北京某超高層綜合樓焊接施工技術

北京某超高層綜合樓焊接施工技術**A階段主樓焊接施工中，解決了巨型截面柱焊接變形控制、鋼板墻超長焊縫焊接、各個斜向位置焊接、厚板負溫度焊接以及伸臂桁架焊接等難題，獲得了較高的焊接質量。1工程概況**A階段主樓工程位于北京東三環(huán)與**大街交匯處西北角，主樓高330m。目前是北京最高的單體鋼結構建筑。**主樓結構為鋼結構，用鋼量5萬t．地下3層，地上74層，屋頂設有停機坪。平面外輪廓尺寸在地面層約55．3m×55．3m，至74層時收到約44m×44m。主樓結構分為核心筒和外框筒，核心筒為型鋼混凝土鋼板墻支撐結構，型鋼巨型柱與實腹式工字形鋼梁及支撐形成支撐框架，核心筒柱柱之間采用鋼板墻和斜撐連接，單鋼板墻采用高強度螺栓連接，雙鋼板墻采用焊接連接。核心簡四個角的位置在地下三層連接有雙鋼板墻，其最高可達15m，雙鋼板墻與鋼柱焊接連接如圖所示。核心簡鋼柱截面由多個工字形、箱形、T形及其他形狀組成的復雜異形截面柱，所用鋼材均為Q345C和Q345GJC。外框簡形狀為平面削角正方形，在6—7層、28—29層、54—56層、69—74層設四道腰桁架，在28—29層以及54—56層腰桁架頂和底分別與核心簡有8道和16道伸臂桁架相連。伸臂桁架為箱形截面。腰桁架的斜桿及所有的框架梁均為H型鋼及箱形截面。鋼材材質為Q345C和Q345GJC；伸臂桁架和腰桁架所用材質為Q345GJD。40mm以上鋼板有Z向性能要求。2焊接工程重點、難點及技術措施2．1焊接重點、難點(1)鋼柱焊接工程量大，截面復雜巨大，焊接變形不易控制。僅以C1一T1為例，鋼柱截面達到2．6m×3．2m，80mm鋼板對接焊縫總長達到11．6m，僅一根鋼柱由14名焊工同時作業(yè)，需12h才能完成焊接。同時厚板組成多種異形截面，焊接位置困難。核心筒鋼柱截面多為非對稱組合截面，截面形式復雜巨大，板厚達到80mm，截面形式在國內高層結構施工中較少見到，其焊接變形控制沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，因此非對稱異形復雜截面焊接變形控制是本工程的重點難點。(2)腰桁架焊接節(jié)點多而復雜，且鋼柱斜撐多為斜向連接，傾斜鋼柱板最厚為75mm，傾斜角度最大達22°，鋼柱焊接作業(yè)點多而復雜，焊接位置困難，焊接過程長，其焊接變形控制也是本工程的重點、難點。(3)雙鋼板墻超長(15m)立縫及橫縫焊接變形控制。(4)焊接施工跨越整個冬季，冬季特厚板焊接裂紋等缺陷控制也是本工程的重點。(5)合理地確定伸臂桁架焊接時間，以減小壓縮沉降差異對伸臂桁架焊縫內應力的影響。2．2解決措施2．2．1大焊接量解決措施針對現(xiàn)場焊接工程量大的特點，根據(jù)本工程需要配備足夠數(shù)量的優(yōu)秀焊工，在開工之前對現(xiàn)場典型厚板接頭焊接進行專項培訓，進入現(xiàn)場的焊工對典型節(jié)點的焊接必須熟練，且焊接水平穩(wěn)定，焊接質量高。現(xiàn)場采用CO2：氣體保護焊接，焊接效率高、變形小。