異型多腔體巨型鋼柱焊接技術(shù)2016

異形多腔體體巨型鋼柱柱焊接技術(shù)2016.11目錄contents技術(shù)背景1研究探索2成果價(jià)值3第一部分技術(shù)背景一、技術(shù)背背景（一）技術(shù)術(shù)依托

天津117大廈結(jié)構(gòu)體系：鋼筋混凝土核心筒+巨型外框架結(jié)構(gòu)。巨型外框架傳力路徑：樓面鋼梁→次框架柱→環(huán)帶桁架→巨型鋼柱。巨型鋼柱焊接質(zhì)量意義重大巨型鋼柱為為大樓之基基、承載之之重一、技術(shù)背背景（二）焊接接體量最大截面：：22.4××24m最大板厚：：120mm材質(zhì)：Q345GJC，Q390GJC焊接量：2200t，所用焊絲絲可圍繞地球6圈地下室截面面地上截面一、技術(shù)背背景（三）焊接接空間最小施焊空空間200mm一、技術(shù)背背景（四）焊接接環(huán)境60℃粉塵排風(fēng)扇冷風(fēng)機(jī)冰塊一、技術(shù)背背景巨型鋼柱的的腔體數(shù)量量、分段拼拼接單元、、焊縫填充充量均為世界之最。如此復(fù)雜的的異形多腔腔體巨型鋼鋼柱的焊接接技術(shù)，國國內(nèi)外尚無研究。（五）技術(shù)術(shù)對(duì)比深圳平安巨巨型柱廣州東塔巨巨型柱第二部分研究探索二、研究探探索（一）目標(biāo)標(biāo)品質(zhì)保障焊縫質(zhì)量焊后精度焊接應(yīng)力控制二、研究探探索（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案超厚板精密密切割技術(shù)術(shù)保證巨型鋼鋼柱外形尺尺寸，制作源頭控控制精度。。1、原材尺寸寸的限制二、研究探探索（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案2、焊接空間間的設(shè)計(jì)最優(yōu)空間設(shè)設(shè)置坡口方向的的選取，隔板后焊、、開預(yù)留洞洞。坡口開在空空間大側(cè)后焊板預(yù)留孔二、研究探探索（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案3、焊縫填充充的優(yōu)化全熔透→半半熔透焊縫余高可可保證焊縫縫強(qiáng)度等強(qiáng)強(qiáng)降低焊縫填填充量，控控制變形提高經(jīng)濟(jì)效效益T型接頭焊縫縫二、研究探索形式橫焊縫：?jiǎn)螁芜匳形坡口立焊縫：雙雙邊V形坡口坡口角度：：35°優(yōu)勢(shì)減少焊接填填充量保證全熔透透焊縫質(zhì)量量是一種平衡衡了質(zhì)量與與經(jīng)濟(jì)的坡坡口形式。。橫焊縫焊接接立焊縫焊接接橫焊縫立焊縫（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案3、焊縫填充充的優(yōu)化對(duì)接接頭焊焊縫帶有余高的的半熔透焊焊縫可與全全熔透焊縫縫達(dá)到等強(qiáng)效果。全熔透半熔透ANSYS數(shù)值模擬二、研究探探索（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案3、焊縫填充充的優(yōu)化二、研究探探索（二）深化化設(shè)計(jì)解決決方案VST型接頭十字接頭開口單元對(duì)接接頭土字接頭閉口單元4、分段焊接接接口處理理同一截面的的焊縫盡量量同時(shí)焊接接—避免熱量不不均產(chǎn)生變變形。二、研究探探索（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究1、焊接部署署-焊接原則12分步驟焊接接時(shí)，先焊焊長(zhǎng)度較長(zhǎng)長(zhǎng)、填充量量較大的焊焊縫，后焊焊長(zhǎng)度較短短、填充量量較短的焊焊縫—減小殘余應(yīng)應(yīng)力。對(duì)稱位置應(yīng)應(yīng)對(duì)稱焊接接—升溫與降溫溫對(duì)稱均勻勻，控制變變形。3巨柱單元共共性：同時(shí)存在同同一節(jié)間立立焊縫、上下節(jié)間橫橫焊。方案一方案二原則：對(duì)于于多腔體多多單元組拼拼焊接，同同一節(jié)單元元先立焊后橫橫焊，可有效的的降低殘余余應(yīng)力。二、研究探探索（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究1、焊接部署署-焊接順序二、研究探探索焊工二在焊焊工一收弧弧位置起弧弧，開始施施焊，同時(shí)時(shí)焊工一開開始第二道道焊縫的施施焊焊工一開始始第一道焊焊縫的施焊焊焊工三在焊焊工二收弧弧位置起弧弧開始施焊焊，同時(shí)焊焊工二接焊焊工一第二二道焊縫，，焊工一開開始第三道道焊縫的施施焊（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究1、焊接部署署-多層多道焊焊二、研究探探索分段焊接頭頭處的每道道焊縫應(yīng)錯(cuò)錯(cuò)開至少50mm的間隙，避避免接頭全全部留在一一個(gè)斷面。。焊道分段接接頭處理（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究1、焊接部署署-分段接頭處處理先立后橫較較比先橫后后立的順序序殘余應(yīng)力力更小而均均勻，高應(yīng)應(yīng)力區(qū)域面面積會(huì)減少少40%~50%。