北京某超高层综合楼焊接施工技术

北京某超高层综合楼焊接施工技术**A阶段主楼焊接施工中，解决了巨型截面柱焊接变形控制、钢板墙超长焊缝焊接、各个斜向位置焊接、厚板负温度焊接以及伸臂桁架焊接等难题，获得了较高的焊接质量。1工程概况**A阶段主楼工程位于北京东三环与**大街交汇处西北角，主楼高330m。目前是北京最高的单体钢结构建筑。**主楼结构为钢结构，用钢量5万t．地下3层，地上74层，屋顶设有停机坪。平面外轮廓尺寸在地面层约55．3m×55．3m，至74层时收到约44m×44m。主楼结构分为核心筒和外框筒，核心筒为型钢混凝土钢板墙支撑结构，型钢巨型柱与实腹式工字形钢梁及支撑形成支撑框架，核心筒柱柱之间采用钢板墙和斜撑连接，单钢板墙采用高强度螺栓连接，双钢板墙采用焊接连接。核心简四个角的位置在地下三层连接有双钢板墙，其最高可达15m，双钢板墙与钢柱焊接连接如图所示。核心简钢柱截面由多个工字形、箱形、T形及其他形状组成的复杂异形截面柱，所用钢材均为Q345C和Q345GJC。外框简形状为平面削角正方形，在6—7层、28—29层、54—56层、69—74层设四道腰桁架，在28—29层以及54—56层腰桁架顶和底分别与核心简有8道和16道伸臂桁架相连。伸臂桁架为箱形截面。腰桁架的斜杆及所有的框架梁均为H型钢及箱形截面。钢材材质为Q345C和Q345GJC；伸臂桁架和腰桁架所用材质为Q345GJD。40mm以上钢板有Z向性能要求。2焊接工程重点、难点及技术措施2．1焊接重点、难点(1)钢柱焊接工程量大，截面复杂巨大，焊接变形不易控制。仅以C1一T1为例，钢柱截面达到2．6m×3．2m，80mm钢板对接焊缝总长达到11．6m，仅一根钢柱由14名焊工同时作业，需12h才能完成焊接。同时厚板组成多种异形截面，焊接位置困难。核心筒钢柱截面多为非对称组合截面，截面形式复杂巨大，板厚达到80mm，截面形式在国内高层结构施工中较少见到，其焊接变形控制没有现成的经验可以借鉴，因此非对称异形复杂截面焊接变形控制是本工程的重点难点。(2)腰桁架焊接节点多而复杂，且钢柱斜撑多为斜向连接，倾斜钢柱板最厚为75mm，倾斜角度最大达22°，钢柱焊接作业点多而复杂，焊接位置困难，焊接过程长，其焊接变形控制也是本工程的重点、难点。(3)双钢板墙超长(15m)立缝及横缝焊接变形控制。(4)焊接施工跨越整个冬季，冬季特厚板焊接裂纹等缺陷控制也是本工程的重点。(5)合理地确定伸臂桁架焊接时间，以减小压缩沉降差异对伸臂桁架焊缝内应力的影响。2．2解决措施2．2．1大焊接量解决措施针对现场焊接工程量大的特点，根据本工程需要配备足够数量的优秀焊工，在开工之前对现场典型厚板接头焊接进行专项培训，进入现场的焊工对典型节点的焊接必须熟练，且焊接水平稳定，焊接质量高。现场采用CO2：气体保护焊接，焊接效率高、变形小。焊前预热和焊后后热保温采用电加热，加热效率高，温度控制准确。电加热采用计算机远程控制，可对复杂截面多点多面同时进行加热．且在焊接过程中自动控制层间温度。2．2．2焊接应力及变形控制措施(1)同时对称轮换焊接核心筒最大的钢柱由14名焊工同时对称焊接，该焊接方法能够保证厚板钢柱各个面同时收缩，在减小了各个截面焊接变形收缩差异的同时，也为各个焊接面焊接应力的有效释放提供了条件，减小了焊接应力，从而有效地控制了钢柱焊接变形。遇(2贵)肆改进节点设计棉节点设计采用划窄间隙小坡口裤形式，尽可能菌地减小焊接热米输入量；对于诚复杂异形截面佳钢柱除了周边蚂翼缘板以外，闻其余截面均开悠双面坡口；改可进节点设计，绳在提高焊接效弄率的同时，对警焊接变形也能倡起到有效的控痰制作用。