯示，以及內(nèi)部和外部力矩和重力載荷傳遞軸環(huán)結(jié)構(gòu)組，如由18所示的，其作用是形成柱狀物和橫梁之間的結(jié)點(diǎn)連接。柱狀物的長軸顯示為12a。橫梁13、14、15、16的各長軸顯示為13a、14a、15a、16a。
在各軸環(huán)結(jié)構(gòu)組中，內(nèi)軸環(huán)，如被以全焊的方式焊接連接到柱狀物12的四個外表面上的內(nèi)軸環(huán)18a，并固定到其上，通過凹凸的、重力鎖合匹配的下部結(jié)構(gòu)(這里并未具體詳述)的是外軸環(huán)，如外軸環(huán)18b，其被角夾固定到相匹配的內(nèi)軸環(huán)上并處于其周圍。這些軸環(huán)結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)并不形成本發(fā)明的任何部分。但是與本發(fā)明相關(guān)的事實(shí)是外軸環(huán)18b，或者說如果這里不采用軸環(huán)結(jié)構(gòu)，其它一些采用通常平面的橫梁端部末端部件的結(jié)點(diǎn)連接形式由四個通常是平面的部件組成。諸如這里被稱為部件18c，其形成了通過根據(jù)本發(fā)明的焊接準(zhǔn)備焊接到工字梁末端的連接橫梁的末端部件。這些焊接準(zhǔn)備，其在圖2和圖3中被通常顯示(僅僅示意性的)為黑色特征19的焊料填充(如圖2和圖3所示)。這些焊接連接所處的位置形成了這里被統(tǒng)稱的連接界面。現(xiàn)在顯而易見，這種連接橫梁的末端部件的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)并不是實(shí)施本發(fā)明的關(guān)鍵，除了以下事實(shí)(a)每一個這種部件顯示了連接到工字梁末端的通常平面的橫梁連接的側(cè)表面(或延伸面)，如側(cè)面18d，以及(b)此側(cè)面特征在于面向橫梁的延伸面橫跨這里被稱為工字梁末端覆蓋區(qū)(footprint)，其將被焊接到此部件(參見圖3中通常由F標(biāo)示的橫梁覆蓋區(qū))。
現(xiàn)在本發(fā)明提議的焊接準(zhǔn)備(19)將特別僅參考橫梁13和在附圖中被標(biāo)簽的單末端部件18c來詳細(xì)描述。這里提供了用于各工字梁的兩種這樣的焊接準(zhǔn)備和連接方式，這些準(zhǔn)備和連接方式中的兩種，用于橫梁的上部和下部的被詳細(xì)顯示在圖2-6中。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的焊接準(zhǔn)備的非常特別的一個優(yōu)選的和最佳模式(實(shí)施方案)的形式顯示在這些圖中。為了說明和描述的簡便，橫梁13和末端部件18c在圖4中顯示的方位和它們在圖1和圖2中顯示的方位不一樣。
特別注意圖4-6，這里在工字梁13和具有連接橫梁的側(cè)表面或延伸面18d的末端部件18c之間有兩種以19顯示的焊接準(zhǔn)備(帶焊接點(diǎn))。橫梁13的整個末端表面或延伸面是平面的且處于基本上垂直于橫梁長軸13a的共平面22(參見圖5和6)。沒有移除凸緣材料。
所示的橫梁末端13焊接到的末端部件18c上合適形成的是上部和下部焊接材料接收槽24、26。可以看到，這些槽面對面地設(shè)置在鄰近橫梁13上的凸緣的末端。優(yōu)選地，這些槽24、26具有L2(特別參見圖4)，其大于橫梁凸緣的所定義的，共同的橫向尺寸L3(還參見圖4)。此重要的結(jié)果是槽24、26占據(jù)槽24內(nèi)分開的末端區(qū)域24a、24b，其橫向延伸超過橫梁凸緣的側(cè)緣。根據(jù)本發(fā)明，這些區(qū)域的功能是作為引入和引出區(qū)域或地帶或口袋，用于沿著槽24、26的其它部分容納如以28顯示的熔化焊料(現(xiàn)在硬化了)。應(yīng)該注意到這些末端區(qū)域的存在并不要求任何附加的引入板和引出板，這些末端區(qū)域使得沿著橫梁凸緣的整個橫向尺寸形成整體強(qiáng)度，整個凸緣寬度的焊接。區(qū)域24a、24b的提供確保了與開始或結(jié)束焊接過程相關(guān)的焊接整體中的可能變化存在于直接沿著凸緣寬度的臨界區(qū)的外面和外部。另外，這些提供的引入和引出槽區(qū)域并不要求任何焊接后的處理以排除可能的應(yīng)力增大區(qū)。