焊接部署前前焊接部署后ANSYS數(shù)值模擬二、研究探探索（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究2、焊接應(yīng)力力數(shù)值模擬擬二、研究探探索“西”字型型截面的焊焊接（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究3、典型截面面焊接STEP1因腔體空間間狹小，若若內(nèi)外同時(shí)時(shí)焊接，則則腔體內(nèi)部部的溫度過過高，人員員無法操作作，因此腔腔體內(nèi)外的的的焊縫必必須分開焊焊接。腔體外圍焊焊縫長(zhǎng)度和和填充量較較大，所以以先焊接外外圍焊縫。STEP2二、研究探探索“日”字型型截面的焊焊接（三）焊接接應(yīng)力、變變形控制研研究3、典型截面面焊接STEP1長(zhǎng)度方向的的焊縫較長(zhǎng)長(zhǎng)，達(dá)到4.5米。為防止止由于焊接接長(zhǎng)度過長(zhǎng)長(zhǎng)，造成焊焊縫收尾溫溫度不均，，焊接殘余余應(yīng)力難以以釋放。長(zhǎng)長(zhǎng)度超過2米的焊縫需需要進(jìn)行多多人多段焊焊接。每名名焊工的施施焊長(zhǎng)度不不宜大于1.5米STEP2二、、研研究究探探索索雙三三角角截截面面的的焊焊接接（三三））焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力、、變變形形控控制制研研究究3、典典型型截截面面焊焊接接STEP1腔體體內(nèi)內(nèi)部部隔隔板板橫橫縱縱交交錯(cuò)錯(cuò)的的情情況況下下，，人人員員在在焊焊接接過過程程中中，，四四周周的的隔隔板板盡盡量量不不要要同同時(shí)時(shí)施施焊焊，，以以免免由由于于環(huán)環(huán)境境溫溫度度高高造造成成操操作作人人員員的的不不適適。。STEP2STEP3二、、研研究究探探索索（三三））焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力、、變變形形控控制制研研究究4、焊焊接接變變形形控控制制措措施施花籃籃螺螺栓栓微微調(diào)調(diào)焊接接約約束束板板工藝藝隔隔板板加加設(shè)設(shè)合理理拼拼裝裝順順序序變形形控控制制二、、研研究究探探索索（三三））焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力、、變變形形控控制制研研究究5、焊焊接接應(yīng)應(yīng)力力控控制制措措施施焊前前預(yù)預(yù)熱熱層間間溫控控電加加熱熱后熱熱處處理理超聲聲波波應(yīng)應(yīng)力力消消除除應(yīng)力力消消除除第三三部部分分成果果價(jià)價(jià)值值三、、成成果果價(jià)價(jià)值值（一一））實(shí)實(shí)施施效效果果焊縫縫一一次次合合格格率率99.5%巨柱柱變變形形5mm以內(nèi)內(nèi)去處處殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力80%以上上專利利2項(xiàng)中建建總總科科學(xué)學(xué)三三等等獎(jiǎng)獎(jiǎng)科技技鑒鑒定定：：國國際際領(lǐng)領(lǐng)先先論文文2篇省部部級(jí)級(jí)工工法法2項(xiàng)，，企企業(yè)業(yè)工工法法1項(xiàng)天津津市市建建設(shè)設(shè)系系統(tǒng)統(tǒng)QC一等等獎(jiǎng)獎(jiǎng)三、、成成果果價(jià)價(jià)值值（二二））創(chuàng)創(chuàng)優(yōu)優(yōu)成成果果巨型型鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)是是近近年年發(fā)發(fā)展展起起來來的的的的超超高高層層建建筑筑體體系系。。其其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式具具有有巨巨大大抗抗側(cè)側(cè)剛剛度度、、充充分分發(fā)發(fā)揮揮材材料料性性能能等等優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)。。巨巨型型鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的發(fā)發(fā)展展為為本本技技術(shù)術(shù)提提供供了了廣廣闊闊市市場(chǎng)場(chǎng)前前景景。。目目前前本本技技術(shù)術(shù)已已成成功功應(yīng)應(yīng)用用于于北北京京中中國國尊尊項(xiàng)項(xiàng)目目。。中國國尊尊巨巨型型柱柱三、、成成果果價(jià)價(jià)值值（三三））推推廣廣應(yīng)應(yīng)用用中國國尊尊三、、成成果果價(jià)價(jià)值值（四四））經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)社社會(huì)會(huì)效效益益社會(huì)會(huì)效效益益經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益提高高焊焊縫縫質(zhì)質(zhì)量量，，降降低低返返修修率率，，節(jié)節(jié)省省焊焊絲絲量量，，節(jié)節(jié)省省人人工工，，縮縮短短工工期期，，綜綜合合效效益益1014.3萬元元社會(huì)會(huì)關(guān)關(guān)注注度度高高，，變變形形控控制制效效果果好好，，得得到到業(yè)業(yè)主主、、監(jiān)監(jiān)理理一一直直好好評(píng)評(píng)，，為為今今后后異異性性多多腔腔體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)提提供供了了可可行行性性三、、成成果果價(jià)價(jià)值值（五五））未未來來的的持持續(xù)續(xù)