图中婚阴影部分所示端为开双面坡口连的位置，其余旁位置为单面坡轧口，箭头所指射的单面坡口为泥其朝向，箭头罚所指的双面坡佩口态为榆t术／蝴3闲板厚的一侧；仔单双面坡口形窝式如图所示。凭(3喜)冈先焊顶层钢梁肚后焊钢柱对于鹊外框筒结构，羊钢柱截面为疮600m先m弃×王600mm柔，钢梁政截面为熟550m屡m雾×我610mm则，因柱梁截面做较接近，在现扮场焊接时首先苍焊接顶层钢梁滚，在保证其形烈成稳定的框架础体系之后再进修行钢柱对接焊骑接。旁2掠．任2挣．辅3蚁钢板墙焊接技续术措施鹊对于超长的钢枣板墙立缝及横烟缝焊接，现场吓采用分段倒退武的焊接方法以慨减小焊缝内应龟力。柔2歇．欢2食．忆4冻斜撑及倾斜钢券柱的焊接技术扇措施炮针对斜撑及倾抄斜钢柱多为斜晋立和斜仰位置椅焊接的特点。摆在本工程开工诉之前，我们就察斜立、斜仰焊使接专门组织焊治工进行焊工培共训，在焊工培共训中总结出了都较成熟的焊接劫工艺，通过培起训及附加考试鞭挑选了一批掌免握了斜立、斜迹仰焊接技术的惕焊工。在掌握至斜立、斜仰焊抢的焊工中确定番一批焊接质量砖稳定的焊工从牲事特殊位置的僚工作。并将焊踪工培训及附加势考试成熟的工浓艺制定成工法塞卡，最终有效府地保证斜立、筛斜仰焊缝的焊毛接质量。推2鲁．摘2武．坦5因特厚板冬兵季勿(傻负温挎度买)泉焊接质量控制顽措施陆冬季焊接需重走点加强焊前预但热和焊后后热叠保温措施。首居先是搭设双层廊保温棚并带棚抖顶，以保证其狸棚内的焊接环纵境温度高滴5袋℃乱。冬季焊接提辣高预热温言度欧5各O竖℃坚。同时将焊后德后热的温度提云高郑5摘O组℃尿，并严格控制膨焊后保温时间漆。焊前预热和示焊后后热保温万采用远程红外稠计算机控制，蔑保证温度控制敏准确，届热后巩的焊缝缓冷至阔环境温度。换2滤．寨2荷．集6扁有针对性的焊猫工附加考试饼根据本工程的若结构形式及节棍点形式，在对岗于钢结构现场峰焊工操作水平落情况和现场实河际情况分析之捆后，在钢结构惕正式施工之前说，对工程中的顽十字接头狭小毕空间焊接、厚骗钢板双面坡口缝清根以及斜立评斜仰焊接进行木了一个多月的骨专项培训，并总进行了附加考搂试，有效地保妈证了本工程斜辱向位置及特殊逐节点的焊接质刚量。团3位异形截面柱焊阻接变形控制辨**胸钢结构核心简异钢柱蒸在章T胞1菊节时共摆有栽2蝇2么根。至霸，腿I'2哥7礼节钢柱减少腊为秘1腥4叠根。每根钢柱注由多届个遇H碍形、箱形担、吨[因形组成的复杂神异形截面筋，磁T盈1任钢柱最厚的板疫厚为帅80mm舒。最大的钢柱辉截面为兼3710m枝m喂×波2550mm融。钢柱的材质糕为敢Q345GJ烦C式。在核心简异引形截面柱中，弯尤其垮以阵C吓1椅、向C哀3袖、事C地6搜、饮C洪7宾截面最为复杂团。品以屑C氧1攻柱为例说明其片焊接变形控制节措施。酒3茂．概1缺多人同时对称国焊接技术授针对异形截面陪柱焊接量大、抄焊接变形不易拴控制的特点，吉核心简异型截音面柱焊接采用第了多名焊工同谅时对称的焊接条方法。多人同馅时对称焊接即鸭将钢柱的所有熔翼缘板和腹板葬同时进行焊接靠，对于钢柱对与称位置分别安派排两名焊工同骑时作业或由一曲名焊工轮换作丝业傍。丽C老1肢钢柱共分治为牛C老1A击、糟C1否B盆两根单柱，且由疑1约4恨名焊工同时对怨称进行焊接作池业，为了更好音组织多名焊工未同时作业的问捎题。我们给每茄一名焊工严格摸规定焊接步骤针和焊接方向，粘保证多名焊工邻同步协调作业宏。过开始焊接时首秒先焊接各部分苍最外侧翼缘板划，当翼缘板焊梯接忍1排／涉3烫板厚以后，每登名焊工根据焊偏接顺序号的规拥定转至另一个捕面进行焊接，任同样。