各槽24、26沿著其各自的末端區(qū)域，如末端區(qū)域24a、24b形成了根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的一種焊接準(zhǔn)備的形式。
未顯示在附圖中，又未形成本發(fā)明部件的是額外的焊縫，其將腹板13b的相對的垂直側(cè)面連接到焊接準(zhǔn)備區(qū)之間的垂直區(qū)域內(nèi)的表面延伸面18d。在圖6中以29顯示的是合適的角焊縫，其被合適地建立在通常顯示的區(qū)域內(nèi)。
目前為止，這里描述的構(gòu)筑本發(fā)明結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實(shí)施可以描述為包括下述步驟(a)準(zhǔn)備橫梁末端以使它的兩個凸緣位于垂直于橫梁長軸的基本上共有的平面；(b)準(zhǔn)備末端部件的橫梁連接的側(cè)表面，其帶有與橫梁凸緣相面對的上部和下部細(xì)長的焊接材料接收槽；(c)以彼此相對地方式合適地定位準(zhǔn)備好的橫梁末端和準(zhǔn)備好的末端部件；以及(d)用熔化的焊料填充槽來形成焊接連接，這樣將橫梁和末端部件連接。
可選擇的附加步驟的更詳細(xì)的描述包括建立所提到的槽以具有大于面對橫梁凸緣的寬度，這樣以提供熔化的焊接材料的引入和引出區(qū)域。
在焊接過程中，優(yōu)選地，橫梁末端和末端部件被定向以便利用重力完成焊接。一種是焊縫，這樣優(yōu)選首先形成于沿著一個橫梁凸緣長度的焊接準(zhǔn)備中，然后將結(jié)合的橫梁和末端部件繞橫梁長軸旋轉(zhuǎn)180°以容納沿著其它凸緣的長度形成的其它焊接準(zhǔn)備中的焊接原料。
圖7和8闡釋了本發(fā)明的稍微改動的形式和實(shí)施方式。在本發(fā)明的此形式中，又一次以18c標(biāo)識的橫梁連接末端部件可采用有些不同結(jié)構(gòu)的一對帶有槽，諸如槽30的上部和下部焊接準(zhǔn)備來進(jìn)行。這樣，每個槽30(與槽24、26相比)的不同的、可替換的形狀很清楚地顯示在這兩個圖中。然而先前描述的在末端區(qū)域的位置，如末端區(qū)域24a、24b的槽24、26是有效的“開放式端部”，對于槽30內(nèi)相對比的區(qū)域30a、30b，這并不是這樣。區(qū)域30a、30b至少部分地被末端部件18c上的兩個分開的壁(參見30c、30d)界定為帶壁腔體或口袋。這些壁被沿著基本上垂直于末端部件18c的名義平面(nominal plane)18e的線，如線32分開。
優(yōu)選地，橫梁中部腹板13b的較短長度L1(參見圖8)被隱去以提供腹板凹陷區(qū)13c。此凹陷區(qū)提供了用于橫梁凸緣的間隙以便利地延伸進(jìn)焊接準(zhǔn)備槽，并延伸過隔板，如槽30上的隔板30e(參見圖8)的上方。當(dāng)然，在這種設(shè)置中，腹板13b的末端延伸面與兩個凸緣的末端延伸面并不共平面。
在本發(fā)明的變化中，工字梁凸緣不被移除以適應(yīng)焊接。而且，不要求或不采用額外的引出板。
本發(fā)明的另一種形式，目前描述的其兩種可用的變化涉及在橫梁末端部件的表面上建立的細(xì)長的垂直通道，其在兩個準(zhǔn)備好的焊接準(zhǔn)備槽(上和下)的相對端的開口之間延伸，并具有可適合橫梁的中部腹板(類似腹板13b)能自由插入的橫向?qū)挾?。在這種形式中，橫梁的整個末端處于共平面內(nèi)，凸緣將會在兩個槽內(nèi)的區(qū)域上方延伸，該區(qū)域類似于剛提到的隔板30e。
涉及本發(fā)明變化形式的一個附加的實(shí)施步驟是在具有分開的壁的各末端預(yù)先形成焊接準(zhǔn)備槽，該壁界定了用于容納開始和引出熔化焊料的帶壁腔體。