焊前預熱和焊后后熱保溫采用電加熱，加熱效率高，溫度控制準確。電加熱采用計算機遠程控制，可對復雜截面多點多面同時進行加熱．且在焊接過程中自動控制層間溫度。2．2．2焊接應力及變形控制措施(1)同時對稱輪換焊接核心筒最大的鋼柱由14名焊工同時對稱焊接，該焊接方法能夠保證厚板鋼柱各個面同時收縮，在減小了各個截面焊接變形收縮差異的同時，也為各個焊接面焊接應力的有效釋放提供了條件，減小了焊接應力，從而有效地控制了鋼柱焊接變形。遇(2貴)肆改進節(jié)點設計棉節(jié)點設計采用劃窄間隙小坡口褲形式，盡可能菌地減小焊接熱米輸入量；對于誠復雜異形截面佳鋼柱除了周邊螞翼緣板以外，聞其余截面均開悠雙面坡口；改可進節(jié)點設計，繩在提高焊接效弄率的同時，對警焊接變形也能倡起到有效的控痰制作用。圖中婚陰影部分所示端為開雙面坡口連的位置，其余旁位置為單面坡軋口，箭頭所指射的單面坡口為泥其朝向，箭頭罰所指的雙面坡佩口態(tài)為榆t術／蝴3閑板厚的一側；仔單雙面坡口形窩式如圖所示。憑(3喜)岡先焊頂層鋼梁肚后焊鋼柱對于鵲外框筒結構，羊鋼柱截面為瘡600m先m棄×王600mm柔，鋼梁政截面為熟550m屢m霧×我610mm則，因柱梁截面做較接近，在現(xiàn)扮場焊接時首先蒼焊接頂層鋼梁滾，在保證其形烈成穩(wěn)定的框架礎體系之后再進修行鋼柱對接焊騎接。旁2掠．任2掙．輔3蟻鋼板墻焊接技續(xù)術措施鵲對于超長的鋼棗板墻立縫及橫煙縫焊接，現(xiàn)場嚇采用分段倒退武的焊接方法以慨減小焊縫內應龜力。柔2歇．歡2食．憶4凍斜撐及傾斜鋼券柱的焊接技術扇措施炮針對斜撐及傾抄斜鋼柱多為斜晉立和斜仰位置椅焊接的特點。擺在本工程開工訴之前，我們就察斜立、斜仰焊使接專門組織焊治工進行焊工培共訓，在焊工培共訓中總結出了都較成熟的焊接劫工藝，通過培起訓及附加考試鞭挑選了一批掌免握了斜立、斜跡仰焊接技術的惕焊工。在掌握至斜立、斜仰焊搶的焊工中確定番一批焊接質量磚穩(wěn)定的焊工從牲事特殊位置的僚工作。并將焊蹤工培訓及附加勢考試成熟的工濃藝制定成工法塞卡，最終有效府地保證斜立、篩斜仰焊縫的焊毛接質量。推2魯．摘2武．坦5因特厚板冬兵季勿(傻負溫挎度買)泉焊接質量控制頑措施陸冬季焊接需重走點加強焊前預但熱和焊后后熱疊保溫措施。首居先是搭設雙層廊保溫棚并帶棚抖頂，以保證其貍棚內的焊接環(huán)縱境溫度高滴5袋℃亂。冬季焊接提辣高預熱溫言度歐5各O豎℃堅。同時將焊后德后熱的溫度提云高鄭5摘O組℃尿，并嚴格控制膨焊后保溫時間漆。焊前預熱和示焊后后熱保溫萬采用遠程紅外稠計算機控制，蔑保證溫度控制敏準確，屆熱后鞏的焊縫緩冷至闊環(huán)境溫度。換2濾．寨2荷．集6扁有針對性的焊貓工附加考試餅根據(jù)本工程的若結構形式及節(jié)棍點形式，在對崗于鋼結構現(xiàn)場峰焊工操作水平落情況和現(xiàn)場實河際情況分析之捆后，在鋼結構惕正式施工之前說，對工程中的頑十字接頭狹小畢空間焊接、厚騙鋼板雙面坡口縫清根以及斜立評斜仰焊接進行木了一個多月的骨專項培訓，并總進行了附加考摟試，有效地保媽證了本工程斜辱向位置及特殊逐節(jié)點的焊接質剛量。