当每名贫焊工宜第扣2僵步焊接混至仅1吊／项3银板厚以后转至收第较3士步焊接，如此语反复每名焊工犹完成自己的焊赶接任务。当双李面坡口的一侧轮焊接苦至含t绿／姨3妄之后再进行反穗面清根打磨，阻之后再开始进孤行双面坡口另走一面焊接。反日面清根后需要也进行仔细检查值，确认没有可辞见缺陷后才能罩正式焊接。为称保证钢柱各个戒面焊接的同步遗，焊接量少的倍焊工应该适当母降低焊接速度离保持与焊接量并多的焊工同步凭，以确保各个斯焊接面焊接速仗度基本相同。河3滋．反2剑对称轮换焊接坡工艺壶为防止在焊接皇过程中的焊接特弧光影响焊工撑正常作业以及那多名焊工在钢饲柱一侧焊接引景起柱身发生偏捎斜。要求焊工闯不能同时在钢厚柱的一侧焊接削，焊工需在钢覆柱的两侧对称龄轮换焊接，而庆在钢柱一侧的创焊工应相互错掉开焊接时间。叉该焊接方法能寿有效地控制焊告接层间温度，轮又能控制焊接垦变形。妨3励．夏3酸焊接过程测量盛3恒．艇3纳．坟1劈钢柱垂直度监标测普为更有效地监枝控钢柱焊接变奏形，在焊接首绕根钢柱过程中在用经纬仪对钢族柱进行双向垂检直度的实时跟悟踪测量，如果踪发现钢柱出现极过度偏斜，应溉随时调整焊接菌顺序或在变形植部位的另一侧思增加焊接量以绣纠正变形。在毛实际的焊接过阿程中。焊后钢岩柱的垂直度控嫌制在水5mm雾之内，满足设笛计及规范要求芒。银3.艳3滚．子2隐钢柱焊接收缩胶量的测量盆超高层建筑因趴钢柱板厚、分岩节多的特点，识其钢柱焊接收孤缩量对结构标闸高控制有一定击影响，因此在善结构焊接的过笔程中需要调整墓钢柱标高以满秋足结构总体标馆高要求。根据狱本工程的实际赖情况，结合《遭高层民用建筑尿钢结构技术规吩程》中关于钢精柱焊接收缩的影参考数值，现缸场煌对击C医1减、造C脱3幸异形截面柱内粗典型截面进行威了焊接收缩测腥量，受到现场库钢柱拘束度及还其他各种因素鼠的影响，其测赏量结果与规范佛的参考数值基磨本吻合。测量职记录方法为：捆通过焊接前、叛焊后两个阶段驴将图示中的标侮记线之间的尺厉寸与最远端两单根标记线之间滔500mm达的距离变化来处测出钢柱焊接鲁收缩量。从焊捏接收缩量的测旁量数据分析。湿80mm钟钢柱焊接收缩续量主要集中常在背1析．煮5mm故，该数据也是欠本工程调整结雾构标高的依据樱之一。监3响．面4真柱柱之间连接冠板焊接请3法．钩4匆．围1塞反变形减小钢供柱焊接变形焰受到运输条件俗及塔吊起重量启等因素的限制文，在核心筒钢去柱中倡，层C惑1宅、茂C忽3搁、咱C仪6荡、妻C府7事四根钢柱各分鸦为两个单柱，稠即倡A糕柱嚷和把B悟柱。两根单柱蔽之间采用钢板碌进行连接，每森节钢分柱要A剥和钢死柱碗B半之间释用敬2粱2贝块各460m晶m抽×严50m盖m拆×双775mm偶的连接板连接降。其中连接板住一侧它在加工厂焊接宝完成，另一侧器在现场焊接。蹄为防止该连接游板单侧焊接收币缩变形造订成海C1况B导和失C吴1A怪向内侧倾斜。俱根据钢柱的截义面形式及板厚膊分析。通过对海钢柱竖向连接荡板位置以及两牲根柱间距进行缝分析计算旺，绑C绳1A和与武C1张B管之间钢柱在校娘正时将钢柱询饿外饭侧详(液焊接收缩相反乔方辛向郑)允偏移服8mm拥。通过焊接过夏程的监控和焊昂后测量。钢柱勺焊后的垂直度色满足规范及设松计要求。抱3乖．饺4陈．票2色补偿加热减小震焊缝内应力组竖向连接板一上侧在工厂焊接姨完成，另一侧崇在现场焊接，慰对梯于朴2凝2键块午50mm喜连接板单侧焊略接，其焊缝总祥长度吗达保l敲6峰．强5m困，厚板超长焊咬缝焊接易造成佣另一侧工厂焊肠缝内应力集中丧甚至出现撕裂婆的现象。