因此，雖然本發(fā)明已經(jīng)描述和闡釋了優(yōu)選的和最佳模式的執(zhí)行方式和實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解可以進(jìn)行其它變化和修改并不背離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種將細(xì)長結(jié)構(gòu)工字梁焊接到起初是分開的、通常是平面的中的橫梁連接末端部件側(cè)表面的方法，其中所述橫梁連接末端部件的橫梁連接側(cè)表面是計(jì)劃中的，所述工字梁和末端部件以一種方式彼此連接，從而所述末端部件橫跨所述橫梁的整個末端覆蓋區(qū)，所述方法包括在準(zhǔn)備所述主體橫梁末端時，應(yīng)確保所述橫梁中的所述兩個凸緣終止于所述相關(guān)聯(lián)橫梁的末端，所述凸緣末端延伸面處于基本相同的平面，且此平面被設(shè)置為基本上垂直于所述橫梁的長軸；準(zhǔn)備所述末端部件的橫梁連接的側(cè)表面具有一對分開的、細(xì)長的槽，所述槽被布置為，當(dāng)在所述橫梁和部件被引入準(zhǔn)備用于連接的合適的相對位置時，基本上直接面對所述凸緣延伸面，以及在那些相對位置形成后，進(jìn)行焊接連接，其焊接材料基本填充所述槽，從而在所述橫梁和部件之間建立焊接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述準(zhǔn)備好的槽被建立成具有足夠長度，在所述橫梁末端和部件之間的所述相對位置被建立后，其使各槽的相對的末端區(qū)域橫向延伸超過面向所述槽的所述凸緣的相對側(cè)邊緣，此區(qū)域形成了焊接的引入和引出區(qū)，以及所述焊接連接的形成過程包括焊接材料的填充和所述區(qū)域的利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中各槽內(nèi)的所述引入和引出區(qū)域的形成是以這種方式實(shí)現(xiàn)的，即每個的末端至少部分被一對細(xì)長的，相對的，且分開的壁界定，其沿著通常與所述末端部件的所述平面垂直設(shè)置的線被分開。
4.一種焊接連接界面被置于細(xì)長的結(jié)構(gòu)工字梁和基本上是平板形狀的橫梁連接末端部件的橫梁連接側(cè)表面之間，所述工字梁具有分開的凸緣和插入的中心腹板，所述橫梁連接末端部件的側(cè)表面的尺寸橫跨所述橫梁的整個末端覆蓋區(qū)，以及其中所述主體橫梁末端至少部分地由基本上全部共平面的、具有末端的細(xì)長凸緣界定，所述凸緣處于基本上垂至于所述橫梁的長軸的平面，所述界面包括一對形成于所述末端部件中的分開的、細(xì)長的槽，該槽直接面對所述凸緣的所述末端，以及焊接材料基本上填充所述槽并且結(jié)構(gòu)上結(jié)合并連接所述橫梁和所述末端部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的界面，其中各所述凸緣具有分開的相對邊緣，在所述邊緣之間具有確定的橫向尺寸，以及所述相關(guān)聯(lián)的對面的槽具有分開的末端區(qū)域，其橫向延伸超過所述邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的界面，其中各所述末端區(qū)域至少部分地被一對細(xì)長的、分開的和相對的壁界定，其沿著通常與所述末端部件的所述平面垂直設(shè)置的線被分開。
全文摘要
在結(jié)構(gòu)工字梁末端和橫梁－柱狀物連接的末端部件之間焊接的準(zhǔn)備，其中橫梁凸緣材料未被移除以參與構(gòu)建焊接槽。相反，在末端部件上建立焊接槽的空間，且此槽被制備成足夠的全部長度以建立熔化焊料的引入和引出區(qū)域，此區(qū)域從凸緣的相對的橫向末端橫向向外延伸。可以在橫梁凸緣和連接的末端部件之間獲得整個部分焊接而無需使用任何引入板和引出板，而且也無需采用常規(guī)方法所用的支撐棒。
文檔編號E04B1/24GK101018918SQ200480042862
公開日2007年8月15日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者羅伯特·J·西蒙斯 申請人:羅伯特·J·西蒙斯