團3位異形截面柱焊阻接變形控制辨**胸鋼結構核心簡異鋼柱蒸在章T胞1菊節(jié)時共擺有栽2蠅2么根。至霸，腿I'2哥7禮節(jié)鋼柱減少臘為秘1腥4疊根。每根鋼柱注由多屆個遇H礙形、箱形擔、噸[因形組成的復雜神異形截面筋，磁T盈1任鋼柱最厚的板疫厚為帥80mm舒。最大的鋼柱輝截面為兼3710m枝m喂×波2550mm融。鋼柱的材質糕為敢Q345GJ煩C式。在核心簡異引形截面柱中，彎尤其垮以陣C嚇1椅、向C哀3袖、事C地6搜、飲C洪7賓截面最為復雜團。品以屑C氧1攻柱為例說明其片焊接變形控制節(jié)措施。酒3茂．概1缺多人同時對稱國焊接技術授針對異形截面陪柱焊接量大、抄焊接變形不易拴控制的特點，吉核心簡異型截音面柱焊接采用第了多名焊工同諒時對稱的焊接條方法。多人同餡時對稱焊接即鴨將鋼柱的所有熔翼緣板和腹板葬同時進行焊接靠，對于鋼柱對與稱位置分別安派排兩名焊工同騎時作業(yè)或由一曲名焊工輪換作絲業(yè)傍。麗C老1肢鋼柱共分治為牛C老1A擊、糟C1否B盆兩根單柱，且由疑1約4恨名焊工同時對怨稱進行焊接作池業(yè)，為了更好音組織多名焊工未同時作業(yè)的問捎題。我們給每茄一名焊工嚴格摸規(guī)定焊接步驟針和焊接方向，粘保證多名焊工鄰同步協(xié)調作業(yè)宏。過開始焊接時首秒先焊接各部分蒼最外側翼緣板劃，當翼緣板焊梯接忍1排／涉3燙板厚以后，每登名焊工根據(jù)焊偏接順序號的規(guī)擁定轉至另一個捕面進行焊接，任同樣。當每名貧焊工宜第扣2僵步焊接混至僅1吊／項3銀板厚以后轉至收第較3士步焊接，如此語反復每名焊工猶完成自己的焊趕接任務。當雙李面坡口的一側輪焊接苦至含t綠／姨3妄之后再進行反穗面清根打磨，阻之后再開始進孤行雙面坡口另走一面焊接。反日面清根后需要也進行仔細檢查值，確認沒有可辭見缺陷后才能罩正式焊接。為稱保證鋼柱各個戒面焊接的同步遺，焊接量少的倍焊工應該適當母降低焊接速度離保持與焊接量并多的焊工同步憑，以確保各個斯焊接面焊接速仗度基本相同。河3滋．反2劍對稱輪換焊接坡工藝壺為防止在焊接皇過程中的焊接特弧光影響焊工撐正常作業(yè)以及那多名焊工在鋼飼柱一側焊接引景起柱身發(fā)生偏捎斜。要求焊工闖不能同時在鋼厚柱的一側焊接削，焊工需在鋼覆柱的兩側對稱齡輪換焊接，而慶在鋼柱一側的創(chuàng)焊工應相互錯掉開焊接時間。叉該焊接方法能壽有效地控制焊告接層間溫度，輪又能控制焊接墾變形。妨3勵．夏3酸焊接過程測量盛3恒．艇3納．墳1劈鋼柱垂直度監(jiān)標測普為更有效地監(jiān)枝控鋼柱焊接變奏形，在焊接首繞根鋼柱過程中在用經(jīng)緯儀對鋼族柱進行雙向垂檢直度的實時跟悟蹤測量，如果蹤發(fā)現(xiàn)鋼柱出現(xiàn)極過度偏斜，應溉隨時調整焊接菌順序或在變形植部位的另一側思增加焊接量以繡糾正變形。在毛實際的焊接過阿程中。焊后鋼巖柱的垂直度控嫌制在水5mm霧之內，滿足設笛計及規(guī)范要求芒。銀3.艷3滾．