在现令场焊接的过程健中采用补偿加馆热的方法进行拌施工，补偿加怒热即除了焊接唐过程中对连接渴板本身加热以择外，还需要对珍连接板两侧的牺柱身连接板对婶应的位置进行拉加热，且补偿惰加热的区域不劝小于怨300mm庙。因由于复杂的异遍形截面柱焊接让没有现成的经里验可以借鉴，膛我们深入分析橡研究，通过上叮述方法，最终苗对钢柱以及柱饥柱间连接板焊负接变形控制起盖到有效的控制性作用。焊接后束钢柱的垂直度宋控制在楼5mm色之内。4钢板墙焊接礼本工程再在强F1搞6毁层以下为增加忘结构稳定性。描在核心筒内柱负柱之间设置了醉大量钢板墙连莲接。钢板墙分迁为单钢板墙和掠双钢板墙，单够钢板墙连接采像用高强度螺栓毅连接；双钢板族墙连接采用焊会接连接；在运肤输条件允许的贵情况下，双钢拒板墙的高度随栽钢柱分为三层择一段，钢板墙恭最高为正15m栋，钢板墙板厚济为笛40mm覆。对超长钢板切墙采取分批舰分段焊接，易但造成钢板墙扭预转且焊缝内应腐力较大，通过燥分析研究。现县场采用多人同明时对称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变以形。分段倒退膀法焊接即对超涨长焊缝分缴为斩1匹．津0创～把1罚．摆5m习的若干段，对舌所有焊缝采用神多名焊工同时权对称的方法进齿行焊接，在每钢名焊工焊接的嘉区域内采用分啦段倒退的焊接动方法。且双钢鸽板墙两侧的焊断缝同时进行焊闪接。本工程最铅长的双钢板墙骆为盾15m笨，共近由引2军O抖名焊工同时焊王接一块钢板墙炉。狼每隐2票个焊工之间采理用硬防护和防打火布密封。防邀止垂直方向焊份接火花伤害焊润工，具体焊接项方法如图所示毫。图中，钢板页墙立焊缝长度材达到舒15m齐，将其分烤为告1改0诵段。每泛段睡1疼．厉5m奥，每段焊缝爹由杯1仓名焊工进行焊抱接作业。钢板论墙两侧论共牺2蝶O候名焊工同时进另行钢板墙焊接富作业；在每一茎名焊工焊接的设范围内采取分贪段倒退的焊接浩顺序，即将每中个焊工将自己收的焊接区域划壶分隐为遇3结段，采取先焊猪焊缝的上半段缩、后焊下半段牺的焊接顺序，痛如图中节点所嫁示。图中的箭相头表示焊接方谁向。士本工程所有的枯双钢板墙超长极立缝焊接以及茫钢板强横缝焊克接均采用了分绩段倒退的焊接思工艺，有效控秩制了双钢板墙毕焊接变形。炉5冶斜撑及倾斜钢都柱焊接技术览本工程核心筒累钢柱啦在始l秘6发层以上柱柱之蚂间均采用了斜凶撑连接，最小仓斜撑截面仅为剑450mm烘，如果斜撑的列下翼缘坡口朝济向斜撑以里，舞焊工操作空间悄不足，设计时爪将该位置坡口液朝向斜撑外侧块，该位置的焊糊接则为斜仰焊串。每道腰桁架腐柱柱对接的位礼置为斜横焊。踏针对这些特殊以位置的焊接，嘴现场在总结了虎焊工考试及工天艺评定的基础蜡上，根据焊工殊大多自左向右垒焊接的操作习旦惯，通过研究墨分析，如果将购焊枪与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内°拣～渣90策°舰，能增加焊接争熔池在焊道内盟的附着能力，民减少焊道内未脖熔合及夹渣等织缺陷，获得较痒高的焊接质量灶。且现场对于漫斜向位置的焊途接采用了焊缝魔成型更好鸭的姓TW抗E某一坊71晕1涛药芯焊丝。在驻焊接过程中制纹定更为严格的蓬焊接工艺，保弱持中速焊接。域通过焊后无损音检测，焊缝一困次自检合格率低达到昌了狐9抬5推％以上，获得骗了较高的焊接膛质量。外框柱缎斜横焊及斜立咏焊完成的焊缝择如图所示。仁6求伸臂桁架焊接昼技术税6萄．径1误伸臂桁架焊接豆伸臂桁架分别刑位于结构予的匠2陕8赶—修2罪9融层柱、殊5症4侵—物5早6龄层。餐在猫2上8寿—旁2拿9李层，伸臂桁架亏共幅由琴8数根箱形梁组成行，浇在沙5湾3蠢—伤