子2隱鋼柱焊接收縮膠量的測量盆超高層建筑因趴鋼柱板厚、分巖節(jié)多的特點，識其鋼柱焊接收孤縮量對結構標閘高控制有一定擊影響，因此在善結構焊接的過筆程中需要調整墓鋼柱標高以滿秋足結構總體標館高要求。根據(jù)獄本工程的實際賴情況，結合《遭高層民用建筑尿鋼結構技術規(guī)吩程》中關于鋼精柱焊接收縮的影參考數(shù)值，現(xiàn)缸場煌對擊C醫(yī)1減、造C脫3幸異形截面柱內粗典型截面進行威了焊接收縮測腥量，受到現(xiàn)場庫鋼柱拘束度及還其他各種因素鼠的影響，其測賞量結果與規(guī)范佛的參考數(shù)值基磨本吻合。測量職記錄方法為：捆通過焊接前、叛焊后兩個階段驢將圖示中的標侮記線之間的尺厲寸與最遠端兩單根標記線之間滔500mm達的距離變化來處測出鋼柱焊接魯收縮量。從焊捏接收縮量的測旁量數(shù)據(jù)分析。濕80mm鐘鋼柱焊接收縮續(xù)量主要集中常在背1析．煮5mm故，該數(shù)據(jù)也是欠本工程調整結霧構標高的依據(jù)櫻之一。監(jiān)3響．面4真柱柱之間連接冠板焊接請3法．鉤4匆．圍1塞反變形減小鋼供柱焊接變形焰受到運輸條件俗及塔吊起重量啟等因素的限制文，在核心筒鋼去柱中倡，層C惑1宅、茂C忽3擱、咱C儀6蕩、妻C府7事四根鋼柱各分鴉為兩個單柱，稠即倡A糕柱嚷和把B悟柱。兩根單柱蔽之間采用鋼板碌進行連接，每森節(jié)鋼分柱要A剝和鋼死柱碗B半之間釋用敬2粱2貝塊各460m晶m抽×嚴50m蓋m拆×雙775mm偶的連接板連接降。其中連接板住一側它在加工廠焊接寶完成，另一側器在現(xiàn)場焊接。蹄為防止該連接游板單側焊接收幣縮變形造訂成海C1況B導和失C吳1A怪向內側傾斜。俱根據(jù)鋼柱的截義面形式及板厚膊分析。通過對海鋼柱豎向連接蕩板位置以及兩牲根柱間距進行縫分析計算旺，綁C繩1A和與武C1張B管之間鋼柱在校娘正時將鋼柱詢餓外飯側詳(液焊接收縮相反喬方辛向鄭)允偏移服8mm擁。通過焊接過夏程的監(jiān)控和焊昂后測量。鋼柱勺焊后的垂直度色滿足規(guī)范及設松計要求。抱3乖．餃4陳．票2色補償加熱減小震焊縫內應力組豎向連接板一上側在工廠焊接姨完成，另一側崇在現(xiàn)場焊接，慰對梯于樸2凝2鍵塊午50mm喜連接板單側焊略接，其焊縫總祥長度嗎達保l敲6峰．強5m困，厚板超長焊咬縫焊接易造成傭另一側工廠焊腸縫內應力集中喪甚至出現(xiàn)撕裂婆的現(xiàn)象。在現(xiàn)令場焊接的過程健中采用補償加館熱的方法進行拌施工，補償加怒熱即除了焊接唐過程中對連接渴板本身加熱以擇外，還需要對珍連接板兩側的犧柱身連接板對嬸應的位置進行拉加熱，且補償惰加熱的區(qū)域不勸小于怨300mm廟。因由于復雜的異遍形截面柱焊接讓沒有現(xiàn)成的經(jīng)里驗可以借鑒，膛我們深入分析橡研究，通過上叮述方法，最終苗對鋼柱以及柱饑柱間連接板焊負接變形控制起蓋到有效的控制性作用。焊接后束鋼柱的垂直度宋控制在樓5mm色之內。4鋼板墻焊接禮本工程再在強F1搞6毀層以下為增加忘結構穩(wěn)定性。描在核心筒內柱負柱之間設置了醉大量鋼板墻連蓮接。鋼板墻分遷為單鋼板墻和掠雙鋼板墻，單夠鋼板墻連接采像用高強度螺栓毅連接；雙鋼板族墻連接采用焊會接連接；在運膚輸條件允許的貴情況下，雙鋼拒板墻的高度隨栽鋼柱分為三層擇一段，鋼板墻恭最高為正15m棟，鋼板墻板厚濟為笛40mm覆。對超長鋼板切墻采取分批艦分段焊接，易但造成鋼板墻扭預轉且焊縫內應腐力較大，通過燥分析研究?，F(xiàn)縣場采用多人同明時對稱分段倒打退的焊接方法魂，提高了焊接求速度，有效地赴控制了焊接變以形。分段倒退膀法焊接即對超漲長焊縫分繳為斬1匹．津0創(chuàng)～把1罰．擺5m習的若干段，對舌所有焊縫采用神多名焊工同時權對稱的方法進齒行焊接，在每鋼名焊工焊接的嘉區(qū)域內采用分啦段倒退的焊接動方法。且雙鋼鴿板墻兩側的焊斷縫同時進行焊閃接。本工程最鉛長的雙鋼板墻駱為盾15m笨，共近由引2軍O抖名焊工同時焊王接一塊鋼板墻爐。狼每隱2票個焊工之間采理用硬防護和防打火布密封。防邀止垂直方向焊份接火花傷害焊潤工，具體焊接項方法如圖所示毫。圖中，鋼板頁墻立焊縫長度材達到舒15m齊，將其分烤為告1改0誦段。每泛段睡1疼．厲5m奧，每段焊縫爹由杯1倉名焊工進行焊抱接作業(yè)。鋼板論墻兩側論共犧2蝶O候名焊工同時進另行鋼板墻焊接富作業(yè)；在每一莖名焊工焊接的設范圍內采取分貪段倒退的焊接浩順序，即將每中個焊工將自己收的焊接區(qū)域劃壺分隱為遇3結段，采取先焊豬焊縫的上半段縮、后焊下半段犧的焊接順序，痛如圖中節(jié)點所嫁示。圖中的箭相頭表示焊接方誰向。士本工程所有的枯雙鋼板墻超長極立縫焊接以及茫鋼板強橫縫焊克接均采用了分績段倒退的焊接思工藝，有效控秩制了雙鋼板墻畢焊接變形。爐5冶斜撐及傾斜鋼都柱焊接技術覽本工程核心筒累鋼柱啦在始l秘6發(fā)層以上柱柱之螞間均采用了斜兇撐連接，最小倉斜撐截面僅為劍450mm烘，如果斜撐的列下翼緣坡口朝濟向斜撐以里，舞焊工操作空間悄不足，設計時爪將該位置坡口液朝向斜撐外側塊，該位置的焊糊接則為斜仰焊串。每道腰桁架腐柱柱對接的位禮置為斜橫焊。踏針對這些特殊以位置的焊接，嘴現(xiàn)場在總結了虎焊工考試及工天藝評定的基礎蠟上，根據(jù)焊工殊大多自左向右壘焊接的操作習旦慣，通過研究墨分析，如果將購焊槍與焊接面置沿焊道方向及寇垂直于焊道方粒向均控制哀在旬85內°揀～渣90策°艦，能增加焊接爭熔池在焊道內盟的附著能力，民減少焊道內未脖熔合及夾渣等織缺陷，獲得較癢高的焊接質量灶。且現(xiàn)場對于漫斜向位置的焊途接采用了焊縫魔成型更好鴨的姓TW抗E某一坊71暈1濤藥芯焊絲。在駐焊接過程中制紋定更為嚴格的蓬焊接工藝，保弱持中速焊接。域通過焊后無損音檢測，焊縫一困次自檢合格率低達到昌了狐9抬5推％以上，獲得騙了較高的焊接膛質量。外框柱緞斜橫焊及斜立詠焊完成的焊縫擇如圖所示。仁6求伸臂桁架焊接晝技術稅6萄．徑1誤伸臂桁架焊接豆伸臂桁架分別刑位于結構予的匠2陜8趕—修2罪9融層柱、殊5癥4侵—物5早6齡層。餐在貓2上8壽—旁2拿9李層，伸臂桁架虧共幅由琴8數(shù)根箱形梁組成行，澆在沙5灣3蠢—傷